CZ13271U1

CZ13271U1 - Exothermic charge

Info

Publication number: CZ13271U1
Application number: CZ200313970U
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Ing. Beran; Jan Marhoun; Jiří Gajarský; Jiří Vopěnka
Original assignee: Keraunion, A. S.
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2003-05-05

Description

Exotermický zásypExothermic backfill

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká exotermického zásypu pro ošetření horní hladiny tekutého kovu v otevřených nálitcích pro ocelové odlitky. Exotermický zásyp obsahuje vermikulit, exotermické přísady a katalyzátor.The technical solution relates to an exothermic backfill for the treatment of the upper level of liquid metal in open castings for steel castings. The exothermic powder contains vermiculite, exothermic ingredients and a catalyst.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V československém autorském osvědčení CZ AO 285 599 je popsána exotermická směs pro odstředivé lití trubek a dutých ingotů. Směs obsahuje kovový hliník v množství 1 až 30 % hmotn., 1 až 15 % hmotn. mletého silikokalcia a/nebo ferrosilikokalcia a 10 až 55 % hmotn. okysličujících látek, jako oxidy kovů, okuje, alkalické dusičnany nebo oxid manganu. Směs může obsahovat 2 až 35 % hmotn. katalyzátoru, např. kazivce či kryolitu, a též 2 až 50 % hmotn. anorganických izolačních látek, např. expandovaný perlit či mikrokrystalický oxid křemičitý.The Czechoslovak author certificate CZ AO 285 599 describes an exothermic mixture for centrifugal casting of tubes and hollow ingots. The composition comprises aluminum metal in an amount of 1 to 30 wt%, 1 to 15 wt%. % milled silicocalcium and / or ferrosilicocalcium and 10 to 55 wt. oxidizing agents, such as metal oxides, scales, alkali nitrates or manganese oxide. The composition may contain 2 to 35 wt. % of catalyst, e.g. fluorspar or cryolite, and also 2 to 50 wt. inorganic insulators such as expanded perlite or microcrystalline silica.

Tato směs má zlepšit teplotní pole ve stěně odstředivě odlévaného polotovaru a zabraňuje či omezuje počátek tuhnutí dutého polotovaru od vnitřního průměru.This mixture is intended to improve the temperature field in the wall of the centrifugally cast blank and to prevent or limit the start of solidification of the hollow blank from the inside diameter.

Problémy exotermických zásypů jsou popsány v sovětských autorských osvědčeních SU 772 710, SU 1 107 960, SU 1 072 992, SU 1 675 042.Problems of exothermic dusting are described in Soviet copyright certificates SU 772 710, SU 1 107 960, SU 1 072 992, SU 1 675 042.

SU 772 710 uvádí složení exotermické směsi, určené pro ohřev odlitků za účelem snížení teploty a hoření a ochrany grafitové formy. Směs obsahuje v hmotn. % 15 až 20 hliníkového prášku, 8 až 16 železné rudy, 2 až 4 kryolitu, 0,5 až 4 grafitu, 0,5 až 4 slévárenského písku, 8,5 až 11,5 žáruvzdorného plniva.SU 772 710 discloses the composition of an exothermic composition intended to heat castings to reduce temperature and burn and protect the graphite form. The mixture contains in wt. % 15 to 20 aluminum powder, 8 to 16 iron ore, 2 to 4 cryolite, 0.5 to 4 graphite, 0.5 to 4 foundry sand, 8.5 to 11.5 refractory filler.

SU 1 107 960 popisuje tepelně-izolační směs pro odlévání oceli do forem za účelem zvýšení kvality tepelně-izolačních vlastností. Směs obsahuje v hmotn. % 10 až 30 prachu z kupolové pece, obsahující dle příkladu provedení CaO, MgO a C a 70 až 90 vermikulitu.SU 1 107 960 discloses a heat-insulating composition for casting steel into molds in order to improve the quality of the heat-insulating properties. The mixture contains in wt. % 10 to 30 cupola dust containing CaO, MgO and C and 70 to 90 vermiculite according to an exemplary embodiment.

SU 1 675 042 uvádí složení exotermické struskotvomé směsi pro lití oceli, za účelem zlepšení kvality povrchu nižší části odlitku. Smě obsahuje v hmotn. % 12 až 20 manganičité rudy, 10 až 16 fluoridu vápenatého - kazivce, 8 až 12 rozmělněné dřevní hmoty, 10 až 14 silikátové horniny, 36 až 46 vermikulitu.SU 1 675 042 discloses the composition of an exothermic slag-forming composition for steel casting in order to improve the surface quality of the lower cast part. The mixture contains in wt. % 12 to 20 manganese ores, 10 to 16 calcium fluoride fluorspar, 8 to 12 pulverized wood mass, 10 to 14 silicate rocks, 36 to 46 vermiculite.

Společnou nevýhodou těchto uvedených a dosud známých exotermických zásypů je, že jednotlivé složky zásypu se exotermickou reakcí, probíhající v zásypu během vysokých teplot, obvykle slinou a přestanou být sypké, tudíž přestanou sledovat hladinu klesajícího kovu v nálitku a/nebo nejsou dostatečně rychlé. To má za následek, že výsledky při použití těchto zásypů v kombinaci s výše uvedenými tvarovkami nejsou zcela uspokojivé. Dosud známé zásypy využívají převážně expandovaného vermikulitu, který plní v zásypu funkci izolační.A common disadvantage of these exothermic powders mentioned above is that the individual components of the powder with exothermic reaction taking place in the powder at high temperatures usually saliva and stop being free-flowing, thus stop monitoring the level of the falling metal in the riser and / or are not fast enough. As a result, the results when using these backfills in combination with the above fittings are not entirely satisfactory. The known backfills use mainly expanded vermiculite, which performs the insulation function in the backfill.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí exotermickým zásypem podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 45 až 60 hmotnostních % neexpandovaného vermikulitu.These disadvantages are overcome or substantially reduced by the exothermic dusting of the present invention, which comprises 45 to 60% by weight of unexpanded vermiculite.

Exotermický zásyp ve výhodném provedení obsahuje:The exothermic powder preferably comprises:

až 60 hmotnostních % neexpandovaného vermikulitu, jakožto exotermické přísady obsahuje:up to 60% by weight of unexpanded vermiculite as an exothermic additive contains:

až 30 hmotnostních % hliníkové krupice, až 10 hmotnostních % oxidu železitého, až 7 hmotnostních % oxidu manganičitého aup to 30% by weight of aluminum meal, up to 10% by weight of iron oxide, up to 7% by weight of manganese dioxide; and

-1 CZ 13271 Ul až 10 hmotnostních % fluoridu vápenatého jakožto katalyzátoru.Up to 10% by weight of calcium fluoride catalyst.

Exotermický zásyp může dále obsahovat grafit v množství až do 6 hmotnostních %, pro navýšení zvětšení objemu exotermického zásypu.The exothermic dusting can further comprise graphite in an amount of up to 6% by weight, to increase the volume of the exothermic dusting.

Hlavní výhodou nového exotermického zásypu s neexpandovaným vermikulitem podle tohoto technického řešení je, že při styku s tekutým kovem okamžitě dochází k exotermické reakci. Tento nový exotermický zásyp se řadí mezi tzv. rychlé zásypy, s vysokou rychlostí reakce, což je velmi důležitá vlastnost při ošetřování malých otevřených nálitků. Po exotermické reakci zůstává zásyp stále sypký a žádaným způsobem sleduje klesající hladinu kovu v nálitku. Dodává teplo tam, kde je potřeba a současně brání úniku tepla z hladiny kovu v nálitku do volného prostoru.The main advantage of the novel exothermic dusting with unexpanded vermiculite according to the present invention is that an exothermic reaction occurs immediately on contact with the liquid metal. This new exothermic backfill is one of the so-called fast backfills, with a high rate of reaction, which is a very important feature in the treatment of small open bosses. After the exothermic reaction, the powder remains free-flowing and follows the decreasing level of metal in the riser in the desired manner. It supplies heat where it is needed and at the same time prevents heat escape from the metal level in the riser into the free space.

Exotermický zásyp je vhodný i pro nálitky nejmenších rozměrů, což dosud známé exotermické zásypy nezaručují. Vynikajících výsledků je dosaženo při použití izolačních nebo exotermickoizolačních obkladů stěn nálitků ve formě. Použitím uvedeného zásypu je velmi příznivě ovlivněno tuhnutí tekutého kovu v nálitku, protože při tuhnutí nevzniká nepříznivý hyperbolický kužel, hladina kovu klesá velmi rovnoměrně a dosahuje se vysokého využití tekutého kovu při výrobě ocelových odlitků.Exothermic dusting is also suitable for small-sized risers, which is not guaranteed by the known exothermic dusting. Excellent results are obtained when using insulating or exothermic insulating linings of the riser walls in the mold. The use of said backfill has a very favorable effect on the solidification of the liquid metal in the riser, since the solidification does not give rise to an unfavorable hyperbolic cone, the metal level decreases very evenly and high utilization of the liquid metal in the production of steel castings is achieved.

Definované rozmezí jednotlivých složek vytváří optimální základ exotermického zásypu v kombinaci s neexpandovaný vermikulitem. Neexpandovaný jemný vermikulit při exotermické reakci expanduje, zvětšuje svůj objem, což zvyšuje tepelně-izolační účinnost zásypu. Jednotlivé složky směsi, tj. jemný kovový hliník za přítomnosti okysličujících látek a tepla vyvolávají exotermickou reakci, jejíž iniciaci napomáhá přítomnost katalyzátoru a jejíž účinnost zvyšuje neexpandovaný vermikulit. Oxid manganičitý slouží jako okysličující látka, uvolňující při vyšších teplotách exotermní reakce kyslík. Hliníková krupice s oxidem železitým dává exotermické směsi vysokou teplotu hoření. Fluorid vápenatý působí jako katalyzátor, který spouští a urychluje proces hoření směsi. Grafit částečně hoří, částečně izoluje, a též napomáhá při exotermické reakci ke zvětšení objemu exotermického zásypu.The defined range of constituents forms an optimal basis for exothermic dusting in combination with unexpanded vermiculite. Unexpanded fine vermiculite expands during the exothermic reaction, increasing its volume, which increases the thermal insulation efficiency of the backfill. The individual components of the mixture, i.e. fine metal aluminum in the presence of oxidizing agents and heat, induce an exothermic reaction, initiated by the presence of a catalyst, and whose efficiency is increased by unexpanded vermiculite. Manganese dioxide serves as an oxidant, releasing oxygen at higher temperatures in the exothermic reaction. Aluminum oxide with ferric oxide gives the exothermic mixture a high combustion temperature. Calcium fluoride acts as a catalyst to trigger and accelerate the combustion process of the mixture. Graphite partially burns, partially insulates, and also helps in the exothermic reaction to increase the volume of exothermic dusting.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Příklad 1Example 1

Exotermický zásyp obsahuje:Exothermic dusting includes:

24,9 hmotn. % hliníkové krupice,24.9 wt. % aluminum grits,

8,5 hmotn. % oxidu železitého,8.5 wt. % iron oxide,

5,3 hmotn. % oxidu manganičitého,5.3 wt. % manganese dioxide,

8,5 hmotn. % fluoridu vápenatého,8.5 wt. % calcium fluoride,

52.8 hmotn. % neexpandovaného vermikulitu.52.8 wt. % unexpanded vermiculite.

Příklad 2Example 2

Exotermický zásyp obsahuje:Exothermic dusting includes:

23,5 hmotn. % hliníkové krupice,23.5 wt. % aluminum grits,

8,0 hmotn. % oxidu železitého,8.0 wt. % iron oxide,

5,0 hmotn. % oxidu manganičitého,5.0 wt. % manganese dioxide,

8,0 hmotn. % fluoridu vápenatého,8.0 wt. % calcium fluoride,

49.8 hmotn. % neexpandovaného vermikulitu,49.8 wt. % unexpanded vermiculite,

5,7 hmotn. % grafitu.5.7 wt. % graphite.

Oba exotermické zásypy představují dvě z nej lepších optimálních a efektivních řešení, úspěšně odzkoušených v praxi. Malý přídavek grafitu v druhém příkladném provedení zvyšuje využití tekutého kovu vzhledem k prvnímu příkladnému provedení. Oba exotermické zásypy jsou vhodné pro jakékoliv velikosti nálitků. Překvapivě příznivých výsledků bylo dosaženo u menších nálitků od průměru 60 mm až do průměru 250 mm.Both exothermic backfills represent two of the best optimal and efficient solutions successfully tested in practice. The small addition of graphite in the second exemplary embodiment increases the utilization of the liquid metal relative to the first exemplary embodiment. Both exothermic backfills are suitable for any riser size. Surprisingly favorable results were obtained with smaller risers from 60 mm diameter up to 250 mm diameter.

-2CZ 13271 Ul-2GB 13271 Ul

Je doporučeno využít hliníkovou krupici stříkanou o zrnitosti do 0,2 mm. Oxid železitý s minimálním obsahem železa 70 % hmotn., zrnitost do 0,5 mm. Pro oxid manganičitý - burel, je vhodná zrnitost do 0,5 mm. Fluorid vápenatý - kazivec, je vhodné použít jemně mletý. Neexpandovaný vermikulit, což je hořečnato-hlinito-železitý silikát je vhodné použít v zrnitosti do 2 mm. Grafit je vhodné použít velmi jemně mletý.It is recommended to use aluminum grits sprayed with a grain size of up to 0.2 mm. Iron oxide with a minimum iron content of 70% by weight, particle size up to 0.5 mm. For manganese dioxide - burel, grain size up to 0.5 mm is suitable. Calcium fluoride - fluorspar, it is recommended to use finely ground. Unexpanded vermiculite, which is a magnesium-aluminum-ferric silicate, should be used in grain sizes up to 2 mm. Graphite is suitable to use very finely ground.

Při přípravě exotermické směsi se jednotlivé složky zvlášť navažují a potom mísí v následném pořadí hliníková krupice, oxid železitý, oxid manganičitý, fluorid vápenatý, neexpandovaný vermikulit a podle potřeby grafit.In the preparation of the exothermic mixture, the individual components are weighed separately and then mixed sequentially with aluminum meal, iron oxide, manganese dioxide, calcium fluoride, unexpanded vermiculite and graphite as required.

Dávky surovin se naváží předem a jednotlivě do suchých nádob v množství a přípustné toleranci navážek, v mezích maximální odchylky 0,5 až 1 % navážky u každé navažované suroviny.The batches of raw materials shall be weighed beforehand and individually into dry containers in a quantity and allowable weighing tolerance, within a maximum deviation of 0,5 to 1% of the weight of each weighed raw material.

Při manipulaci se surovinami je nutno dodržovat předepsaný technologický postup z důvodů bezpečnosti a hygieny práce.When handling raw materials, it is necessary to follow the prescribed technological procedure for safety and hygiene reasons.

Navážené suroviny se postupně přidávají do směsi a opatrně krátce mísí, případný prach se nechává usadit.The weighed raw materials are gradually added to the mixture and mixed gently briefly, allowing any dust to settle.

Po navážení a částečném smísení všech surovin do nádoby se tato nádoba prachotěsně utěsní. Potom se provede míchání po dobu cca 10 až 15 minut, poté se nechá usadit prach nejméně po dobu 5 až 10 minut.After weighing and partially mixing all the raw materials into the container, the container is dust-tight. Stirring is then carried out for about 10 to 15 minutes, then the dust is allowed to settle for at least 5 to 10 minutes.

U konečné exotermického směsi zásypu se kontroluje kvalita zásypu, zejména sypná hmotnost vzorku, která by měla být 1480 kg.m'³ a setřesená objemová hmotnost 1690 kg.m’³.The final exothermic backfill mixture is checked for backfill quality, in particular the bulk density of the sample, which should be 1480 kg.m- ³ and the tapped density of 1690 kg.m- ³ .

Průmyslová využitelnost aíIndustrial applicability aí

Řešení je určeno pro slévárny.The solution is designed for foundries.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An exothermic powder for the treatment of upper levels of liquid metal in risers comprising vermiculite, exothermic components and a catalyst, characterized in that it contains 45 to 60% by weight of unexpanded vermiculite.

Exothermic powder according to claim 1, characterized in that it contains 45 to 60% by weight of unexpanded vermiculite as an exothermic component.

20 to 30% by weight of aluminum meal,

5 to 10% by weight of iron oxide,

3 to 7% by weight of manganese dioxide and as catalyst

5 to 10% by weight of calcium fluoride.

Exothermic dusting powder according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises graphite in an amount of up to 6% by weight for increasing the volume of the exothermic dusting powder.