DE19917008A1

DE19917008A1 - Legierungsformling für Öfen in Eisengießereien

Info

Publication number: DE19917008A1
Application number: DE1999117008
Authority: DE
Inventors: Harry Elenius; Frits Bonnema; Fritz Petersen
Original assignee: Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Current assignee: Elektroschmelzwerk Kempten GmbH
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-19

Abstract

Legierungsformling, der ein SiC-haltiges Granulat und ein Bindemittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Melasse und ggf. Calciumhydroxid enthält.

Description

Die Erfindung betrifft einen Legierungsformling für Kupolöfen, Induktionsöfen und Lichtbogenöfen in Eisengießereien.

Bei der Erschmelzung von Gußeisen im Kupolöfen, Induktionsöfen und Lichtbogenöfen wird Siliciumcarbid als Legierungsmittel der Schmelze zugesetzt. Das SiC liegt als Granulat vor. Es wird mit Hilfe von Bindemitteln zu einem Legierungsformling verarbeitet und so in den Ofen dosiert. Die Legierungs formlinge lösen sich erst in der eigentlichen Schmelze zum geeigneten Zeitpunkt auf, das SiC wird nicht schon vorher im Ofenschacht oxidieren, d. h. abgebrannt.

Der Legierungsformling braucht eine gewisse Festigkeit um während des Transportweges im Ofen intakt zu bleiben. Diese wird durch das Bindemittel Zement erreicht. In der Praxis sind Zementgehalte zwischen 15 und 30% notwendig.

Beim Einsatz solcher Legierungsformlinge in Kupolöfen, Induk tionsöfen und Lichtbogenöfen wird das Bindemittel geschmolzen und gelangt in die Ofenschlacke. Damit entsteht sowohl eine technische Belastung als auch eine Umweltbelastung.

Die technische Belastung besteht darin, daß für das Aufschmelzen des Zementanteils zusätzliche Energie aufgewendet werden muß. Weiter wird die Ofenschlacke belastet durch die basischen Eigenschaften des Portlandzements. Moderne Kupolöfen benötigen demgegenüber eine Schlacke im sauren bis neutralen Bereich. Die Umweltbelastung besteht in der Schlacke selbst, die in regelmäßigen Zeitabständen aus dem Kupolöfen entfernt und als Sonderabfall gelagert werden muß.

Es ist deshalb wünschenswert, bei der Herstellung von SiC- Legierungsformlingen mit möglichst wenig Zement auszukommen. Dem sind jedoch aus folgenden Gründen Grenzen gesetzt:
Bei einem zu niedrigen Zementgehalt haben die Legierungs formlinge nicht mehr die erforderliche Endfestigkeit, so das sie beim Transport und nach dem Einbringen in den Ofenschacht zerbröckeln. Daraus resultieren dann erhebliche Abbrand verluste.

Eine eingehende Darlegung dieser Problematik, ist in DE 31 15 156 C2 wiedergegeben. DE 31 15 156 C2 schlägt vor, dem Legierungsformling 6 bis 11% hydraulische Bindemittel und 1 bis 3% Bentonit zuzusetzen. Auch in Angesicht dieser Lehre ist es jedoch wünschenswert, den Anteil an Zement in dem Legierungsformling weiter zu minimiere, oder die Grünfestig keit des Legierungsformlings ohne Erhöhung des Zementgehalts zu erhöhen.

Die Erfindung betrifft einen Legierungsformling der ein SiC- haltiges Granulat und ein Bindemittel umfaßt, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bindemittel Melasse und ggf. Calciumhydroxid enthält.

Die erfindungsgemäßen Legierungsformlinge bestehen vorzugs weise zu 65 bis 90 Gew.-% aus SiC-haltigem Granulat und zu 10 bis 35 Gew.-% aus dem Bindemittel.

Durch den Zusatz von Melasse und ggf. Calciumhydroxid zum Bindemittel erhöht sich die Grünfestigkeit des Legierungs formlings. Abhängig von der erwünschten Endfestigkeit des Legierungsformlings kann bei Verwendung von Melasse und ggf. Calciumhydroxid als Bindemittel zum Teil oder sogar voll ständig auf Zement als Bindemittel verzichtet werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Bindemittel zur Herstellung von Legierungsformlingen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Melasse und ggf. Calciumhydroxid enthalten.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Bindemittel 6-58 Gew.-% Melasse und 3-42 Gew.-% Calciumhydroxid. Es enthält ggf. noch eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe Zement, Wasserglas und Teerpech.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Legierungsformlinge ist es, daß ihre Grünfestigkeit größer ist als die Grünfestigkeit von Legierungsformlingen mit reinem Zement als Bindemittel. Dies bedeutet, daß die Gefahr abnimmt, daß der Legierungsformling sofort nach dem Ausformen aus der für die Herstellung verwen deten Rüttel- oder Pressmaschine, zerfällt. Damit wird die Ausfallquote der Legierungsformlinge direkt nach der Herstellung verringert.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Legierungsformling schneller seine Endfestigkeit erreicht und damit schneller transportfähig ist. Wenn, wie aus dem Stand der Technik be kannt, Zement als Bindemittel verwendet wird, benötigt dieser eine gewisse Reaktionszeit, um dem Legierungsformling die gewünschte Grünfestigkeit zu geben. Die Melasse im erfindungs gemäßen Bindemittel sorgt durch ihre hohe Viskosität dafür, daß der Legierungsformling unmittelbar nach dem Rütteln oder Pressen eine Grünfestigkeit hat, die für das Ausformen ausreicht.

Ein erfindungsgemäßer Legierungsformling wird beispielsweise hergestellt, indem eine Mischung bestehend aus SiC-haltigen Granulat, Melasse, ggf. Calciumhydroxid, Wasser, Zement und weiteren Legierungselementen in einer Rüttel- oder Press maschine zu Legierungsformlingen gerüttelt oder gepresst wird. Danach werden die Legierungsformlinge per Hand oder mechanisch ausgeformt und zwischengelagert um die erwünschte Endfestig keit zu erreichen.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Aus einer Aufbereitung von Roh-SiC wird ein Körnung genommen oder eine Mischung aus verschiedenen Körnungen hergestellt. Die Partikelgrößenverteilung dieser Körnung ist in Tabelle 1 gegeben.

Tabelle 1

Als Bindemittel wurde Melasse in einer Menge von 7,6 Gew.-% und Calciumhydroxid in einer Menge von 5,8 Gew.-% der Mischung zugegeben. Die Gesamtmasse wurde mechanisch gründlich vermischt. Eine Metallform wurde mit der Gesamtmasse gefüllt und mechanisch oder hydraulisch verpresst oder gerüttelt. Damit wurde die Porosität der Mischung verringert und das Bindemittel kam in engen Kontakt mit dem SiC-haltigen Granulat.

Nach Erreichen des erwünschten Enddrucks beim Pressen oder der erwünschten Rüttelzeit beim Rütteln, wurde der Legierungs formling ausgeformt. Dies geschah durch das Aufbringen eines Stempels auf den Legierungsformling in der Metallform und das langsame hochziehen der Metallform. Der Legierungsformling blieb auf der Bodenplatte zurück.

Alternativ kann die Metallform fixiert werden und Stempel und Bodenplatte gleichzeitig nach unten gebracht werden um den Legierungsformling auszuformen.

Legierungsformling und Bodenplatte wurden dann in einer Lagerungsstätte abgestellt, damit das Bindemittel aushärtet und der Legierungsformling die erwünschte Endfestigkeit erreicht.

Beispiel 2

Mit einem SiC-Pulver gemäß Tab. 1 wurden analog Beispiel 1 Legierungsformlinge gebildet. Als Bindemittel wurde Melasse in einer Menge von 14 Gew.-% und Calciumhydroxid in einer Menge von 10 Gew.-% der Mischung eingesetzt.

Beispiel 3

Mit einem SiC Pulver gemäß Tab. 1 wurden analog Beispiel 1 Legierungsformlinge gebildet. Als Bindemittel wurde Melasse in einer Menge von 12 Gew.-% und Calciumhydroxid in einer Menge von 8 Gew.-% und Zement in einer Menge von 8 Gew.-% der Mischung eingesetzt.

Beispiele 4-7

Analog Beispiel 1 wurden unter Einsatz der in der Tabelle 2 bis 5 genannten Bestandteile jeweils Legierungsformlinge gebildet.

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Die Legierungsformlinge gemäß Tabelle 2 besitzen bereits durch die geringe Menge an Melasse eine deutlich verbesserte Grünfestigkeit im Vergleich zu Legierungsformlingen mit Bindemitteln ohne Melasse.

Die Legierungsformlinge gemäß Tabelle 3 besitzen ebenfalls eine sehr gute Grünfestigkeit. Sie belegen, daß auch eine Kombination von Melasse und Zement möglich und vorteilhaft ist.

Die Legierungsformlinge gemäß Tabelle 4 ermöglichen große Energie- und Umweltvorteile beim bestimmungsgemäßen Einsatz.

Die Legierungsformlinge gemäß Tabelle 5 sind aufgrund ihres hohen Bindemittelgehalts für extreme mechanische oder thermische Belastungen geeignet. Durch solch hohen Bindemittelgehalt lassen sich Legierungsformlinge auch aus SiC- Granulat mit einer ungünstigen Korngrößenverteilung herstellen.

Claims

1. Legierungsformling, der ein SiChaltiges Granulat und ein Bindemittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Melasse und ggf. Calciumhydroxid enthält.

2. Legierungsformling gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zu 65 bis 90 Gew.-% aus SiC-haltigem Granulat und zu 10 bis 35 Gew.-% aus dem Bindemittel besteht.

3. Bindemittel zur Herstellung von Legierungsformlingen, dadurch gekennzeichnet, daß es Melasse und ggf. Calciumhydroxid enthält.

4. Bindemittel gemäß Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß es 6-58 Gew.-% Melasse und 3-42 Gew.-% Calciumhydroxid enthält.

5. Bindemittel gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe Zement, Wasserglas und Teerpech enthält.

6. Verfahren zur Herstellung von Legierungsformlingen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung bestehend aus einem SiC-haltigen Granulat, Melasse, ggf. Calciumhydroxid, Wasser, Zement und weiteren Legierungselementen zu Legierungsformlingen gerüttelt oder gepresst wird und die Legierungsformlinge per Hand oder mechanisch ausgeformt werden.