DE2057787A1

DE2057787A1 - Exothermes Lunkerverhuetungsmittel

Info

Publication number: DE2057787A1
Application number: DE19702057787
Authority: DE
Inventors: Rumbold Bernhard Carl; Cartwright John Edward
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1969-11-12
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1971-05-13
Also published as: ES385884A1; US3811898A; FR2068642B1; CA942061A; CA935448A; DE2057787B2; DE2057788B2; DE2057788A1; FR2068643A1; ES385885A1; FR2068643B1; FR2068642A1; GB1298701A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN > ^β*^" DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDTA^

MÖNCHEN . HAMBURG

telefon: 555474 sooo Mönchen 15, 24.November 197o

TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

V/ 4o 214/70 5/Sch

Poseco Trading AG Chur (Schweiz)

Exothermes Lunkerverhütungsmittel

Die Erfindung bezieht sich auf exotherme Lunkerverhütungsmittel .

Beim.Gießen von geschmolzenem Metall zu Blöcken oder Gußstücken ist es allgemeine Praxis, gegen Wärmeverlust der obersten Teile des geschmolzenen iletallkö'rpers sogleich nach dem Gießen eine Schranke zu .schaffen; so wird das Kopfmetall in geschmolzenem Zustand gehalten und die Metallbeschickung zu dem Block- oder Gußstückkörper aufrechterhalten, um das Schwinden beim Erstarren auszugleichen. Die Schranke gegen Wärmeverlust wird häufig dadurch erreicht, daß man auf die geschmolzene Metalloberfläche eine Schicht einer exothermen Zusammensetzung aufbringt, d.h. eine Zusammensetzung, die sich beim Aufbringen auf die Oberfläche selbst entzündet (und so dem Abkühl-Effekt entgegenwirkt, wenn eine Schicht eines kalten Materials

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auf die Lletalloberf lache gebracht wird) und zu einer Schicht eines wärmeisolierenden Rückstandes verbrennt. Da solch eine Schicht die Bildung von Lunker auf ein Liinimum beschränkt, werden die verwendeten Liaterialien einfach als exotherme Lunkerverhütungsmittel bezeichnet; -dieser Ausdruck wird im folgenden der Einfachheit halber verwendet.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird ein exothermes Lunkerverhütungsnittel geschaffen, das ein hitzebeständigßs, wärmeisolierendes Material, eine exotherme Komponente und säurebehandelten Graphit umfaßt. Die exotherme Komponente ist- vorzugsweise eine Mischung eines oxydierbaren !-.letalls (z.B. Aluminium, Magnesium, Silicium, Sisensilicium, Calciunsilicid) und eines Oxydationsmittels dafür (z.B. Alkalinitrate oder -chlorate, Eisenoxyd, Ammoniumperchlorat), obgleich in einigen Fällen die exotherme Komponente allein aus einen feinzerteilten, leicht oxydierbaren Material, wie Aluminium, bestehen kann. In dem letzteren Fall macht das oxydierbare Material vorzugsweise Io bis 5o Sew.)J des Lunkerverhütungsmittels aus. Vorzugsv/eise bewegt sich der Anteil von säurebehandeltem Graphit in den Lunkerverhütungsniitte1 im Bereich von 1 bis 5o Gew.^j, insbesondere 3 bis 2o Gew.$.

Bei der Verwendung von Lunkerverhütungungsnitteln gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß sich die Zusammensetzungen selbst entzünden und aufblähen und damit eine dicke 7/ärmeisolierende zusammenhängende, ausjebrannte Schicht bilden, die den Wärineverlust von der Oberfläche des Blocks oder Gußstücks reduziert.

Säurebehandelter Graphit ist ein allgemeiner Aus-

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druck für Lamellengraphit, dessen Teilchen sich beim Erhitzen aufblähen und eine in hohem Maße wärmeisolierende vermiculare Struktur mit geringer Dichte liefern. Diese Graphite können hergestellt werden, indem man Graphit mit Mischungen von Schwefel- und Salpetersäure oder Perchlorsäure behandelt und dann das so behandelte Graphit aus der Säure entfernt. Die Säuremischung kann ein anorganisches Oxydationsmittel, wie Chromtrioxyd, Xaliumchlorat oder Kaliumpermariganat, enthalten. Der so behandelte Graphit wird sich beim Erhitzen, gewöhnlich auf Temperaturen oberhalb*15O⁰C, auf ein Vielfaches seines Ausgangsvolumens aufblähen, wobei größere Umsetzungsgrade zwischen Graphit und Säure während des BehandlungsVerfahrens größere Aufblähungszahlen ergeben.

Das hitsebeständige wärr.ieisolierende Material kann z.B, ein hitzebeständiger Füllstoff, wie gemahlene Schamotte, Siliciumdioxydmehl, Aluminiumoxyd, Bauxit, Magnesia, Tone, wie Bindeton,oder Rohkaolin oder andere geeignete hitzebeständige Silicate, sein; !füllstoffe von leichtem Gewicht, wie Vermiculit, Perlit oder Bimsstein, können ebenso verwendet werden. Kohlenstoffhaltige materialien können ebenfalls verwendet werden. Die Korngröße eines solchen Materials ist vorzugsweise derart, daß es nicht aus der Mischung seigert und so, daß die Mischung pelletisiert, granuliert oder, wenn erforderlich, tablettiert werden kann. Das hitaebeständige wärmeisolierende Material kann Io bis 7o Gew.^ der Zusammensetzung ausmachen.

Venn die Zusammensetzung feinzerteiltes Aluminium als exotherme Komponente enthält, oder einen Teil davon, kann die Zusammensetzung auch vorteilhaft ein ?luorid enthalten, des eils solches für seine Verwendung bei der Energieregelung von alumlnothermischen Reaktionen bekannt ist.

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Die obengenannten Lunkerverhütungsmittel liegen vorzugsweise in Pulverform vor, sie können aber auch granuliert oder in Tablettenform vorliegen; ein kleiner Anteil von Ton oder anderem Binder kann in der Zusammensetzung zur Förderung-der Pelletisierung enthalten sein.

Es wurde gefunden, daß Lunkerverhütungsmittel gemäß der Erfindung beim Gießen von geschmolzenem Metall, insbesondere Eisenmetallen, von besonderem V/ert sind.

Demgemäß ist es ein weiteres Merkmal der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, geschmolzenes Metall zu einem Block oder Gußstück zu gießen, bei dem, nachdem geschmolzenes 1.Ietall in eine Kokille oder Gußform gegossen worden ist, auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Gießkopf ein exothermes Lunkerverhütungsmittel, wie oben beschrieben, aufgebracht wird. Die Menge des Lunkerverhütungsmittels, die angewendet wird, ist vorzugsweise ausreichend, um eine Schicht von aufgeblähtem Material zumindest in einer Dicke von 25 mm auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls zu liefern.

Es wurde wider Erwarten gefunden, daß Ergebnisse, die unter Anwendung eines säurebehandelten Graphits allein als Lunkerverhütungsmitxel erhalten wurden, nicht zufriedenstellend sind. Die hohe Konzentration von kohlenstoffhaltigem Material neigt dazu, den Kohlenstoffgehalt des gegossenen Metalls zu beeinflussen; dies ist nachteilig, insbesondere wenn es sich um Eisennetall handelt. Zusätzlich hat der aufgeblähte Kohlenstoff, der von extrem niedriger Fülldichte ist, die Tendenz, von

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der Metalloberfläche wegzuwehen, z.B. unter den Einfluß der Stichabnahmen, so daß seine 7/irksamkeit als v/ärmeisolierende Schicht schwindet und zusätzlich ein Luftverschmutzungsproblem entsteht. In feinzerteilter Form neigt Kohlenstoff dazu, an Luft zu oxydieren. Ss ist schwierig, genau eine klein dosierte Menge eines nicht aufgeblähten aäurebehandelten Graphits anzuwenden, um genau die gewünschte Dicke einer aufgeblähten Schicht zu erhalten. Es wurde in der Praxis gefunden, daß säurebehandelter Graphit, wenn er allein verwendet wird, sich zu einer übermäßigen Schichtdicke aufbläht. Dies ist ein ernster Fachteil, da sich daraus überlaufen und Ausschuß ergibt. Das Einbringen von hitzebeständigem wärmeisolierendem Material und einer exothermen Komponente überwindet alle diese Nachteile.

Die Lunkerverhütungsmittel gemäß der Erfindung sind sowohl für Gießereien als auch Stahlwerke geeignet; sie können für die verschiedenartigsten Eisen- als auch ilichteisen-Hetalle (z.B. Kupfer) angewendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

4oo g einer Mischung, die

Aluminium (o,152 mm) / - loo mesh B.S.S./

säurebehandelten Graphit 6°/a Holzmehl

4$ aufgeblähtes Perlit
2jfS Natriumfluor id

Tonerde

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umfaßte, wurde auf eine heiße Platte von 23 cm aufgebracht, die bei 142o 0 gehalten wurde. Die löschung entzündete sich nach 3o see, so daß sie die Schreckschicht verkleinerte, blähte sich auf und bildete eine Schicht von 5o mm Dicke auf der Platte. Es wurde gefunden, daß das Ausmaß des V'ärmeverlustes nach 14 min bei etwa 2/3 von dem lag, der unter Anwendung von looo g eines herkömmlichen exothermen Marken-Lunkerverhütungsmittels in einer identischen Form erhalten wurde. Nach 4o min betrug der Gesamtwärcieverlust die Hälfte von dem, der unter Anwendung eines herkömmlichen, exothermen Marken-Lunkerverhütungsmittels auftritt.

Versuche, die bei vier Stahlwerken gemacht wurden, haben gezeigt, daß im lüittel die Ausbeute des fehlerfreien Lletalls bei Blöcken von 1,5 bis 2o t um ungefähr 1;ί ansteigt, wenn man ein exothermes Lunkerverhütungsmittel, wie oben im 3eispiel beschrieben, anwendet, wobei nur 2/3 der Gewichtsmenge, verglichen mit einem herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Lunkerverhütungsmittel benötigt werden.

Die Lunkerverhütungsmittel gemäß der Erfindung haben eine große Mannigfaltigkeit vorteilhafter Eigenschaften; sie sind sauber und erzeugen wenig Staub bei der Anwendung, 3ie sind relativ wirtschaftlich in der Herstellung und im Gebrauch und können leicht in leicht zu handhabende Tabletten, Pellets oder Granulate geformt werden.

Die Kohlenstoffaufnahme durch das geschmolzene Metall ist vernachlässigbar; es gibt nur eine geringe

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Berührungsfläche des Lunkeryerhütungsmittels mit dem geschmolzenen Metall.

Es ist sogar möglich, zufriedenstellende Resultate zu erzielen, wenn das geschmolzene Lletall Erschütterungen ausgesetzt wird (z.B. Rütteln der Blockform in einem Zug solcher Formen), in dem man in das lunkerverhütungsmittel ein Llaterial einbringt, das dazu neigt, die Schmelze bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls zu sintern und auf diese Weise die Schicht zu einer zusammenhängenderen Form zu binden. Geeignete Materialien sind aufgeblähter Perlit, aufgeblähter Vermiculit, Flugasche und Bimsstein.

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Claims

Patentansprüche

1. Exothermes Lunkerverhütungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es.ein hitzebeständiges wärmeisolierendes Material, eine exotherme Komponente und säurebehandelten Graphit umfaßt.

2. Lunkerverhütungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Io bis 5o Gew.$·feinzerteiltes,

j) leicht oxydierbares LIaterial, z.B. Aluminium als exotherme Komponente, enthält.

3. Lunkerverhütungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als exotherme Komponente eine Mischung eines oxydierbaren Metalls und eines Oxydationsmittels dafür umfaßt.

4. Lunkerverhütungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeicnnet, daß es 1 bis 5o Gew.$, vorzugsweise 3 bis 2o Gew.^, eines säurebehandelten Graphi t s umfaß t.

^ 5· Verfahren zum Gießen von geschmolzenem LIetall

zu einem Block oder Gußstück, bei dem nach dem Vergießen des geschmolzenen luetalls in eine Gußform auf die Oberfläche des geschmolzenen I.Ietails im Gießkopf ein exothermes Lunkerverhütungsmittel aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 angewendet wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des LunkerVerhütungsmittels, die verwendet wird, ausreichend ist, um eine Schicht von ausgebranntem, aufgeblähtem Material von mindestens 25 mm Dicke zu ergebene

ORfGiNAL INSPECTED