DE102013000527A1 - Method for covering a molten metal and cover material - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze, wobei auf die Oberfläche der Metallschmelze ein siliziumoxidhaltiges Granulat aufgegeben wird. Die Erfindung schlägt vor, dass das Granulat Kieselgur enthält. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kieselgur enthaltendes Granulat als Abdeckmittel für eine Metallschmelze, ein Verfahren zur Herstellung des Granulates aus einem Kieselgur enthaltenden Filterkuchen sowie die Verwendung eines in der Trockenmasse bis zu 90% Kieselgur enthaltenden Filtermaterials zur Herstellung eines Granulates zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze.The invention relates to a method for insulating covering of a molten metal, wherein a silicon oxide-containing granulate is applied to the surface of the molten metal. The invention proposes that the granules contain kieselguhr. The invention also relates to a granulate containing diatomaceous earth as a covering agent for a molten metal, a method for producing the granulate from a filter cake containing diatomite and the use of a filter material containing up to 90% diatomaceous earth in the dry matter for producing granules for insulating covering of a molten metal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze, wobei auf die Oberfläche der Metallschmelze ein siliziumoxidhaltiges Granulat aufgegeben wird.The invention relates to a method for the insulating cover of a molten metal, wherein on the surface of the molten metal, a silicon oxide-containing granules is applied.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Granulat als Abdeckmittel für eine Metallschmelze.In addition, the invention relates to a granulate as a covering means for a molten metal.

Bei der Verarbeitung von Metallschmelzen in Gießereien oder Stahlwerken hält man den Einfluss des aus der Umgebungsluft enthaltenen Sauerstoffs auf die Schmelze möglichst gering, indem man diese durch ein Abdeckmittel schützt.When processing molten metals in foundries or steel mills, the influence of the oxygen contained in the ambient air on the melt is kept as low as possible by protecting it with a covering agent.

Gleichzeitig verhindert das Abdeckmittel den Wärmeverlust während des Transportes der Schmelze zu einer Weiterverarbeitungsvorrichtung und gewährleistet die Vergießbarkeit des Metalls im Dauerbetrieb. Eine mögliche und einfache Verarbeitungsweise des Abdeckmittels ist das Aufbringen von isolierendem Schüttgut auf die Metallschmelze.At the same time the covering prevents the heat loss during the transport of the melt to a further processing device and ensures the pourability of the metal in continuous operation. A possible and simple way of processing the covering means is the application of insulating bulk material to the molten metal.

Um einer Qualitätsverschlechterung des durch das Abdeckmittel isolierten Metalls vorzubeugen, sollte das Abdeckmaterial möglichst wenig chemisch gebundenes Wasser bzw. Kristallwasser und – stahlqualitätsabhängig – keinen oder nur wenig Kohlenstoff enthalten.In order to prevent deterioration of the metal isolated by the covering means, the covering material should contain as little chemically bound water or water of crystallization and, depending on the steel quality, no or only little carbon.

Ein geläufig verwendetes Abdeckmittel ist Reisschalenasche, da diese sehr günstig herstellbar ist und hervorragende Isolationseigenschaften aufweist. Die geringe Partikelgröße der Asche sowie deren geringes Schüttgewicht sind jedoch problematisch. Kommt die Asche mit dem heißen Stahl in Kontakt, fliegen die feinen Partikel, bedingt durch die Wärmekonvektion, auf, so dass die Handhabung während der Produktion schwierig ist. Eine gleichmäßige Verteilung des Materials auf der Metalloberfläche ist erschwert und es kommt zu unerwünschter Staubentwicklung. Die Reisschalenasche kann aufgrund des Gehalts an kristallinem Siliziumdioxid zudem Silikose beim Menschen auslösen, sobald die feinen Partikel über die Atemwege in den menschlichen Körper eintreten. Somit birgt die Verwendung der Reisschalenasche in sich eine Gesundheitsgefährdung.A commonly used covering is rice husk ash, since it is very inexpensive to produce and has excellent insulation properties. The small particle size of the ash and their low bulk density are problematic. When the ash comes in contact with the hot steel, the fine particles fly up, due to the heat convection, so that handling during production is difficult. A uniform distribution of the material on the metal surface is difficult and it comes to unwanted dust. The rice husk ash, because of the content of crystalline silica, can also cause human silicosis once the fine particles enter the human body through the airways. Thus, the use of rice husk ash poses a health hazard.

Die DE 197 31 653 C2 schlägt ein Verfahren vor, das die Verarbeitung der Reisschalernasche zu Kügelchen oder Pellets vorsieht, wobei die Reisasche hier zunächst so verarbeitet wird, dass sie aus Partikeln mit einer Größe von 0,044 mm besteht und anschließend mit einer oberflächenaktiven Substanz vermischt wird. Die oberflächenaktive Substanz besteht aus Natriumalginat, Natriumsalz von Carboxymethylcellulose, Natriumhexametaphosphat und Mischungen derselben. Die Granulierung bzw. Pelletierung erfolgt mithilfe geläufiger Verfahren bei einer Prozesstemperatur zwischen 800 und 1400°C.The DE 197 31 653 C2 proposes a method of processing the rice scraper ash into pellets or pellets wherein the rice ash is first processed to consist of particles of 0.044 mm in size and then mixed with a surfactant. The surfactant consists of sodium alginate, sodium salt of carboxymethyl cellulose, sodium hexametaphosphate and mixtures thereof. Granulation or pelleting is carried out using common procedures at a process temperature between 800 and 1400 ° C.

Die DE 38 16 715 A1 offenbart ein Verfahren zur Abdeckung von Schmelzen mithilfe einer granulatartigen Masse, die aus Reisschalenasche, einem Bindemittel und einem Porenbildner hergestellt wird. Als Porenbildner kommen Tenside, Metalloxide sowie Wasserstoffperoxid in Frage. Die Herstellung der Granalien erfolgt bei Temperaturen bis zu 1200°C.The DE 38 16 715 A1 discloses a method for covering melts using a granular mass made from rice husk ash, a binder and a pore former. Suitable pore formers are surfactants, metal oxides and hydrogen peroxide. The production of the granules takes place at temperatures up to 1200 ° C.

Die DE 101 24 926 B4 beschreibt ein Verfahren zur thermisch isolierenden Abdeckung einer Metallbadoberfläche mit einem schüttfähigen Aluminiumsilikat-Katalysatormaterial, welches wenigstens aus 40 Gew.-% Aluminiumoxid und zu wenigstens 40 Gew.-% aus Siliziumoxid besteht. Alternativ wird die Verwendung von zu Körnern verarbeitetem Blähschiefer vorgeschlagen.The DE 101 24 926 B4 describes a process for thermally insulating a metal bath surface with a bulk aluminum silicate catalyst material consisting of at least 40% by weight of alumina and at least 40% by weight of silica. Alternatively, the use of intumescent expanded slate is suggested.

Die EP 1602425 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Granulaten aus amorphem Siliziumdioxidpulver, welches durch Zugabe von Wasser in einem Verhältnis von Feststoff zu Wasser von 1:0,25 bis 1:1,5 pelletiert wird.The EP 1602425 B1 discloses a process for the preparation of granules of amorphous silica powder which is pelleted by the addition of water in a ratio of solid to water of 1: 0.25 to 1: 1.5.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Abdeckmittels für Metallschmelzen, das eine gleichmäßige Abdeckschicht bildet, nicht gesundheitsgefährdend ist und kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to provide a masking agent for molten metals, which forms a uniform covering layer, is not hazardous to health and is inexpensive to produce.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Granulat gemäß Patentanspruch 11 vor.To solve this problem, the invention proposes a method for insulating cover of a molten metal according to claim 1 and a granulate according to claim 11 before.

Gemäß der Erfindung wird ein siliziumoxidhaltigen, granuliertes Abdeckmittel verwendet, welches hauptsächlich aus Kieselgur besteht.According to the invention, a silica-containing, granulated covering agent is used, which consists mainly of diatomaceous earth.

Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die erhebliche Reduzierung von gesundheitlicher Gefährdung. Das Abdeckmittel ist gut handhabbar, da es aufgrund seiner granulatförmigen Beschaffenheit einfach dosierbar und auf die Metallschmelze, die sich z. B. in einem Stahlverteiler oder in einer Stahlgießpfanne befindet, auftragbar ist.Advantage of the method according to the invention is the significant reduction of health hazards. The covering is easy to handle, since it is easily dosed due to its granular nature and on the molten metal, the z. B. is in a steel distributor or in a Stahlgießpfanne, can be applied.

Aufgrund seiner geringen Dichte und der hochporösen Struktur, bedingt durch den hohen Kieselguranteil, gewährleistet das Abdeckmittel zudem eine hervorragende Wärmeisolation.Due to its low density and highly porous structure due to the high kieselguhr content, the covering agent also ensures excellent thermal insulation.

Das erfindungsgemäße Abdeckmittel kann mit Vorteil aus der Trockenmasse von Filtermaterialien gewonnen werden, welche als Abfallprodukt in der Getränkeindustrie anfallen. Dadurch können Kosten für Wiederaufbereitung bzw. Entsorgung gespart werden. Gleichzeitig wird eine kostengünstige Herstellung des Abdeckmittels erreicht.The covering agent according to the invention can be obtained with advantage from the dry mass of filter materials, which are obtained as a waste product in the beverage industry. This can save costs for reprocessing or disposal. At the same time a cost-effective production of the cover is achieved.

Aufgrund der Korngrößenverteilung des Granulates wird eine Staubentwicklung verringert, wobei das granulierte Material bevorzugt eine Korngröße von 0,1 bis 20 mm, besonders vorzugsweise von 1 bis 15 mm hat. Due to the particle size distribution of the granules, a dust development is reduced, wherein the granulated material preferably has a particle size of 0.1 to 20 mm, particularly preferably 1 to 15 mm.

Die Druckfestigkeit der Körner sollte dabei so gewählt sein, dass sie zertretbar sind, sodass im Falle von Körnern in Personenbereichen keine Unfallgefahr besteht.The compressive strength of the grains should be chosen so that they can be crushed, so that there is no risk of accident in the case of grains in areas of people.

Das Schüttgewicht des erfindungsgemäßen Granulats liegt bevorzugt zwischen 0,2 bis 0,6 kg/dm3, vorzugsweise zwischen 0,3 bis 0,4 kg/dm3. Aufgrund des geringen Schüttgewichts wird vermieden, dass das Abdeckmittel in eine Schlackeschicht auf der Metallschmelze einsinkt. Außerdem ergibt bereits eine vergleichsweise dünne Schicht des Abdeckmaterials auf der Metallschmelze eine gute thermische Isolierwirkung.The bulk density of the granules according to the invention is preferably between 0.2 and 0.6 kg / dm 3 , preferably between 0.3 and 0.4 kg / dm 3 . Due to the low bulk density is avoided that the covering sinks into a slag layer on the molten metal. In addition, even a comparatively thin layer of the covering material on the molten metal gives a good thermal insulation effect.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Abdeckmaterial Kohlenstoff, vorzugsweise bis zu 10 Prozent. Durch den Gehalt an Kohlenstoff wird das Aufschmelzen des Granulates verzögert.In a preferred embodiment, the cover material used according to the invention contains carbon, preferably up to 10 percent. Due to the content of carbon, the melting of the granules is delayed.

Die Herstellung des Granulates kann bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus Filterkuchen aus der Getränkeindustrie erfolgen, welche bis zu 90 Prozent Kieselgur, bis zu 5 Prozent Perlit und bis zu 5 Prozent Polyvinylpolypyrrolidon enthalten.The production of the granules can be done in one embodiment of the invention of filter cake from the beverage industry, which contain up to 90 percent diatomaceous earth, up to 5 percent perlite and up to 5 percent polyvinylpolypyrrolidone.

Das Filtermaterial wird dabei zunächst in einer alkalischen Lösung in einer Gegenspülanlage gewaschen, um möglicherweise vorhandene organische Bestandteile und anderes Fremdmaterial zu entfernen. Anschließend trocknet und granuliert man den Filterkuchen mit einem für die Granulation gängigen Verfahren (z. B. Wirbelschichtgranulation), wobei dem getrockneten Filterkuchen Bindemittel und Wasser zugesetzt werden. Vorzugsweise werden als Bindemittel Bentonit, Wasserglas oder auch Zellulose verwendet und das Granulat nach seiner Herstellung ein weiteres Mal einem Trocknungsprozess unterzogen. Das im Filterkuchen bereits enthaltene Polyvinylpolypyrrolidon wirkt bei der Granulierung vorteilhaft als Bindemittel.The filter material is first washed in an alkaline solution in a Gegenspülanlage to remove any organic components and other foreign material. Subsequently, the filter cake is dried and granulated with a standard procedure for granulation (eg fluidized-bed granulation), to which binder and water are added to the dried filter cake. Bentonite, water glass or even cellulose are preferably used as binders and the granules are subjected once more to a drying process after their production. The polyvinyl polypyrrolidone already present in the filter cake advantageously acts as a binder during granulation.

Alternativ kann der feuchte Filterkuchen ohne Waschen direkt durch Zusetzen von Bindemittel und Wasser in einen für die Granulation (z. B. Wirbelschichtgranulation) geeigneten Zustand gebracht werden. Eine Trocknung erfolgt dann ausschließlich nach der Granulation.Alternatively, the wet filter cake can be brought into a suitable state for granulation (eg fluid bed granulation) without washing directly by adding binder and water. Drying then takes place exclusively after granulation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (18)

Verfahren zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze, wobei auf die Oberfläche der Metallschmelze ein siliziumoxidhaltiges Granulat aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat Kieselgur enthält.A process for the insulating covering of a molten metal, wherein on the surface of the molten metal a siliceous granules is applied, characterized in that the granules diatomaceous earth. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat bis zu 70%, vorzugsweise bis zu 80%, besonders bevorzugt bis zu 90% Kieselgur enthält.A method according to claim 1, characterized in that the granules contain up to 70%, preferably up to 80%, particularly preferably up to 90% diatomaceous earth. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat bis zu 5% Perlit enthält.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the granules contain up to 5% perlite. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat bis zu 5% Polyvinylpolypyrrolidon enthält.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the granules contain up to 5% polyvinylpolypyrrolidone. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aus einem Kieselgur enthaltenden Filtermaterial erhalten wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the granules are obtained from a kieselguhr-containing filter material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat ein Schüttgewicht von 0,2 bis 0,6 kg/dm3, vorzugsweise vom 0,3 bis 0,4 kg/dm3 aufweist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the granules have a bulk density of 0.2 to 0.6 kg / dm 3 , preferably from 0.3 to 0.4 kg / dm 3 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aufgrund seiner Korngrößenverteilung nicht staubt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the granules do not dust because of its particle size distribution. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat Korngrößen von 0,1 bis 20 mm, vorzugsweise von 1 bis 15 mm aufweist.A method according to claim 7, characterized in that the granules have particle sizes of 0.1 to 20 mm, preferably from 1 to 15 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Metallschmelze in einem Stahlverteiler oder in einer Stahlgießpfanne befindet.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the molten metal is in a steel distributor or in a Stahlgießpfanne. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat zur Verzögerung des Aufschmelzens Kohlenstoff enthält.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the granules for delaying the melting contains carbon. Granulat als Abdeckmittel für eine Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat Kieselgur enthält.Granules as covering agents for a molten metal, characterized in that the granules contain kieselguhr. Verwendung eines in der Trockenmasse bis zu 90% Kieselgur enthaltenden Filtermaterials zur Herstellung eines Granulates zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze.Use of a filter material containing up to 90% kieselguhr in the dry mass for producing a granulate for the insulating covering of a molten metal. Verfahren zur Herstellung eines Granulates zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze, mit den Verfahrensschritten: – Waschen eines Kieselgur enthaltenden Filterkuchens, – Trocknen des gewaschenen Filterkuchens, – Granulieren oder Pelletieren des getrockneten Filterkuchens.Process for producing a granulate for the insulating covering of a molten metal, comprising the following process steps: Washing a kieselguhr-containing filter cake, Drying the washed filter cake, - Granulating or pelleting the dried filter cake. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschen in einer Gegenspülanlage unter Verwendung einer alkalischen Spüllösung erfolgt.A method according to claim 13, characterized in that the washing is carried out in an anti-rinse system using an alkaline rinse solution. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Granulieren oder Pelletieren dem getrockneten Filterkuchen ein Bindemittel und Wasser zugesetzt werden.A method according to claim 13 or 14, characterized in that for granulation or pelleting a binder and water are added to the dried filter cake. Verfahren zur Herstellung eines Granulates zur isolierenden Abdeckung einer Metallschmelze, mit den Verfahrensschritten: – Vermischen eines Kieselgur enthaltenden Filterkuchens mit Wasser und einem Bindemittel, – Granulieren oder Pelletieren des mit Wasser und Bindemittel vermischten Filterkuchens.Process for producing a granulate for the insulating covering of a molten metal, comprising the following process steps: Mixing a kieselguhr-containing filter cake with water and a binder, Granulating or pelleting the filter cake mixed with water and binder. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Wasserglas, Bentonit oder Zellulose ist.A method according to claim 15 or 16, characterized in that the binder is water glass, bentonite or cellulose. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der granulierte oder pelletierte Filterkuchen nochmals getrocknet wird.Method according to one of claims 13 to 17, characterized in that the granulated or pelletized filter cake is dried again.
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