DE2057788A1 - Waermeisolierendes Lunkerverhuetungsmittel - Google Patents
Waermeisolierendes LunkerverhuetungsmittelInfo
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- B22D27/06—Heating the top discard of ingots
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Description
55 5+7« 8000 Mönchen 15,24.November 197o
W 4o 194/70 5/Sch
Poseco Trading AG Chur, Schweiz
Wärmeisolierendes Lunkerverhütungsmittel
Die Erfindung bezieht sieh auf wärmeisolierende
Lunkerverhütungsmittel.
Beim Gießen von geschmolzenem Metall zu Blöcken oder Gußstücken ist es übliche Praxis, die obersten
Teile des geschmolzenen Hetallkörpers thermisch zu isolieren, gerade, nachdem man den Gießprozeß abgebrochen
hat; so wird die Hetallbeschickung zu dem Blockoder
Gußstückkörper aufrechterhalten, um das Schwinden beim Erstarren auszugleichen. Die thermische Isolierung
wird häufig teilweise durch die Vorkehrung durchgeführt, daß man auf die geschmolzene Metalloberfläche eine
Schicht einer wärmeisolierenden Zusammensetzung aufbringt. Da solch eine Schicht die Lunkerbildung auf ein
Minimum beschränkt, werden die verwendeten Materialien einfach als vrärmeisolierende Lunkerver^ütungsmittel bezeichnet;
dieser Ausdruck wird im folgenden der Ein-
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fachheit halber verwendet.
Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird ein wärmeisolierendes Lunkerverhütungsmittel geschaffen,
das säurebehandelten Graphit zusammen mit einem hitzebeständigen wärmeisolierenden Material umfaßt. Vorzugsweise
werden die Anteile und Arten der zwei Materialien so gewählt, daß die Aufblähung der Materialschicht, die
auf die geschmolzene Metalloberfläche zur Anwendung kommt, nicht mehr als das Fünfzehnfache und vorzugsweise
nicht mehr als das Zehn- bis Zwölffache der ursprünglichen Dicke beträgt. Vorzugsweise liegt der Anteil
des säurebehandelten Graphits in dem Gemisch im Bereich von 1o bis 4o Gew.^, vorzugsweise 15 bis 4o
Gew.^. · . . . .
Der andere Hauptbestandteil des Gemische ist ein hitzebeständiges wärmeisolierendea Material, z.B. ein
hitzebeständiger Füllstoff wie gebrannter Ton, Siliciumdioxydmehl,
Tonerde, Bauxit, Magnesia, Tone wie Bindeton, Porzellanerde, Kaolin oder andere geeignete hitzebeständige
Silicate; Füllstoffe von leichtem Gewicht wie Vermiculit, Perlit und Bimsstein können auch verwendet
werden. Kohlenstoffhaltige Materialien können ebenso verwendet werden. Es ist auch möglich, eine Zusammensetzung
zu verwenden, die beim Erhitzen zu einem hitzebeständigen Material wird; solche Materialien sind z.B.
Kalk (Calciumhydroxyd) und Magnesiumcarbonat. Die Korngröße solch eines Materials ist vorzugsweise so, daß es
nicht aus der Mischung seigert, und so, daß die Mischung pelletisiert, granuliert oder, falls erforderlich, tablettiert
werden kann.
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Säurebehandelter Graphit ist ein allgemeiner Ausdruck
für Graphite, die sich beim Erhitzen aufblähen und so eine in hohem Grade wärmeisolierende vermiculare
Struktur mit niedriger Dichte ergeben. Diese Graphite können dadurch hergestellt werden, daß man Lamellengraphit
mit Mischungen von Schwefelsäure mit Salpetersäure
oder Perchlorsäure behandelt und dann das so behandelte Graphit aus der Säure entfernt. Die Säuremischung
kann ein anorganisches Oxydationsmittel wie Chromtrioxyd, Kaliumchlorat oder Kaliumpermangänat enthalten.
Das so behandelte Graphit wird sich beim Erhitzen,
gewöhnlich oberhalb 15o°G, auf ein Vielfaches seines ursprünglichen Volumens aufblähen oder ausdehnen.
Die Lunkerverhütungsmittel, wie oben definiert, können in Pulverform vorliegen, aber sie sind vorzugsweise
granuliert oder in Tabletten geformt; ein kleiner Anteil eines Tons^ oder ärgeren Binders kann dem Gemisch
zwecks Pelletisierung einverleibt werden.
Es ist gefunden worden, daß Lunkerverhütungsmittel gemäß der Erfindung von besonderem Wert beim Gießen von
geschmolzenen Metallen, vorzugsweise eisenhaltigen Metallen oind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird
daher ein Verfahren geschaffen, geschmolzenes Hetall zu
einem Block oder Gußstück su gießen, worin, nachdem das
geschmolzene Metall in eine Kokille oder Gußform gegossen worden ist, auf die Oberfläche des geschmolzenen
Metalls in dem Gießtopf ein wärmeisolierendes Lunkerverhütungsmittel,
wie oben definiert, angewendet wird. Die Menge des Lunkerverhütungsmittels, die verwendet wird.
BAO ORIGINAL
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ist vorzugsweise ausreichend, um eine Schicht von aufgeblähtem wärmeisolierenden 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 Lunkerverhütungsmittel erhalten wurden, nicht zufriedenstellend sind. Die hohe Konzentration von kohlenstoffhaltigem
Material beeinflußt den Kohlenstoffgehalt des gegossenen Metalls? dies ict nachteilig, insbesondere,
wenn das Metall eisenhaltig ist. Zusätzlich hat der aufgeblähte Kohlenstoff, der von extrem niedriger
Fülldichte ist, die Tendenz, von der Metalloberfläche wegzuwehen, z.B. unter dem Einfluß der Stichabnahmen,
so daß seine Wirksamkeit als wärmeisolierende Schicht schwindet und zusätzlich ein Luftverschmutzungsproblem entsteht. In feinzerteilter Form neigt Kohlenstoff
dazu, an Luft zu oxydierenj es ist schwierig, genau eine kleine Dosierung eines nicht aufgeblähten säurebehandelten
Graphits anzuwenden, um gerade die gewünschte Dicke von einer aufgeblähten Schicht über die
ganze Oberfläche des geschmolzenen Metalls zu erhalten. Es wurde in der Praxis gefunden, daß säurebehandelter
Graphit, wenn er allein verwendet wird, sich weitgehend auf mehr als das Fünfzehnfache seiner Eigendicke aufbläht;
dies ist ein ernster Nachteil, da sich daraus Überlaufen und Ausschuß ergibt. Wenn genug unaufgeblähter
säurebehandelter Graphit angewendet wird, um die Oberfläche des geschmolzenen Metalls vollständig zu
überdecken, wird die Dicke der aufgeblähten Schicht übermäßig groß. Die Einlagerung von hitzebeständigem
Material überwindet alle diese Kachteile.
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Mit den meisten säurebehandelten Graphiten ist die Tendenz verbunden, während des Gebrauchs Säure und unerwünschten
Qualm zu erzeugen. Dieser Tendenz kann entgegengewirkt werden, indem man dem Lunkerverhütungsmittel
ein basisches Material beifügt, z.B. Calciumhydroxid, Natriumcarbonat, Magnesiumhydroxyd oder Magnesiumearbonat.
Im allgemeinen ist ein Anteil eines basischen Materials bis zu To Gew.^ der Zusammensetzung angebracht.
In einigen Fällen jedoch kann das hitzebeständige wärmeisolierende Material selbst basisch sein, z.B. wenn
Magnesiumoxyd verwendet wird.
Wie oben erwähnt, kann feinzerteilter Kohlenstoff,
der zur Aufblähung des säurebehandelten Graphits dient, zur Oxydation neigen. Diese Oxydation, die zu einer
Schichtdickenabnahme des Lunkerverhütungsmittels führt und die für wärmeisolierende Eigenschaften nachteilig
sein würde, kann dadurch vermieden werden, daß in das Lunkerverhütungsmittel ein feinzerteiltes, leicht oxydierbares
Material wie Aluminium, Magnesium oder OaI-ciumsilicid
eingebracht wird, ein Material, das vorzugsweise durch das säurebehandelte Graphit oxydiert wird.
Im allgemeinen wird eine Menge bis zu 2o Gew.$ eines
solchen Zusatzes beigegeben.
Es kann auch von Wert sein, einen Anteil, z.B. 5 bis 15 Gew.fi eines entweder organischen oder anorganischen
faserigen Materials· in das Lunkerverhütungsmittel einzubringen, um die Geschlossenheit der aufgeblähten
Lunkerverhütungsr/iittelschicht aufrechtzuerhalten. Das
faserige Material kann vorzugsweise eine Faserlänge von 3 bis 1o mm besitzen.
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Lunkerverhütungsmittel gemäß der Erfindung sind
zum Gebrauch, sowohl für Grießereien als pv.ch Stahlwerke
geeignet} sie können für eine große Anzahl von sowohl Eisen- als auch Hichteisenmetallen (z.B. Kupfer) Verwendung
finden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen erläutert.
4oo g einer Mischung, die 25$ säurebehandelten Graphit, 25$ Bindeton und 5o$ gebrannten Ton umfaßte, wurde
ρ
auf eine 23 cm große heiße Platte aufgebracht, die bei 142o C gehalten wurde. Es wurde gefunden, .daß der Grad des WärmeVerlustes nach 14 min gleich dem war, der unter Anwendung von 1ooo g eines herkömmlichen, exothermen Marken-Lunkerverhütungsmittels in einer identischen Form verwendet wurde. Nach 35 min war der Gesamtwärmeverlust in beiden Fällen der gleiche.
auf eine 23 cm große heiße Platte aufgebracht, die bei 142o C gehalten wurde. Es wurde gefunden, .daß der Grad des WärmeVerlustes nach 14 min gleich dem war, der unter Anwendung von 1ooo g eines herkömmlichen, exothermen Marken-Lunkerverhütungsmittels in einer identischen Form verwendet wurde. Nach 35 min war der Gesamtwärmeverlust in beiden Fällen der gleiche.
Ein 2o cm-Gußwürfel wurde unter Anwendung eines Bodenlaufsystems
(im steigenden Guß) hergestellt und mit einem Steiger von 15 cm Höhe und 15 cm innerem Durchmesser
versehen, wobei eine mild wirkende exotherme Umkleidung zur Anwendung kam. Der Guß wurde in Stahl (o,2 bis
o,4$ Kohlenstoff), bei 158o°G vergossen, ausgeführt.
26o g der obengenannten Mischung wurden sogleich nach dem Gießen als Lunkerverhütungsmittel aufgebracht. Die
anfängliche Dicke der Lunkerverhütungsmittelschicht betrug -12 mm und dehnte sich in Berührung mit dem geschmolzenen
Metall auf über 5o mm aus. Es entwickelte
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kein Rauch. Beim Längszersohneiden des fertigen
Gußstückes wurden lunker im Bereich des Steigers gefundenj
die Analyse des Gußmetalls zeigte keine "bedeutsame Kohlenstoffaufnähme.
Die folgende Zusammensetzung verhielt sich in granulierter
Form als wirksames isolierendes Lunkerverhütungsmitteli
Beispiel 3 | Gew | |
säureTsehandelter Graphit | 2o | |
gebrannter .Ton | 5o | |
Bindeton | 25 | |
Calciumhydroxyd | 4 | |
Dextrose | 1 | |
Ein Lunkerverhütungsmittel in Pulverform wurde hergestellt
aus·
Gew.^
säuretehandelter Graphit 2ο
gebrannter Ton 4o
Bindeton 25
Aluminiumpulver 1o
Calciumhydroxid 5
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Ein Lunkerverhütungsmittel in Pulverform wurde hergestellt aus ;
Beispiel 5 | Gew. Ja | |
säurebehandelter Graphit | 25 | |
Bindeton | 55 | |
Aluminiumpulver | 5 | |
R^y on | 1o | |
Calciumhydroxyd | .5 | |
Bin Lunkerverhütungsmittel in Pulverform wurde hergestellt
aus :
Beispiel 6 | Gew. Jo | |
säurebehandelter Graphit | 3o | |
Vermiculit | 25 | |
gebrannter Ton | 39 | |
Calciumhydroxyd | 6 | |
In diesem Beispiel wurde ein Vergleich zwischen säurebehandeltem Graphit allein und einem Lunkerverhütungsmittel
gemäß der Erfindung angestellt.
Zwei 2o cm Gußwürfel wurden aus Stahl mit
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niedrigem Kohlenstoffgehalt (λ/ο,Ι^), der bei ungefähr
158o°0 gegossen wurde, hergestellt . Jedes Gußstück wurde mit einer zylindrischen isolierenden Buchse von 15 cm
innerem Durchmesser und 15 cm Höhe als Steiger gegossen. Die Gußformen waren aus mit Natriumsilicat gebundenem
Sand hergestellt. Bei einem Gußstück A wurde ein lunkerverhütungsmittel
folgender Zusammensetzung angewendet:
Gew.^ säurebehandelter Graphit ■ 25
Bindeton 7o
Calciumhydroxyd ■ 5
Bei einem anderen Gußstück B wurde säurebehandelter Graphit allein angewendet.
Beide Materialien wurden auf die Oberfläche des Metails in dem Steiger in einer Menge von o,32 g/cm sofort
nachdem das Gießen beendet war, aufgebracht. Bei dem Gußstück A dehnte sich das Lunkerverhütungsmittel aus und
ergab eine Schicht von annähernd 2o mm Dicke an dem Rand des Steigers. Bei dem Gußstück B dehnte sich der säurebehandelte
Graphit auf eine Höhe von annähernd 36 mm an dem Hand des Steigers aus; dies überschritt die für das Lunkerverhütungsmittel
zulässige Höhe (25 mm), welche in der Praxis angewendet wird, wenn man Gußstücke von ähnlicher
Größe erzeugt, und die Ausdehnung ergab ein Überlaufen und Ausschuß von Material.
Annähernd 5 min nach dem Gießen war ein beträchtliches
Zusammenfallen infolge des Ausbrennens des säurebehandelten Graphits auf dem Gußstück B au bemerken. Dieses setzte
sich fort, bis die Metalloberfläche sichtbar war (annähernd Io min), wobei zu sehen war, daß zusätzlich zu dem Ausbrennen
■■■:·!ri'? rasche Auflösung des aulgeblähten Graphite in dem ge-
109822/1390
- Io -
schmolzenen Metall eintrat. Dieser Vorgang setzte sich fort, bis das Material vollständig aufgelöst war (16 min),
wobei sich während des Prozesses ein beträchtlicher Rauch ergab.
Im Gegensatz hierzu blieb das Lunkerverhütungsmittel
auf dem Gußstück A, abgesehen von dem Zusammenfallen infolge der Metallschrumpfung,während der Dauer des Versuchs
unversehrt. Nach dem Herausnehmen wurden beide Gußstücke in der Längsrichtung geschnitten. Es wurden Proben von
verschiedenen Stellen an der Schnittfläche senkrecht unter dem Steigerlunker ^ettommen un^ Qx10I1 von einem Teil
gegen den Boden des Würfels und von der Linie des Lunkers entfernt. Die letztgenannten Proben wurden als repräsentativ
für das Bodenmaterial genommen. Die Querschnitte der Gußstücke und die Lage der Prüfstellen sind in der
Zeichnung gezeigt.
Es wurden Kohlenstoffanalysen bei jeder der Proben
ausgeführt. Mit dem Lunkerverhütungsmittel war, wie gefunden wurde, die Kohlenstoffaufnähme zu vernachlässigen.
Es wurden Werte von 0,08$, 0,078$, o,o7$, o,o77/° und
o,o65/£ aufgezeichnet. Mit dem säurebehandelten Graphit
bei alleiniger Anv/endung war, wie gefunden wurde, eine wesentliche Kohlenstoffaufnahme sowohl in dem Steiger
als auch in dem Gußstück selbst vorhanden. Die entsprechenden V/erte für den Kohlenstoffgehalt sind: o,2$&, o,16?£,
0,08^ und o,o9$.
Die Lunkerverhütungsmittel gemäß der Erfindung haben
eine groi3e Anzahl von vorteilhaften Eigenschaften:
Sie sind sauber und stäuben nicht im Gebrauch, sie erzeugen keinen schädlichen oder unervrtinschten Rauch, sie sind ver-
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hältnismäßig wirtschaftlich in der Herstellung und im
Gebrauch und sie können bequem in leicht handhabbare Preßlinge, Pellets oder Granulate geformt werden. Wie
angegeben, ist die Kohlenstoffaufnähme durch das geschmolzene
Metall gering·
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Claims (8)
1. Wärmeisolierendes Lunkerverhütungsmittel, das säurebehandelten Graphit umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß es ein hitzebeständiges wärmeisolierendes Material enthält.
2. Lunkerverhütungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile und Arten der
zwei Materialien so gewählt sind, daß bei Anwendung einer Lunkerverhütungsmittelschicht auf eine geschmolzene
Metallo"berflache sich die Schicht auf nicht mehr
als das Fünfzehnfache ihrer ursprünglichen Dicke aufbläht oder ausdehnt.
3. Lunkerverhütungsmittel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 1o bis 4o Gew.fi,
vorzugsweise 15 bis 4o Gew.$ säurebehandelten Graphit enthält.
4. Lunkerverhütungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu
1o Gew.fb eines basischen Materials, vorzugsweise Calciumhydroxid,
enthält.
5. Lunkerverhütungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es bis
zu 2o Gew.io eines feinzerteilten oxydierbaren Materials,
z.B. Aluminium, enthält.
6. Lunkerverhütungsmittel gemäß einem der An-
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Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 "bis
15 Gew.$ faseriges Material enthält.
7. Verfahren zum G-ießen von geschmolzenem Metall zu einem Block oder. Gußstück, "bei dem nach dem Vergießen
des Metalls in eine Kokille oder Gußform auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Gießkopf
ein Lunkerverhütungsmittel aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Lunkerverhütungsmittel aus einer
Zusammensetzung besteht, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 6 angegeben ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Lunkerverhütungsmittels, die angewendet
wird, ausreichend ist, um eine Schicht von aufgeblähtem oder ausgedehntem wärmeisolierendem Material
in einer Dicke von mindestens 25 mm auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls zu ergeben.
10 982 2/1390
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Applications Claiming Priority (1)
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Family
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DE2057787A Withdrawn DE2057787B2 (de) | 1969-11-12 | 1970-11-24 | Exothermes Lunkerverhütungsmittel |
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---|---|---|---|
DE2057787A Withdrawn DE2057787B2 (de) | 1969-11-12 | 1970-11-24 | Exothermes Lunkerverhütungsmittel |
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ES (2) | ES385884A1 (de) |
FR (2) | FR2068642B1 (de) |
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