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Exotherme Masse für Stahlwerke und Stahlgiessereien, vorzugsweise zur Verringerung der Blockkopfgewichte beim Stahlblockguss
Die Erfindung hat ein exothermes Gemisch zum Abdecken flüssiger Metalle, vorzugsweise Stahl, zum
Gegenstand mit dem Ziele, die Köpfe bzw. Steiger möglichst lange flüssig zu halten, so dass durch nach- fliessendes Metall in den Block oder das Gussstück die durch den Übergang vom flüssigen in den festen Zu- stand normalerweise entstehenden Hohlräume bzw. Lunker vermieden werden.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um vorzugsweise bei Stahlblockköpfen das flüssige Metall in den Köpfen künstlich so lange wie möglich flüssig zu halten. Dabei werden in bekannter Weise Gas oder elektrische Energie als Wärmequellen angewendet, was auch teilweise zu Erfolgen führt. Diese Verfahren sind in den meisten Fällen jedoch wegen der umfangreichen und aufwendigen Einrichtungen, wobei noch oft der Mangel an ausreichenden Energiequellen hinzukommt, nicht anwendbar oder unwirtschaftlich.
Die weiterhin bekannten Isoliermassen werden entweder mit einem Bindemittel gemischt zu Form- teilen verarbeitet und in die Kokillen oder Giessformen eingebaut oder als Abdeckpulver aufgestreut. Sie können jedoch, bedingt durch ihre Zusammensetzung, dem Metall keine zusätzliche Wärme zuführen, sondern lediglich die vorhandene Wärme über einen begrenzten Zeitraum vor grösserenverlustenschützen.
Damit kann jedoch dieses Verfahren die gestellten Forderungen nur in ungenügender Weise erfüllen.
Man hat nun versucht, den Effekt dieser Isoliermassen durch Beimischung von feingemahlenem Koh- lenstoff zu verbessern. Dieser Kohlenstoff führte jedoch bei Stahl zu einer Aufkohlung und damit gleich- zeitig zur Senkung des Schmelzpunktes. Es wird keineswegs bestritten, dass dadurch eine flache Lunker- ausbildung erreicht werden kann. Diese ist jedoch nur auf Kosten einer Qualitätsänderung möglich, die aber bei Walz- und Schmiedestahl untragbar ist. Aus diesem Grunde konnten diese kohlenstoffhaltigen
Gemische keine Einführung finden.
Es finden daher die verschiedensten exothermen Gemische die weitaus grösste Anwendung, wobei die- se ebenfalls entweder als Formteile oder nur als Abdeckmittel oder auch gleichzeitig in beiden Formen angewendet werden können. Diese genannten exothermen Gemische enthalten jedoch zum Teil ebenfalls viel Kohlenstoff, was naturgemäss gleichfalls zu einer unerwünschten Aufkohlung führt.
Obwohl mit rein exothermen Gemischen bereits beachtliche Erfolge erzielt wurden, sind jedoch alle bisher bekannten Massen mit ziemlichen Mängeln behaftet. So reagieren diese Gemische in den Uberwie- genden Fällen spontan, und ihre Reaktionsdauer ist kurz. Dadurch kann die an sich gute Wärmeentwick- lung nur zu einem geringen Teil dem flüssigen Stanl zugeführt werden, während der grössere Teil unge- nutzt verbrennt. Dabei ist die Isolierwirkung in den meisten Fällen nur gering, während eine Wärme- speicherung bei keiner der bisher bekannten Gemische bzw. Massen erreicht werden konnte.
Bedingt durch diese angeführtenNachteile waren der breiten Anwendung aller bisher bekannten exo- thermen Gemische bzw. Massen enge Grenzen gesetzt.
Gemäss der Erfindung werden nun alle bekannten Nachteile vermieden, wobei die effindungsgemässe exotherme Masse in bereits bekannter Weise lediglich auf das flüssige Metall aufgestreut wird. Die exo- therme Reaktion, die auf der Basis eines an sich bekannten Gemisches von Aluminiumgriess bzw. Spänen, gemahlenem Ferro-Silizium und Sauerstoffträgern, wie vorzugsweise Eisenoxyd und Natrium-oder Kaliumnitrat, erreicht wird, setzt sofort nach Zugabe ein und hält über einen längeren Zeitraum an,
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wobei durch besonders gute Isolierstoffe eine maximale Wärmeisolationswirkung erzielt und Wärmeabstrahlungen auf ein Minimum beschränkt werden.
Als neuartig ist die Beimengung von Kalziumoxyd zu den bekannten exothermen Gemischen zu bezeichnen. Damit wird erstmalig erreicht, dass die erzeugte Wärme, soweit diese nicht sofort vom Stahl aufgenommen werden kann, gespeichert und über einen längeren Zeitraum wieder abgegeben wird. Dadurch wird eine maximale Ausnutzung der erzeugten Wärme erzielt. Gemäss der Erfindung hat sich folgende Zusammensetzung der Masse besonders gut bewährt :
EMI2.1
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<tb> 17-30 <SEP> % <SEP> Aluminium <SEP> + <SEP> Ferrosilizium <SEP> (75 <SEP> %).. <SEP>
<tb>
20 <SEP> - <SEP> 40 <SEP> % <SEP> Eisenoxyd <SEP> (vorzugsweise <SEP> Walzsinter <SEP> oder <SEP> Hammerschlag),
<tb> 5 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> % <SEP> sinterfeste <SEP> Isolierstoffe.
<tb>
10 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> % <SEP> Kalziumoxyd.
<tb>
2 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Holzsägespäne <SEP> oder <SEP> Holzmehl
<tb> 2-7 <SEP> % <SEP> Holzkohlenstaub, <SEP>
<tb> 2 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> % <SEP> Natrium- <SEP> oder <SEP> Kaliumnitrat, <SEP>
<tb> 2 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> % <SEP> Flussspatmehl,
<tb>
Sie bringt die bekannten Nachteile von allen bisher angewendeten exothermen Mischungen in Weg- fall, wobei gleichzeitig alle Forderungen, die an eine exotherme Masse gestellt werden, erstmalig er- füllt werden konnten. Es wird noch besonders darauf hingewiesen, dass die exothermen Bestandteile einen Heizwert von 1700 kcal/kg garantieren müssen.
Ein besonderes Merkmal dieser Masse ist eine langanhaltende thermische Reaktion, die dadurch bewirkt wird, dass, obwohl die beigegebenen Sauerstoffträger bei weitem nicht ausreichen, um das Aluminium und Silizium vollkommen zu oxydieren, trotzdem eine vollständige Oxydation erreicht wird. Das kommt dadurch zustande, dass die beigemischten Holzspäne eine hohe Porosität der Masse sichern und durch die Poren der Luftsauerstoff ungehindert in die brennende Masse eindringen kann und somit eine langsame aber vollständige Oxydation bewirkt. Eine Auflegierung des Stahles mit unverbranntem Aluminium und Silizium ist dadurch ausgeschlossen.
Ausserdem trägt die hohe Porosität zur gutenIsolierwir- kung der Masse bei Darüber hinaus wurden jedoch gegenüber den bekannten Massen weit bessere Isoliereffekte erzielt, indem sich neben gekörnter Schamotte besonders Aluminiumoxyd als Isolator bewährt hat.
Im folgenden soll die Anwendung der exothermen Masse zum besseren Verständnis der Erfindung nä- her beschrieben werden : Der Stahl wird nach bisheriger Technologie behandelt, bis er die Blockhaube erreicht. Dann wird eine geringe Teilmenge der exothermen Masse als Initialmenge aufgestreut. Diese fängt sofort an zu reagieren. Sie verhindert dadurch weitere Wärmeabstrahlungen, schützt den Stahlspiegel vor weitereroxydation mitdeckelbildung und bewirkt schliesslich, dass die später aufgegebene Restmenge sofort zündet, ohne den Stahlspiegel abzuschrecken.
Die Gesamtmenge, die je nachBlockformat verschieden ist,. liegt im Durchschnitt zwischen 3-4, 5kg pro t Stahl und wird nach Beendigung des Giessprozesses aufgegeben. Eine zusätzliche Abdeckung mit Koksgrus in bekannter Weise stellt eine weitere wirksame Wärmeisolation dar und wird besonders bei schweren Blöcken empfohlen. Dabei ist unbedingt zu beachten, dass der Koksgrus nur in geringer Schichtdicke angewendet wird und die Körnung desselben entsprechend grob ist, so dass der Luftsauerstoff diese Deckschicht ungehindert durchdringen kann.
Sollten aus besonderen Gründen für bestimmte Anwendungsgebiete Formstücke aus dieser Masse benötigt werden, so kann dieselbe in bekannter Weise mit etwa 2 - 5 Ufo Bentonit oder Dextrin oder einem andern üblichen Bindemittel versetzt werden. Nach Anfeuchten können alle Arten von Formteilen aus der Masse hergestellt werden, die nach dem Trocknen dann in die Kokillen oder Giessformen eingebaut werden können.
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