DE1299794B

DE1299794B - Verfahren zur Herstellung eines Formkoerpers aus exothermer Masse

Info

Publication number: DE1299794B
Application number: DEF40200A
Authority: DE
Inventors: Jago Edward John
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1962-07-10
Filing date: 1963-07-10
Publication date: 1969-07-24
Also published as: US3347721A; GB1001901A; SE328954B

Description

Es sind Formkörper aus exothermer Masse mit gestattet, so daß die Vorteile des Faserbestandteils einem Gehalt an organischem Fasermaterial bekannt, nicht voll verwirklicht werden können,
die ein oxydierbares Material und ein Oxydations- Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Hermittel dafür enthält. stellung eines Formkörpers aus exothermer Masse

Eine besondere Form einer solchen Masse, die 5 mit einem Gehalt an organischem Fasermaterial ist technische Anwendung findet, ist die sogenannte dadurch gekennzeichnet, daß man aus feinverteiltem aluminothermische Masse, bei welcher das oxydier- Aluminium, organischem Fasermaterial und gebare Material aus feinzerteiltem Aluminium besteht. gebenenfallseinemBindemitteleinenwäßrigenSchlamm Das Oxydationsmittel kann aus einer Mischung herstellt, in dem ein wasserlösliches Oxydationsvon verschiedenen Substanzen bestehen, z. B. Eisen- io mittel für das Aluminium wenigstens teilweise in dem oxyd, Mangandioxyd und bzw. oder Alkalinitraten wäßrigen Medium des Schlamms gelöst ist, den und -chloraten. Allgemein enthalten solche Massen Schlamm in ein Gefäß mit einem Siebmaterial in auch einen Füllstoff, z. B. eine feuerfeste Substanz, einer Wand einbringt, das Gefäß in eine solche Lage wie gebrannten Ton, Sand, Schamotte oder zerkleinerte bringt, daß der Schlamm sich gegen das Siebmaterial Ofensteine. 15 legt, flüssiges Medium aus dem Schlamm durch das

Diese Formkörper finden insbesondere zur Er- Sieb unter Anwendung von Druck oder Absaugen zeugung örtlicher Hitze beim Gießen von geschmol- derart auspreßt, daß ein geformter und verdichteter zenem Metall Anwendung, wobei die exothermen Körper der festen Bestandteile des Schlamms gegen Massen z. B. durch Berührung mit dem geschmolzenen das Sieb verbleibt, der etwas von dem wäßrigen Metall gezündet werden und zur Verzögerung der ao Medium des Schlamms einschließt, und den Form-Verfestigung des Kopfmetalls in der Gieß- oder körper von dem Sieb entfernt und dann trocknet. Blockform oder einer ihr zugeordneten Gießhaube Es ist gefunden worden, daß nach dem Verfahren

bzw. einem Gießaufsatz Anwendung finden. Die gemäß der Erfindung besonders zufriedenstellende Formkörper können beispielsweise die Form von und haltbare Formkörper aus exothermer Masse Platten haben, die auf die Oberfläche des Kopfmetalls 25 hergestellt werden können, die als organisches Faseraufgebracht werden oder als Auskleidungen für den material, z. B. ein tierisches oder pflanzliches Faser-Blockformkopf oder den Gießaufsatz dienen. Sie material, enthalten, wobei das Oxydationsmittel an können auch als Ersatz für das Puffern oder Aus- einem Faserbestandteil der Masse adsorbiert oder in füttern an Stellen in einer Gießform verwendet diesem absorbiert ist. Infolge der gleichmäßigen werden, an denen es erwünscht ist, die Verfestigung 30 Dispergierung des Oxydationsmittels auf dem Faserdes gegossenen Metalls zu verzögern. material und der gleichmäßigen Verteilung dieses

Eine andere wichtige Verwendung solcher Form- Materials durch den ganzen Formkörper hindurch körper aus exothermer Masse erfolgt bei der Wärme- gelangt das Oxydationsmittel mit optimaler Wirkung behandlung von Schweißstellen, um eine Aufhebung zur Anwendung.

von Spannungen, eine Normalisierung oder ein 35 Für die Herstellung der Formkörper nach dem Glühen oder Tempern des Metalls in dem Bereich Verfahren gemäß der Erfindung können auch Massen der Schweißstelle zu bewirken, wobei die exotherme Anwendung finden, die zusätzlich andere Faser-Masse in Brand gesetzt wird, um die Wärme für die materialien, z. B. faserartige feuerfeste Stoffe, wie Behandlung zu liefern, und an Ort und Stelle aus- Asbest, enthalten, wobei das Oxydationsmittel auch brennen und abkühlen gelassen wird. 40 an solchem anderen faserartigen Material adsorbiert

Beispiele der Verwendung solcher Formkörper sein kann.

für Gießereizwecke sind in der britischen Patentschrift Gemäß einer besonderen und bevorzugten Aus-

627 678 beschrieben; Beispiele der Verwendung bei führungsform der Erfindung umfaßt die exotherme der Wärmebehandlung von Schweißstellen sind in der Masse in inniger Mischung feinzerteiltes Aluminium britischen Patentschrift 898 232 gegeben. 45 und Cellulosefasermaterial, wobei an dem letzteren

Bei allen diesen Verwendungen ist es wesentlich, das Oxydationsmittel adsorbiert oder von ihm addaß der Formkörper aus exothermer Masse eine sorbiert ist und die Masse gegebenenfalls auch einen gute Festigkeit und gute und gleichmäßige Abbrand- körnigen oder faserartigen feuerfesten Füllstoff enteigenschaften aufweist. Die Herstellung von Form- halten kann.

körpern mit diesen Eigenschaften aus exothermer 50 Im nachstehenden werden die Bestandteile der Masse und organischem Fasermaterial bietet jedoch Massen näher beschrieben:

besondere Probleme, weil man vergleichsweise große Das oxydierbare Material besteht aus feinteiligem

Mengen an organischen Fasern verwenden muß, Aluminium. ,

um ein Produkt von ausreichender physikalischer Es ist nicht notwendig, reines Aluminium zu verFestigkeit zu erhalten, und es sehr schwierig ist, dabei 55 wenden. So ist z. B. eine zweckmäßige und billige eine gleichmäßige Verteilung der Fasern und des Quelle von Aluminium Kugelmühlenstaub. Kugel-Oxydationsmittels durch die Masse hindurch zu mühlenstaub ist ein Material, das sich beim Vererzielen, mahlen von Aluminiumschlacken, die von der Ober-Von dem Einbringen von faserigen Materialien in fläche von geschmolzenes Aluminium enthaltenden die exothermen Massen kann man eine Verbesserung 60 Bädern oder Gießpfannen erhalten sind, in der der Stoßfestigkeit und der allgemeinen mechanischen Kugelmühle ergibt. Wenn diese Schlacken in der Festigkeit der aus ihnen hergestellten Formkörper Kugelmühle vermählen werden, werden die nicht erwarten. Es ist jedoch gefunden worden, daß die metallischen Teile der Schlacke zu feinem Pulver üblichen Mittel, welche zur Bildung von Form- zerkleinert, während die metallischen Teile als größere körpern aus solchen Massen verwendet werden, wie 65 Teilchen zurückbleiben. Nach dem Vermählen in Handstampfen, Rütteln, Quetschen oder Zusammen- der Kugelmühle wird der Inhalt der Mühle über ein drücken und Treiben, im allgemeinen kein »Fließen« Sieb mit einer lichtenMaschenweitevon etwa 0,1676mm des Faserbestandteils in die gewünschten Gestalten geführt. Das Pulver, welches durch die Maschen fällt

ist als Kugelmühlenstaub bekannt und kann 5 bis 5Ö°/o metallisches Aluminium enthalten. Neben dem vorhandenen Metall enthält das Pulver Aluminiumoxyd und Salze, wie Natrium- und Kaliumchlorid oder -fluorid.

Das Oxydationsmittel kann das übliche Eisenoxyd oder Mangandioxyd umfassen, es muß jedoch wenigstens teilweise aus einem wasserlöslichen Oxydationsmittel, z. B. ein Nitrat oder Chlorat, bestehen, das aus der wäßrigen Lösung von dem faserigen Material aufgenommen werden kann.

Das organische pflanzliche Fasermaterial besteht vorzugsweise aus Cellulosefasern. Es können jedoch auch andere Fasermaterialien, insbesondere solche, die leicht wäßrige Flüssigkeit absorbieren, z. B. Sägemehl, Holzfasern, Torf oder tierische Fasern, verwendet werden.

Andere Bestandteile können gegebenenfalls vorhanden sein, z. B. faserartige oder nicht faserartige feuerfeste Füllstoffe, wie Asbest, Glasfasern, Schlakkenwolle, gebrannter Ton, Sand, Schamotte oder zerkleinerte Ofensteine. Es ist zuweilen erwünscht, einen Anteil von z. B. 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines Fluorids einzubringen, wie dies in der britischen Patentschrift 627 678 beschrieben ist.

Es ist im allgemeinen erwünscht, ein Bindemittel einzubringen, um die teilchenförmige Masse gut in der Formgestalt zu halten. Geeignete Bindemittel sind Sulfitlauge, Gummiarten, Bentonit oder natürliche oder synthetische Harze.

Die Massen für die Formkörper können in ihrer Zusammensetzung je nach dem Verwendungszweck der Formkörper variieren. Im nachstehenden ist beispielsweise ein sehr brauchbarer Bereich von Massen in Gewichtsprozent angegeben.

Es sind verschiedene Bindemittel vorgeschlagen worden, z. B. ein von natürlichen Quellen stammender Leim, z. B. ein Celluloseleim oder ein synthetisch hergestellter Klebstoff, z. B. ein synthetisches Harz 5 oder ein anorganisches Material, wie Wasserglas, oder ein wärmehärtbares Bindemittel, wie ein Phenolformaldehydharz der Novolac-Art.

Es war nicht zu erwarten, daß diese Arbeitsweise Anwendung bei dem Verfahren gemäß der Erfindung

ίο finden kann, bei welcher es bei Anwendung von z. B. Cellulosebrei erforderlich ist, den Brei mit einem wasserlöslichen Oxydationsmittel, wie einem Alkalinitrat oder -chlorat, zu imprägnieren oder dieses Oxydationsmittel auf ihm abzusetzen. Es ist jedoch überraschenderweise gefunden worden, daß diese Arbeitsweise besonders für diesen Zweck geeignet ist. Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das wasserlösliche Oxydationsmittel in dem Schlamm gelöst. Ein Teil davon tritt mit dem

*o abfließenden Material aus (von dem es wiedergewonnen werden kann), aber ein genügender Anteil davon wird in der Cellulosefaser absorbiert zurückgehalten, so daß in dem getrockneten Produkt das Oxydationsmittel im wesentlichen gleichförmig in oder auf dem faserartigen Cellulosematerial dispergiert ist.

Wenn irgendeiner der weiteren Bestandteile wasserlöslich ist — wenn z. B. ein wasserlösliches Fluorid vorhanden ist —, ist es zweckmäßig, von größeren Mengen davon, als sie letzten Endes notwendig sind, auszugehen, um den Anteil zu berücksichtigen, der mit der ausfließenden Flüssigkeit austritt, jedoch für weitere Arbeiten wiederverwendet werden kann.

Im nachstehenden wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Aluminium

bis 40

Beispiel

Oxydationsmittel 5 bis 25

organisches Fasermaterial 0,25 bis 20

feuerfeste Füllstoffe 20 bis 80

Fluoride 0,25 bis 10

Bindemittel 1 bis 10

Bei der Herstellung von Gegenständen aus Cellulosefaserbrei ist es bekannt, einen wäßrigen Schlamm, der gegebenenfalls andere feste Bestandteile und einen Anteil eines Bindemittels aufweist, den Schlamm in ein Gefäß einzubringen, bei dem eine Wand aus einem Drahtnetz oder Drahtgaze gebildet ist, das Gefäß in eine solche Lage zu bringen, daß der Schlamm sich gegen das Drahtnetz legt und das Wasser aus ihm durch das Netz hindurchläuft, welches die festen Bestandteile des Schlamms zurückhält. Es kann dabei Luftdruck oder Vakuum an die Oberfläche des Schlamms angelegt werden.

Das vorstehende Verfahren ist für die Herstellung von vorgeformten Auskleidungen für Gießformen und Gießaufsätze oder Gießhauben für Blockformen vorgeschlagen worden, wobei 2 bis 20 Gewichtsprozent organisches Fasermaterial, z. B. Papierbrei oder Abfallpapier, mechanischer Brei oder chemischer Brei, 4 bis 10 Gewichtsprozent eines Bindemittels und als Rest feuerfestes Material, z. B. Quarz, Quarzit, Sand oder anorganisches Silicat oder calcinierter Dolomit oder Siliciumdioxydmehl verwendet werden sollten und gegebenenfalls ein Teil des feuerfesten Materials selbst faserförmig sein und z. B. aus Asbestfaser bestehen kann.

Es wurde ein Schlamm aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Gewichtsteile Aluminiumschleif sei

(Korngröße < etwa 0,1 mm) 15

Aluminiumfolie (pulverisiert auf

Korngröße < etwa 0,1 bis > 0,025 mm) 10

Mangandioxyd 10

Natriumnitrat 10

Kryolith 5

Cellulosefaser (Zeitungspapierabfall) ... 6

Asbestfaser 1

Siliciumdioxydmehl 38

Phenolformaldehyd-Novolakharz

(Korngröße < etwa 0,053 mm) 5

100
Wasser 300

Eine Plattenform, die aus einem offenen rechteckigen Kasten bestand und eine Länge von 90 cm, eine Breite von 60 cm und eine Höhe von 30 cm hatte, wurde mit diesem Schlamm gefüllt. Der Boden dieser Form bestand aus einem Kupfersieb (lichte Maschenweite 0,35 mm), das von einer durchlochten Stahlplatte getragen war. Es wurde Luftdruck von etwa 2,8 bis 3,5 kg/cm² auf die Oberfläche des Schlamms in der Form angelegt und dieser Druck aufrechterhalten, bis das Wasser aufhörte, aus dem Boden der Form auszutreten. Dies nahm etwa 60 Sekunden in Anspruch, wobei auf dem Boden der Form eine feuchte Platte

von etwa 18 mm Dicke zurückblieb. Diese Platte wurde aus der Form herausgenommen und in einem Ofen bei einer Temperatur von 150⁰C 2 bis 2¹I₂ Stunden getrocknet.

Die fertige Platte hatte eine Dichte von 0,95 g/cm³ und eine Biegefestigkeit von etwa 21 bis 25 kg/cm³. Die Platte konnte mit Vorteil für die Auskleidung des Kopfes einer Blockform verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus exothermer Masse mit einem Gehalt an organischem Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man aus feinverteiltem Aluminium, organischem Fasermaterial und gegebenenfalls einem Bindemittel einen wäßrigen Schlamm herstellt, in dem ein wasserlösliches Oxydationsmittel für das Aluminium wenigstens teilweise in dem wäßrigen Medium des Schlamms gelöst ist, den Schlamm in ein Gefäß mit einem Siebmaterial in einer Wand einbringt, das Gefäß in eine solche Lage bringt, daß der Schlamm sich gegen das Siebmaterial legt, flüssiges Medium aus dem Schlamm durch das Sieb unter Anwendung von Druck oder Absaugen derart auspreßt, daß ein geformter und verdichteter Körper der festen Bestandteile des Schlamms gegen das Sieb verbleibt, der etwas von dem wäßrigen Medium des Schlamms einschließt, und den Formkörper von dem Sieb entfernt und dann trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen wäßrigen Schlamm verwendet, der Cellulosefasern als organisches Fasermaterial enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen wäßrigen Schlamm verwendet, der ein wasserlösliches Nitrat als Oxydationsmittel für das Aluminium enthält.