DE1608347C - Schlichte mit Gehalten an Huminsäure salzen - Google Patents

Description

i 2

Die Erfindung betrifft eine neuartige Schlichte für Die Verwendung von Huminsäuresalzen in Vermit flüssigem Metall in Berührung kommende Ober- bindung mit einem Bindemittel in der Gießereiflächen, technik ist bekannt. In der deutschen Patentschrift

Bei der Verarbeitung von geschmolzenen Metallen 962 747 wird ein Verfahren zur Beschleunigung

ist man praktisch immer so verfahren, daß man die 5 der Wasseraufnahme von in Wasser quellfähigen

Oberfläche von Gießformen vor dem Eingießen des Cellulosederivaten vorgeschlagen, bei welchem

Metalls in die Formen mit einem Überzug — einer man den Cellulosederivaten Huminsäureverbindun-

sogenannten Schlichte — versehen hat. Dieser Praxis gen, insbesondere Alkalisalze der Huminsäuren,

hat man sich vor allem in der Stahlindustrie bedient, zusetzt.

in welcher Formen normalerweise vor der Her- io Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine stellung der Stahlgußblöcke überzogen wurden. Der Schlichte, welche Alkali- und/oder Erdalkalisalze anerkannte Zweck all dieser Überzüge ist der ge- der Huminsäure und ein Bindemittel enthält,
wesen, die Oberflächeneigenschaften des geformten Der Überzug ist dadurch gekennzeichnet, daß er Metalls zu verbessern. Die Funktion, die die meisten außerordentlich fest auf den Gußformoberflächen Gießformüberzüge erfüllen sollen, besteht darin, 15 haftet, wenn er durch Streichen, Spritzen oder andere Spritzer von geschmolzenem Metall abzustoßen und geeignete Verfahren auf eine Form aufgebracht wird, ihre Verfestigung auf den Formwänden zu ver- die sich bei einer Temperatur zwischen Raumhindern, temperatur und 480° C befindet. Der Überzug

Die Oberfläche von verfestigtem Metall, die sich wirkt außerordentlich gut beim Abstoßen von

aus an den Gießformwänden haftenden Spritzern 20 Spritzern von geschmolzenen Metallen und beim

ergibt, oxydiert sich normalerweise sehr schnell. Verhindern ihres Festhaftens an der Oberfläche der

Diese Oberflächenoxydation im Verein mit der hohen Gießform.

Wärmekapazität, die durch Haften an der Form er- Der Gießformüberzug der vorliegenden Erfindung

langt wird, verhindert, daß das Metall, welches aus ist außerordentlich brauchbar in einem Verfahren,

den Spritzern entsteht, dem Hauptteil des Gußstückes 25 nach welchem Stahlgußblöcke hergestellt werden,

einverleibt wird, nachdem die Form vollständig ge- Die Gußblöcke werden hergestellt durch Eingießen

füllt worden ist. . von geschmolzenem Stahl in eine Gußeisenform, die

Der Mangel des aus dem Spritzer stammenden mit der Schlichte der vorliegenden Erfindung überMetalls, dem Hauptteil des Metallgußblockes ein- zogen ist.

verleibt zu werden, führt zu Oberflächenunregel- 3° Die Schlichte der vorliegenden Erfindung enthält

mäßigkeiten, die von dem Gußblock durch Brennen, insbesondere, wo sie auf Formen bei einer erhöhten

Meißeln, Schleifen oder andere geeignete Arbeits- Temperatur aufgebracht wird, außer der Huminsäure

gänge vor der Verarbeitung des Gußblockes zu bzw. den Huminsäuresalzen ein Bindemittel.

Formen oder Blechen entfernt werden müssen. Wenn Die Älkalisalze der Huminsäure, die brauchbar

die Unregelmäßigkeiten nicht durch einen dieser 35 sind, sind Natriumhumat, Kaliumhumat und Ammo-

Arbeitsgänge entfernt werden, führen sie zu Mängeln niumhumat. Für die Zwecke dieser Erfindung soll

in den fertigen Metallprodukten. unter dem Ausdruck »Alkalisalz« auch das Ammo-

Von vielen Fachleuten sind in dem Bestreben, das niumsalz verstanden werden.

Problem der Oberflächenmängel in dem Metall, die Die Erdalkalisalze der Huminsäure, die in der durch an den Formwänden haftende Spritzer ver- 40 vorliegenden Erfindung besonders brauchbar sind, ursacht werden, zu lösen, die verschiedenartigsten sind Calciumhumat und Magnesiumhumat.
organischen und anorganischen Materialien geprüft Die Humate, die bei der vorliegenden Erfindung worden. Kohlenteer, Graphit, Asphalt und verschie- brauchbar sind, sind Produkte der Umsetzung von dene Kombinationen dieser und ähnlicher Mate- Huminsäure mit Alkali- oder Erdalkalihydroxyden rialien sind am häufigsten benutzt worden. Alle diese 45 oder Ammoniak. Die Huminsäuren sind eine beMaterialien sind insofern unbefriedigend gewesen, stimmte Gruppe von Säuren, die sich von Humus als die Verbesserung der durch ihre Anwendung ableiten, der meist in der obersten Bodenschicht erzielten Metalloberfläche verhältnismäßig gering- konzentriert ist und die organischen Zersetzungsfügig im Vergleich zu den Kosten und der Schwierig- produkte der Vegetation und anderer Organismen keit war, sie auf die Gußformen aufzubringen. 50 enthält. Quellen für. Huminsäure sind Braunkohle,

Die Entflammbarkeit einiger dieser bekannten Lignit u. dgl.

Materialien ist unter dem Gesichtspunkt der Un- Eine der bevorzugten Quellen für Huminsäure für

sicherheit unzweckmäßig, und alle die Materialien die vorliegende Erfindung ist Leonardit, der oft

bilden Rauch und/oder schädliche Dämpfe in der zusammen mit Lignit gefunden wird. Leonardit wird

einen oder anderen Form. Die einen höheren Prozent- 55 hauptsächlich in Bowman County, North Dakota,

gehalt an Graphit enthaltenden Materialien sind die Deyide County, North Dakota, und in und um

am wenigsten entflammbaren und ergeben die ge- Alpine, Texas, gefördert.. Aus der Spektralanalyse

ringste Menge an Rauch; sie sind jedoch außer- geht hervor, daß Leonardit der Art nach ein Gemisch

ordentlich schmutzig und schwierig zu handhaben von Huminsäure und deren Salzen ist. Man nimmt

und schwierig auf die Formwände aufzubringen. 60 an, daß Leonardit ein großes polymeres konden-

,Verschicdene anorganische Materialien sind zur siertes Ringmolekül ist, das Carboxylgruppen enthält;

Verwendung als Formüberzüge zwecks Verbesserung die genaue Natur des Moleküls ist bisher aber noch

der Oberflächeneigenschaften des Metalls mit wech- nicht schlüssig bewiesen worden,

selndem Erfolg geprüft worden. Keines dieser Ma- Eine typische Leonarditprobe, die aus Calcium-,

terialien ist aber wirklich zufriedenstellend bzw. für 65 Natrium-, Magnesium-, Kalium usw. Salzen von

die Stahlindustrie annehmbar gewesen, und zwar auf komplexer organischer Säure und freier organischer

Grund der nichtmetallischen Einschlüsse, zu deren Säure besteht, ergab bei der Analyse die folgenden

Einführung in das Metall sie neigen. Werte:

3 4

Asche 14,01 dung brauchbar. Die bevorzugten Lignosulfonate

C 48,75 bis 53,98 sind, die Ammonium-, Natrium- und Calciumligno-

H 3,79 bis 4,70 sulfonate und Kombinationen von diesen.

N 1,26 Beim Überziehen von Gießformen mit dem Ge-

O 31,99 5 misch der vorliegenden Erfindung kann das Gemisch

CH₃ 0,44 auf die Formoberfläche als trocknes Pulver auf-

CH₃CO 0,38 geblasen oder aufgestäubt werden oder auf die Ober

fläche in Form einer wäßrigen Aufschlämmung durch

Das Äquilvalentgewicht der obigen Leonardit- Streichen, Tauchen, Gießen, Sprühen oder in anderer probe wurde zu 256 bestimmt. io geeigneter Weise aufgebracht werden. Nach einer

Um die Humate der vorliegenden Erfindung zu bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird synthetisieren, braucht man nur ein Alkali- oder das Gemisch in Form einer wäßrigen Aufschlämmung Erdalkalihydroxyd oder Ammoniak zu der Humin- angewandt, die aus etwa 20 bis 80 Gewichtsprozent säure zuzugeben. Die Salzbildung wird vorzugsweise des Gemisches der Erfindung und aus etwa 20 bis in Gegenwart von Wasser ausgeführt. Ein bevorzug- 15 80 Gewichtsprozent Wasser besteht. Noch bevorzugteres Humat ist Natriumhumat und am besten ter enthält die wäßrige Aufschlämmung etwa 30 bis Natriumleonardit. 60 Gewichtsprozent des erfindungsgemäß.en Ge-

Das besondere Bindemittel für die vorliegende misches und etwa 40 bis 70 Gewichtsprozent Wasser. Erfindung ist nicht entscheidend, nur muß es eines Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Ersein, welches an einer heißen oder kalten Metall- *° findung enthält die Aufschlämmung etwa 40 % des oberfläche zu haften vermag, wenn es aufgesprüht erfindungsgemäßen Gemisches und etwa 60 °/u oder in Tröpfchenform aufgebracht wird. Bevorzugte Wasser.

organische Bindemittel sind Lignosulfonsäure, die Gießformen werden gewöhnlich heiß bei einer

Alkalisalze von Lignosulfonsäure, Erdalkalisalze von Temperatur von etwa 93 bis etwa 425° C überzogen. Lignosulfonsäure, Zuckern und Dextrinen. Bei einer 25 Der Überzug der Erfindung kann jedoch in einem bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er- Temperaturbereich von Raumtemperatur bis über findung ist das benutzte organische Bindemittel 538° C benutzt werden. Die bevorzugteste Tempera-Natriumlignosulfonat. tür zum Überziehen bei Verwendung einer wäßrigen

Die Zucker, die in der vorliegenden Erfindung be- Aufschlämmung ist etwa 149° C. Diese Temperatur nutzt werden können, haben die allgemeine Formel 30 wird bevorzugt, weil sie einen wirksamen Überzug (C_nH_2nO_n). Diese Substanzen werden ganz allgemein mit einem Mindestmaß an Verspritzen und heftiger in Kohlenhydrate, Monosaccharide, Furanoside oder Wasserdampfentwicklung und dem damit verbunde-Pyranoside eingeteilt. Ein weiterer Bereich dieser nen Materialabfall ergibt.

Substanzen hat sich als brauchbar als organisches Es hat sich ergeben, daß ein weiter Bereich von

Bindemittel in dem Gießformüberzug der vorliegen- 35 Mitteln für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbar den Erfindung erwiesen. Die am meisten bevorzugten ist. Vorzugsweise sollte die Huminsäure bzw. das Zucker für die Zwecke der vorliegenden Erfindung Huminsäuresalz in einer Menge von etwa 20 bis etwa sind die Monosaccharide. 80 Gewichtsprozent des trockenen Gemisches vor-

Glykole sind nützliche Hilfsmittel in den orga- liegen. Noch bevorzugter ist, wenn die Huminsäure nischen Bindemitteln, da sie den Siedepunkt erhöhen, 40 oder das Huminsäuresalz in einer Menge von etwa wenn dasselbe in einer wäßrigen Aufschlämmung 30 bis etwa 60 Gewichtsprozent vorliegt. Nach der benutzt wird. Die wäßrige Aufschlämmung hat dann einen Ausführungsform der Erfindung ist das Huminweniger die Neigung zu spritzen, wenn sie auf eine säuresalz Natriumhumat und liegt in einer Menge heiße Formoberfläche aufgebracht wird. Die Glykole von etwa 40 Gewichtsprozent des trockenen Gesind die Gruppe zweiwertiger Alkohole der alipha- 45 misches vor.

tischen Reihen. Das bevorzugteste Material aus Andere brauchbare Zugaben können dem Gemisch

diesen Reihen für die Zwecke der vorliegenden Er- in kleineren Mengen in einer wäßrigen Aufschlämfindung ist Äthylenglykol. Äthylenglykol drückt auch mung zugesetzt werden. Der Zusatz solcher Mittel den Gefrierpunkt herab und ist also angezeigt, wenn erfolgt, um die Eigenschaften der Aufschlämmung in das Formüberzugsmittel versandt wird oder als 5o bestimmter Beziehung, z. B. hinsichtlich der baktewäßriges Gemisch bei kaltem Wetter benutzt wird. riellen Beständigkeit und des Gefrierpunktes zu Die Lignosulfonate, die in der vorliegenden Er- erhöhen.

findung brauchbar sind, sind die Ammonium-, Viele Bakterizide sind in Mengen von weniger als

Alkali- und Erdalkalisalze der Lignosulfonsäure und 1 Gewichtsprozent zur Erhöhung der Beständigkeit die Lignosulfonsäure selbst. Verfahren zur Her- 55 in einer wäßrigen Aufschlämmung benutzt worden, stellung von Lignosulfonsäure und der verschiedenen Natürlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung Lignosulfonaten sind in der Technik bekannt. irgendeines besonderen Bakterizids oder einer be-Geeignete Verfahren zur Herstellung von Ligno- sonderen Menge desselben beschränkt. Jedes von sulfonsäure und der Isolierung der verschiedenen einer großen Zahl bekannter Mittel kann zur Unter-Lignosulfonate beschreibt Friedrich Emil Brauns ⁶P bindung des Bakterienwachstums in einem wäßrigen in Chemistry of Lignin, die 1952 von der Academic System benutzt werden, welches einen hohen Gehalt Press, Inc. von New York, herausgegeben wurde. Ein an organischen Bindemitteln, wie Zuckern, aufweist, besonderes Verfahren zur Isolierung von Ligno- Andere brauchbare Zusatzmittel, die in einer

sulfonsäure und Herstellung der verschiedenen wäßrigen Aufschlämmung der erfindungsgemäßen Lignosulfonate wird auf den S. 111 bis 125 erörtert. 65 Mischung benutzt werden können, sind den. Gefrier-

AIIe diese verschiedenen Ammonium-, Alkali- und punkt herabdrückende Mittel, wenn die Aufschläm-Erdalkalisalze und die freien Säuren sind bei der mung versandt oder bei kaltem Wetter verwendet praktischen Durchführung der vorliegenden Erfin- wird. Die Glykole eignen sich. besonders als den

Gefrierpunkt herabdrückende Mittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Ein besonders bevorzugtes Glykol ist das Äthylenglykol.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel noch mehr erläutert werden.

Beispiel

Bestandteil Gewichtsprozent

Wasser 59,5

Natriumhumat 16,5

Erdalkalilignosulfonat * 13,5

kristallines Alkali 0,15

Äthylenglykol 10,2

Pentachlorphenol 0,15

*) Das Erdalkalilignosulfonat hat folgende typische Zusammensetzung:

Bestandteil Prozent

Feuchtigkeit 4

Kalk als CaCO₃ 0,4

Asche 20,0

Reduktionskörper 20,0

Schwefel , 5.6

Eisen (max.) 0,05

Unlösliches (27 ".Ό Lösung), Volumen 0,4

Methoxyl 7,4

Sulfonatschwefel 3,5

Natrium als Na 6,1

Das Natriumhumat, das zur Herstellung dieses Gußformüberzuges benutzt wurde, wurde durch Kaustifizierung eines rohen Leonarditschlammes hergestellt. Eine kleine Menge kristallinen Alkalis wurde zu dem Formüberzug gegeben, um einen Natriumüberschuß zur Umsetzung mit aller Humin- oder Lignosulfonsäure aus dem Natriumhumat oder Erdalkalilignosulfonat zu schaffen und eine Schlichte bei einem pH-Wert von über 9,5 zu erzeugen. Gefunden wurde, daß die Aufrechterhaltung eines pH-Wertes über 9,5 für die Haftung in den Gießformwänden zweckmäßig war, wenn der Überzug in Form eines Sprays aufgebracht wurde.

Der Überzug wurde auf eine Reihe von über 100 Blockkokillen aufgebracht. Verschiedene Kohlenstoff- und Legierungsstähle, die in einem basischen Sauerstoffofen hergestellt sind, wurden in die Kokillen gegossen und die entstandenen Gußblöcke metallurgisch analysiert. Alle Gußblöcke ergaben Oberflächeneigenschaften, die denen von in ungeschlichteten Formen hergestellten Gußblöcken und Gußblöcken, welche in Formen mit einer bekannten Graphitschlichte hergestellt worden waren, überlegen waren. Die Gußblöcke wurden auch auf die Anwesenheit von nichtmetallischen Einschlüssen geprüft, die sich aus dem Formüberzug ergeben haben könnten. Es wurden keine ungewöhnlichen Einschlüsse entdeckt, so daß der Schluß gerechtfertigt war, daß der Gießformüberzug keine schädliche Wirkung auf den Stahl hatte. Weiterhin wurde kein Aufbau des Überzugs auf den Formen festgestellt, nachdem die Form entfernt worden war.

Obwohl sich die vorliegende Erfindung in erster Linie auf eine Schlichte für Blockkokillen bezieht, kann eine verbesserte Oberfläche bei dem Inberührungbringen mit irgendwelchen geschmolzenen Metallen erzielt werden durch Überziehen der Oberfläche mit einer Huminsäureverbindung oder einem Gemisch von Huminsäureverbindung mit anderen brauchbaren Zusätzen, wie oben beschrieben. Ein spezifisches Beispiel für eine Oberfläche, die durch Verwendung der Überzüge der vorliegenden Erfindung verbessert werden kann, ist die Oberfläche von Sand- oder Keramikkernen und -formen zum Umkleiden von Metallen. Ein weiteres Beispiel für eine überzogene Oberfläche ist die Oberfläche von Graphit- oder Keramiktiegeln, wie sie beim Schmelzen oder Halten von geschmolzenen Metallen benutzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schlichte mit Gehalt an einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Alkali- und/oder Erdalkalisalze der Huminsäure enthält.

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Lignosulfonsäure, ein Alkalisalz der Lignosulfonsäure, ein Erdalkalisalz von Lignosulfonsäure, Zuckern und Glykolen ist.

3. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Natriumlignosulfonat ist.