DE2258990A1

DE2258990A1 - Auskleidung fuer metallurgische zwecke

Info

Publication number: DE2258990A1
Application number: DE19722258990
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: TIDO CHEMISCH TECH PRODUKTE GM
Current assignee: TIDO CHEMISCH TECH PRODUKTE GM
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-12-01
Publication date: 1973-06-14
Also published as: ATA1044271A; FR2162157A1; FR2162157B1; CH612104A5; BE791956A; LU66579A1; GB1405506A; IT974687B; NL7216343A; US3878142A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann
Dr. R. Koenigsbarger - Dipl. Phys. R. Holzbauer

Dr. F. Zumstein jun. ' Patentanwälte 8 München 2, Bräuhausstraße 4/III

T I D 0 Chemisch-technische Produkte, Gesellschaft m.boH in Wien (Österreich)

Auskleidung für metallurgische Zwecke

Die Erfindung "betrifft eine Auskleidung für metallurgische Zwecke, die auf Basis tonerdehaltiger Materialien aufgebaut ist.

Die "beim Gießen von Eisen und Stahl bzw. yon Nichteisenmetallen zur Auskleidung von Kokillenhauben, Gießformaufsätzen, Steigern, Eingußtrichtern usw. verwendeten Platten oder Formhohlkörper bestehen meist aus exothermem oder aus isolierendem Material oder aus einer Kombination beider Typen, auch in Form von Mehrschichtkörpern. Im Gegensatz zu solchen Platten hauptsächlich, keramischer Natur sind in jüngerer Zeit Platten und Auskleidungsmassen empfohlen worden, die als wesentlichen Bestandteil Zellulose, wie Holzspäne, Papier usw. oder andere organische, gegebenenfalls auch anorganische faserhaltige Materialien enthalten. Die Erzeugung von derartigen Auskleidungen macht es aber in der Regel notwendig, eine Vielzahl von Stoffen zu mischen, in großen Behältern aufzuschlämmen und große Flüssig-

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keitsmengen bei der endgültigen Formgebung, z.B. durch Absaugen, zu entfernen, was mit einem unerwünscht hohen apparativen Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein in wesentlich einfacherer Weise herstellbares, gut formbares und leichtgewichtiges Auskleidungsmaterial zu schaffen, das auch den in der Gießereitechnik vorkommenden Sonderzwecken ohne Schwierigkeit angepaßt werden kann. Als Grundmaterial wird für den Erfindungszweck Aluminiumkrätze vorgeschlagen, also das bei der elektrolytischen Gewinnung bzw. dem Umschmelzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen anfallende, erstarrte Abdeck- und Schmelzmaterial. Die Verwendung dieses Produktes ist in der Gießerei im Zusammenhang mit exotherm reagierenden lunkerverhütungsmitteln bereits bekannt geworden, in welchem Falle von der Eigenschaft einer unter starker Erwärmung stattfindenden Selbsthärtung einer, begrenzte Mengen Aluminiumkrätze enthaltenden Zusammensetzung Gebrauch gemacht wird. Die Verwendung einer nahezu zur Gänze oder wenigstens in einem sehr hohen Anteil aus Aluminiumkrätze bestehenden Zusammensetzung erschien aber bisher nicht möglich, weil die beim Aufschlämmen bzw. Anteigen mit Wasser stattfindende überaus starke Erwärmung die bei derartigen Zusammensetzungen notwendigen Bindemittel, insbesondere auch die herkömmlichen Kunststoffb.inder auf Basis von Phenolformaldehydharz oder Harnstofformaldehydharz, unwirksam macht.

Es wurde nun gefunden, daß man auch bei sehr hohem Anteil an ^{! !} Aluminiumkr,ätze ein ausgezeichnet brauchbares Auskleidungsyyon £ptai» Vfi-pfoPFibn^irftrt η ml hi η τ» ei p.hRnrifm H¹^s ti pken tV

material/erhalten kann, wenn man den hohen Kratzeanteil mit einem kleinen Anteil an faserartigen Füllstoffen und einem "Zusatz von Netzmitteln kombiniert und damit die sonst unvermeidliche abträgliche Wirkung auf das für den Zusammenhalt der fertigen Auskleidung notwendige Bindemittel ausschaltet.

Gemäß der Erfindung ist somit eine Auskleidung für metallurgische Zwecke auf Basis tonerdehaltiger Materialien durch die folgende Zusammens-etzung gekennzeichnet:

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80 - 90 Gew.-% Aluminiumkrätze,

1-19 Gew.-% faserartige Füllstoffe, 1-10 Gew.-% Bindemittel, insbesondere auf Kunststoff- .

basis, wie Phenoplaste oder Aminoplaste, bis zu. 1 Gew.-% Netzmittel, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew»-$,

mit der Maßgabe, daß gegebenenfalls der Krätzeanteil bis zu einem Viertel durch weitere, zur Erzielung besonderer Effekte der Auskleidung, dienende Zusätze ersetzt ist.

Das in der vorstehenden Weise zusammengesetzte Auskleidungsmaterial erweist sich in Gestalt von Platten und anderen vorgebildeten Formkorpern als ein für die verschiedensten Anwendungsarten in der Gießerei sehr gut geeignetes Produkt, das die für das Erhitzen und den Gebrauch erforderliche mechanische Festigkeit sowie geringen Abrieb aufweist, das Ausbringen von Gießlingen mit reiner Oberfläche ermöglicht und im übrigen selbst leicht herstellbar ist. Die Dichte der fertigen Auskleidungsplatte ist verhältnismäßig niedrig, sie beträgt beispielsweise nur etwa 0,8.

Der besondere Effekt der erfindungsgemäßen Kombination des hohen Anteils an Aluminiumkrätze mit Fasermaterial -unter Mitverwendung eines Netzmittels läßt sich vermutlich damit erklären, daß das Netzmittel auf die sonst mit Wasser heftig und stark exotherm wirkende Kratze offensichtlich eine Art Immunisierung ausübt, so daß die Kratze mit Wasser gefahrlos verarbeitbar wird und dabei die Funktion von Kunststoffbindern od. dgl. Bindemitteln entgegen den bisherigen Erfahrungen nicht stört.

Die erfindungsgemäß zusammengesetzte Auskleidung kann, wie bereits erwähnt, je nach den gewünschten Zwecken noch zusätzliche Komponenten enthalten. Diese Zusätze dürfen aber die den Hauptbestandteil der Zusammensetzung bildende Aiuminiumkrätze nur insoweit ersetzen, als dadurch von der vorteilhaften Kombination der Kratze mit dem Fasermaterial, dem Netzmittel und dem Bindemittel nicht abgewichen wird. Bei einem Ersatz der Aluminium*-' kratze bis zu einem Viertel oder, anders ausgedrückt, bei einer

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Menge von mehr als 60 % Kratze in der Gesamtmasse, läßt sich die erfindungsgemäße Auskleidung mit den angestrebten besonderen Eigenschaften mit Sicherheit verwirklichen.

Wenn die erfindungsgemäße Auskleidung speziell für exotherme Zwecke dienen soll, dann wird die eingangs angegebene Materialzusammensetzung vorzugsweise dahingehend geändert, daß sie als zusätzliche Komponenten eine thermitartige Masse, wie Aluminium-Eisenoxyd-Gem is ehe oder ähnliche Gemische enthält, die aus einem oxydierbaren Metall und einem Sauerstoffträger (wie Mangandioxyd, Alkalinitrate bzw. -chlorate) besteht. Mit einer solchen Auskleidung gelingt es z.B. ohne Schwierigkeit das Ausmaß der exothermen Virkung durch mehr oder minder weitgehenden Ersatz der Aluminiuinkrätze durch das exotherme reagierend© Gemisch nach Wunsch einzustellen, ohne daß dabei die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Auskleidung beeinträchtigt v/erden· . »

Wird eine im wesentlichen hochfeuerfeste Auskleidungsplatte gebraucht, so kommen als zusätzliche, den Anteil der Krätze bis zu einem Viertel ersetzende Komponenten isolierende Materialien, wie Schamotte, Ton, Bentonit, Sand, Dolomit, Kieselgur od. dgl. in Betracht·

Gewünschtenfalls kann die Auskleidung mit besonders leichtgewichtigen Füllstoffen, wie Blähton, Blähkorund, Vermiculit, Perlit, Leichtschamotte od. dgl., versehen werden, die ebenfalls den Krätzeanteil bis zu dem zulässigen Ausmaß ersetzen können und damit zu Auskleidungsplatten von sehr niederer Dichte führen.

Mit der Einführung der zusätzlichen Komponenten lassen sich auch die Eigenschaften des Auskleidungsmaterials nach erfolgtem Gebrauch einstellen. Durch das Inberührungkojraen mit der Schmelze wird die Auskleidung in sich gesintert und ergibt nach beendetem Gießen und Abkühlen einen zusammenhaltenden Körper, der als Ganzes ausgebracht werden kann. Anderseits läßt

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sich die Zusammensetzung der Auskleidung durch. Zusatzstoffe auch so regeln, daß nach dem Guß ein Zerfallen der Auskleidung bewirkt wird. . " .

Als faserartiges Füllmaterial werden im Rahmen der Erfindung vor allem faserartige Füllstoffe auf anorganischer Basis, wie Asbest, Amosit, Glasfasern, Mineralwolle od„ dgl.₉ eingesetzt. Asbestfasern werden dabei besonders bevorzugt. Die Auskleidung kann jedoch gowünschtenfalls noch zusätzlich organisches Fasermaterial enthalten. Hiefür kommen beispielsweise Holzmehl, Reisstroh oder andere Zellulosefasern, Kunststoffasern, auch von feuerfester Ar-G, od. dgl. in -Frage.

Die zum Aufbau der Auskleidung dienenden Feststoffe werden im allgemeinen in feinteiliger Form eingesetzt. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen V/irkung ist es vorteilhaft, \wenn die Aluminiumkrätze, das Bindemittel und die gegebenenfalls vor- '_'■:- handenen weiteren Zusätze eine Korngröße von staubfein bis zu 2,5 mm besitzen, wobei das Korn mindestens zur Hälfte eine Maximalgröße von 1 mm aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren, gemäß welchem sich die vorstehend beschriebene Auskleidung in einer besonders günstigen 7/eise herstellen läßt«.' Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der faserartige Füllstoff zusammen mit einem Netzmittel, vorzugsweise in wässeriger Zubereitung desselben, vermischt und erforderlichenfalls mit weiterem Wasser versetzt wird, worauf man in dieses wässerige Gemisch Aluminiumkrätze in feinverteilter Form einführt, hierauf das Bindemittel bzw. dessen Komponenten zusetzt und das Ganze zu einem Gemisch weiterverarbeitet, das zu einem Formling für die gewünschte Auskleidung verformt und hierauf zu dem Fertigprodukt getrocknet wird. ' ·

Bei der V/eiterverarbeitung des bereits sämtliche Bestandteile enthaltenden Gemisches ist es sehr zweckmäßig so vorzugehen, daß man eine teigartige Masse, erforderlichenfalls unter Zusatz von weiterem Wasser, erhält, worauf diese teigartige Masse auf

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einer porösen oder siebartigen Unterlage durch Absaugen oder Abpressen zu handhabbaren Formungen' von ausreichender Grünfestigkeit verformt wird.

Gemäß einer Variante des Herstellungsverfahrens kann man auch auf einem nahezu trockenen Viege arbeiten. In diesem Falle wird das Gemisch aller Bestandteile in einem trockenen Arbeitsgang unter Bildung von Trockenflocken verarbeitet, die dann unmittelbar zu Formungen der gewünschten Gestalt gepreßt werden.

Das abschließende Trocknen der auf einem beliebigen Wege erhaltenen Formlinge kann dann vorteilhaft in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 14-5 bis 310° C₁ je nach der Art des angewendeten Bindemittels und bis zur Härtung desselben, vorgenommen, werden.

Als Netzmittel können die in der Industrie der Waschmittel bekannten Produkte Verwendung finden, sofern sie dem speziellen Zweck entsprechend der Erfindung· genügen. Als geeignet haben sich u.a. erwiesen anionenaktive Verbindungen, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate und -sulfonate, sulfatierte Fettsäureester, oder nichtionogene Stoffe, wie alkoxylierte Fettsäurekondensationsprodukte od. dgl., auch in Form von Mischungen verschiedener Typen. Zweckmäßig gelangen die Netzmittel bei der Herstellung der Auskleidung in Form flüssiger Konzentrate zum Einsatz.

Die Zusammensetzung einer Auskleidung, die eine überwiegende ^j exotherme Wirkung entfalten soll und deren Krätzeanteil daher ' im Rahmen der Erfindung im Ausmaß bis zu einen Viertel durch entsprechende Komponenten ersetzt ist, liegt dann bei einer 'vorteilhaften Ausführungsform etwa in dem folgenden Bereichi

60	80	Gew.-%	Aluminiumkrat ze
1	6	Gew.-%	Asbestfasern
0	6	Gew.-96	Holzmehl
3	6	Gew.-%	Phenolformaldehydharζ
0,1 -	0,5	Gew.-%	Netzmittel
7	10	Gew.-%	Aluminiumpulver

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3 - 6 Gew.~% Eisenoxyd und/oder Braunstein O - 6 ■ Gew.-%' Kryolith

Als Bindemittel kommen außer den Kunstharzbindern gewünschtenfalls auch andere hiefür "bekannte Mittel, wie Petrolpech,-Dextrin, Teerprodukte, Sulfitablauge u. dgl. in Betracht.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die nachstehenden, nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele Bezug genommen.

Beispiel 1 : Für eine hochfeuerfeste Auskleidungsmasse werden die folgenden Komponenten eingesetzt: Aluminiumkrätze 84- %

Asbestfasern 5 %

Binder (Phenolharz) . 9 %

Netzmittel (Alkylbenzolsulfonat-

äthoxyliertes -pettsäurekondensat-

Gemisch, etwa 20 %ig) 2 %

Die Asbestfasern werden mit mindestens der gleichen Gewichtsmenge Wasser und dem Netzmittel innig vermischt. Man setzt noch weiter Wasser zu, bis eine dünnflüssige bzw. gießbare Masse erhalten wird. Nun wird feingemahlene Aluminiumkrätze zugesetzt und zu einem gleichförmigen Brei verrührt, "danach das Bindemittel zugesetzt und diese Masse über einem an Vakuum liegenden Sieb zu einem plattenförmigen Kuchen verdichtet. ITach dem Trocknen bei 250° G ^.vährend zwei Stunden erhält man eine ausgehärtete, unmittelbar gebrauchsfertige, etwa 25 mm starke Platte, die zur Auskleidung einer Blockhaube für Stahlguß verwendet werden kann.

Beispiel 2 : Als Ansatz für eine isolierende Platte

dient die folgende Zusammensetzung;

Aluminiumkrätze 86 %

Asbestfasern 4 %

Holzmehl M- %

Binder (Phenolharz) 4 %

Netzmittel gemäß Beispiel 1 2 %

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Die Herstellung der Platte erfolgt in der für Beispiel 1 beschriebenen V/eise, also beginnend mit der Behandlung der Asbestfasern und des Holzmehls mit dem Netzmittel, wobei aber die Trocknungstemperatur nur 225° C beträgt und die Verweilzeit im Trockenofen 3 Stunden ausmacht,

Beispiel 3 : Eine exotherme Auskleidung wird mit folgendem Ansatz erzeugt:

Alurniniumkrätze 70 %

Asbest 4 %

Holzmehl ,4 %

Binder (Phenolharz) 4 %

Netzmittel gemäß Beispiel 1 Λ %

Aluminiummetall, feinteilig 9 %

Eisenrot ' 4%

Kryolith 4 %

Der Herstellungsweg für die fertige Auskleidungsplatte entspricht der Arbeitsweise von Beispiel 1, mit dem Unterschied, daß zwischen der Zugabe der Alurainiumkrätze und der Bindemittelkomponente noch die Bestandteile des exothermen Gemenges in den Brei eingearbeitet werden.

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Claims

90 Gew.- 19 Ge w. - 10 Gew.-

Patentansprüche' :

1. Auskleidung für metallurgische Zwecke auf Basis tonerdehaltiger Materialien, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

8.0 - 90 Gew.-% Aluminiumkrätze

faserartige Füllstoffe Bindemittel, insbesondere auf Kunststoffbasis, wie Phenoplaste oder Aminoplaste,

bis zu 1 Gew.~% Netzmittel,

mit der Maßgabe, daß gegebenenfalls der Krätzeanteil bis zu einem Viertel durch weitere, zur Erzielung besonderer Effekte der Auskleidung dienende 'Zusätze ersetzt ist«

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als zusätzliche Komponenten eine thermitartige Masse, wie Aluminium-Eisenoxyd-Gemische od. dgl., enthält.

3. Auskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als zusätzliche Komponenten isolierende Materialien, wie Schamotte, Ton, Bentonit, Sand, Dolomit, Kieselgur od. dgl., enthält.

4. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- ' kennzeichnet, daß sie als zusätzliche Komponenten leichtgewichtige Füllstoffe, wie Blähton, Blähkorund, Vermiculit, Perlit, Leichtschamotte od. dgl., enthält.

5. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß sie faserartige Füllstoffe auf anorganischer Basis, wie Asbest, Amosit, Glasfasern, Mineralwolle od. dgl., enthält.

6. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch, einen zusätzlichen Gehalt an organischem Fasermaterial wie Holzmehl, Reisstroh oder andere Zellulosefasern, .Kunststofffasern od. dgl.

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7· Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,* dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumkrätze, das Bindemittel und die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Zusätze eine Korngröße von staubfein bis zu 2,5 mm besitzen, wobei das Korn mindestens zur Hälfte eine Maximalgröße von 1 mm aufweist.

8· Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» niit überwiegend exothermer V/irkuiig, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

60 - 80 Gew.~% Aluminiumkrätze 1 - 6 Gew.-% Asbestfasern O- 6 Gew.-% Holzmehl

3 - 6 Gew.-% Phenolformaldehydharz 0,01- 0,5 Gew.-^ Netzmittel 7 - 10 Gew.-% Aluminiumpulver 3 - 6 Gew.-% Eisenoxyd und/oder Braunstein 0 - 6 Gew.-% Kryolith .

9. Verfahren zur Herstellung einer Auskleidung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der faserartige Füllstoff zusammen mit einem Netzmittel, vorzugsweise in wässeriger Zubereitung desselben, vermischt und erforderlichenfalls mit weiterem V/asser versetzt wird, worauf man in dieses wässerige Gemisch Aluminiumkrätze in feinverteilter Form einführt, hierauf das Bindemittel bzw. dessen Komponenten zusetzt und das Ganze zu einem Gemisch weiterverarbeitet, das zu einem Formling für die gewünschte Auskleidung verformt und hierauf zu dem Fertigprodukt getrocknet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aller Bestandteile, erforderlichenfalls unter Zusatz von weiterem Wasser, zu einer teigartigen Masse verarbeitet wird, die auf einer porpsen oder siebartigen Unterlage durch Absaugen oder Abpressen zu handhabbaren Formungen von ausreichender Grünfestigkeit verformt wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aller Bestandteile in einem trockenen Arbeitsgang "unter Bildung von Trockenflocken verarbeitet wird, die unmittelbar zu Formungen der gewünschten Gestalt gepreßt werden·

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge bei etwa 14-5; bis 310 C, je nach der Art des angewendeten Bindemittels und bis zur Härtung desselben, getrocknet v/erden.

13· Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Netzmittel anionenaktive Verbindungen, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate und -sulfonate, sulfatierte Fettsäureester., oder nichtionogene Stoffe, wie alkoxylierte Fettsäurekondensationsprodukte od. dgl·, auch in Form von Mischungen verschiedener Typen, eingesetzt werden·

Dr.Pf/Ka 28.11.1972·

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