DE2451968A1 - Rauchlose exotherme abdeckmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft exotherme Blockkopfabdeckmassen für die Herstellung von Metallgußteilen, insbesondere aus Eisen oder Stahl.

Exotherme Blockabdeckmassen zur Verbesserung der Ausbeute verwendbaren Materials von Blöcken aus beruhigtem Stahl sind seit vielen Jahren bekannt. Die Abdeckmassen werden normalerweise in Zusammenhang mit an der Oberseite einer Blockgußform befestigten, den Blockkopf isolierenden Verschalungen oder Verkleidungen verwendet. Blockkopf-Verschalungen oder -Verkleidungen isolieren gewöhnlich den Oberteil 45 bis 60 cm ( 1 1/2 to 2 feet) der Gußblockseiten. Exotherme Abdeckmassen werden dem Oberteil des Gußmetalls beigegeben, um Wärme zu erzeugen und die Metalloberfläche zu isolieren. Blockkopf-Verschalungen und exotherme Abdeckmassen halten zusammen einen Vorrat an geschmolzenem Metall aufrecht, um diesen beim Schrumpfen

EC β-⁵ 9/0828

des Gußinaterials, wovon normalerweise das Zentrum eines erstarrenden Blockkopfes betroffen ist, zuzuführen. Dieses Schrumpfen ist ein Phänomen, das allgemein mit "Lunkerbildung" (piping) bezeichnet wird. Daher werden exotherme Zusammensetzungen im Stand der Technik "Anti-Lunker" ("anti-piping"^Zusammensetzungen genannt. Während des nachfolgenden Walzens wird das Kopf- oder das Steigerteil des Metallblocks abgeschert und ausgeschieden. Der Rest des Blockes wird in die gewünschten Formen weiterverarbeitet.

Die bekanntesten, in exothermen Materialien verwendeten Bestandteile weisen Oxydationsmittel, Brennstoffe, neutrale Bestandteile und Flußmittel auf.

Oxydationsmittel umfassen Walzzunder (Fe^O,),

Eisenerz (Fe₂O^), Alkalimetallnitrate, Mangan oder Chrom oxyde (oder andere Metalloxyde), Metallchlorate oder Salze bzw. Ester der Pikrinsäure;

Brennstoffe umfassen Aluminium, Ferrosilizium, Titan, Magnesium, Silizium oder Legierungen derselben, Kohlenstoff (in Form von Koks, Holzkohle, Kohle, verkohlte Haferhülsen usw.), organische Verbindungen (Harzbindemittel) u. dgl.;

neutrale Bestandteile umfassen Sand, gebrannten Ton (Schamotte), Schlacke, .Tonbindemittel, Tonzement, Perlit, wässrige Silikatmineralien od. dgl. und Flußmittel umfassen Natriumchlorid und Fluoride, wie Kalziumfluorid oder Natriumfluorid.

Konventionelle exotherme Abdeckmassen rufen beträchtliche Rauch- und Dunstentwicklung bei ihrer Verwendung hervor. Gießereiarbeiter sind bedenklichen Arbeitsbedingungen und gesundheitlichen Gefahren ausgesetzt, die von dieser Rauchentwicklung verursacht werden. Zur Überwindung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, die Rauchentwicklung bei bestimmten exothermen Zusammensetzungen durch kritische Kontrolle der Partikelgrößen der spezifischen Oxydationsmittel und Brennstoffe und durch Aufrechterhaltung der

509819/0828

Bestandteile dieser Zusammensetzungen innerhalb bestimmter Limits zu minimieren. Ein anderer Vorschlag geht dahin, daß organische Zusätze verwendet werden, um durch bestimmte exotherme Zusammensetzungen erzeugte Dünste zu verzehren. Es gibt jedoch noch eine kritische Notwendigkeit nach einer exothermen Abdeckmasse, die rauchlos ist und darüber hinaus auch noch andere wesentliche funktionelle Erfordernisse erfüllt.

Es sind exotherme Zusammensetzungen entwickelt worden, die vollständig rauchlos sind und eine adäquate Beschickung eines Blockkopfes oder eines Gußmetallsteigers besorgen. In der Tat haben tatsächlich durchgeführte Versuche zur Herstellung von Blockstahlgußteilen gezeigt, daß exotherme ~ Zusammensetzungen gemäß der Erfindung arbeiten, ohne daß dabei irgendeine sichtbare Rauchentwicklung festzustellen ist. Im Gegensatz hierzu rufen die bekannten exothermen Abdeckmassen eine beträchtliche RauchentwidJLung hervor.

Die Erfindung basiert teilweise auf der Feststellung, daß bestimmte Oxydationsmittel, Brennstoffe und neutrale Füllmaterialien miteinander in bestimmten Proportionen vermischt werden können, um rauchlose exotherme Zusammensetzungen zu bilden. Eine derartige erfindungsgemäße Zusammensetzung umfaßt eine effektive Menge eines Eisenoxyds in feinverteilter Form bis etwa 50 % Gewichtsanteilen, eine effektive Brennstoffmenge in feinverteilter Form aus Aluminium und Legierungen desselben bis zu etwa 15 Gewichtsprozenten Aluminium. Der Ausgleich wird überwiegend zusammengesetzt aus feinverteiltem, neutralen Füllmaterial. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Zusammensetzungen Walzzunder (Fe,(L·), Aluminium und neutrale Füllmaterialien auf. Eine derartige Zusammensetzung kann bei Gebrauch rauchlos sein. Der hier allgemein verwendete Begriff "rauchlos" zur Charakterisierung der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung bedeutet ."kein sichtbarer Rauch" oder "nur Spuren eines sichtbaren Rauches".

09819/0828

Jedoch sind die Zusammensetzungen vorteilhafterweise, wie oben erwähnt, gemäi3 den Prinzipien der Erfindung derart beschaffen, daß sie keinen sichtbaren Rauch hervorrufen. Der Begriff "rauchlos", wie er bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet wird, kann auch gleichgesetzt werden einer Ringelmann-Zahl, die kleiner als 1 oder einer Lichtundurchlässigkeit von weniger als 20 % entspricht. Im allgemeinen nimmt man an, daß Rauch aus gasförmigen Produkten brennender organischer Materialien besteht, wie etwa Holz, Kohle oder Tabak, die durch das Vorhandensein kleiner Kohlepartikelchen sichtbar gemacht werden und sich schließlich als Ruß absetzen. Auf dem Gebiet der physikalischen Chemie wird jedoch jede Suspension fester Partikelchen in einem Gas als Rauch bezeichnet. Manchmal wird jedoch der Begriff "Rauch" dann verwendet, wenn er Dunst, Dampf oder Staub umfaßt, welche zusammen dem Rauch ähnlich sind. In dieser Anmeldung hat der Begriff "Rauch" die letzterwähnte Bedeutung .

Die Ringelmann-Rauch-Tabelle und äquivalente Luftundurchsichtigkeit wird hier verwendet, um sichtbare Rauchemissionen anzuzeigen. Die Ringelmann-Tabelle ist durchgehend aufgetragen in den United States Bureau of Mines Information Circular No. 8333 (Mai I967). Hiermit können Rauchemissionen durch die Ringelmann-Zahl und Lichtundurchlässigkeit festgestellt werden. Das Ringelmann-System ist eigentlich ein Schema, wodurch graduierte Grauschattierungen, sich in fünf gleichen Schritten zwischen weiß und schwarz verändernd, genau reproduziert werden können mit Hilfe eines rechtwinkligen Gitters aus schwarzen Linien von bestimmter Weite und Abstand auf einem weißen Hintergrund. Die Regel, in der die Tabellen reproduziert werden können, ist folgende:

B09819/0828

Karte O - alles weiß}

Karte 1 - schwarze Linien, 1 mm dick, 10 mm voneinander entfernt, verbleibende Weißflächen 9 mm im Geviert;

Karte 2 - Linien zu 2,3 mm Dicke, Weißflächen 7,7 mm im Geviert;

Karte 3 - Linien 3,7 mm dick, Weißflächen 6,3 mm im Geviert; Karte 4 - Linien 5,5 mm dick, Weißflächen 4,5 mm im Geviert;

Karte 5 - alles schwarz.

Die Tabelle, wie sie vom United States Bureau of Mines verteilt wird, vereinigt die Schattierungen der Karten 1, 2, 3 und 4 auf einem einzelnen Blatt, die als Ringelmann-Nummern 1, 2, 3 bzw. 4 bekannt sind. Um die Tabelle zu verwenden, ist diese in Augenhöhe in einem derartigen Abstand vom Beobachter angebracht, daß die Linien auf der Tabelle sich in Grauschattierungen verschmelzen und so nahe wie möglich in einer Linie mit einem Raucherzeuger sind. Der Beobachter blickt von dem vom Raucherzeuger ausgehenden Rauch zur Tabelle und stellt die Zahl der Karte fest, die der entsprechenden Schattierung des Rauches am nächsten kommt und hält diese Zahl, zusammen mit dem Beobachtungszeitpunkt, fest. Eine reine Quelle wird mit der Nummer 0 und ein 100 %ig schwarzer Rauch mit der Nummer 5 bezeichnet. Obwohl die Ringelmann-Tabelle nur bei der■Beurteilung von Schwarz- oder Grauemissionen verwendbar ist, ist eine Grundlage für gleichwertige Lichtundurchlässigkeit entwickelt worden, die es ermöglicht, daß das Ringelmann-Prinzip auf andere Rauchfarben angewendet werden kann. Lichtundurchlässigkeit bedeutet einfach das Maß, in dem übermitteltes Licht verfinstert wird. Nachfolgend ist die Beziehung zwischen der Ringelmann-Nummer und der Lichtundurchlässigkeit dargestellt:

Ringelmann-Nummer / Lichtundurchlässigkeit in %

1 20

2 40 ■

3 60

4 80

5 100

24B1968

Bevorzugte Betriebsbereiche der Hauptkomponenten sind etwa 25 - 45 % eines Eisenoxyds, etwa 9 - 13 % Aluminiumbrennstoff, wie etwa Aluminium-Metall oder Legierungen desselben, während der Rest überwiegend aus neutralen (passiven) Materialien besteht. Diese Hauptkomponenten sind feinverteilt, um für die Gleichförmigkeit der Reaktion eine gute Vermischung zu erzielen. Die Maschengrößen des Eisenoxyds, des Aluminiums und der passiven Füllmaterialien können jedoch, wie die Beispiele demonstrieren, über weite Bereiche variieren, um rauchlose Zusammensetzungen zu erhalten. Die Maschengrößen dieser Komponenten sind daher nicht sorgfältig nach den Prinzipien dieser Erfindung begrenzt. Eine geringe Menge von körnigem Graphit kann der exothermen Zusammensetzung beigegeben werden, um eine frühe Erhitzung der exothermen Reaktion ohne nachteilige Beeinflussung ihrer Rauchlosigkeit herbeizuführen. Eine Graphitmenge von etwa 1 - 4 % Gewicht hat sich als geeignet erwiesen, diese Zwecke zu erfüllen, wenn sie in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet wird.

Die passiven Füllmaterialien können verschiedene Materialien sein, insbesondere feuerfeste Materialien in körniger Form, wie etwa feuerfester Schamotte, Bauxit, Olivin, Perlit, gebLähter ' PerlJt, Silikapulver , Silikasand u. dgl.

Die Maschengröße derartiger passiver Füllmaterialien kann über beträchtliche Bereiche variieren. Vorzugsweise wird jedoch bevorzugt, grobe Maschengrößen zu verwenden, die durchschnittlich innerhalb des Bereiches von etwa -12 bis +100 liegen, um Rauchlosigkeit zu gewährleisten. Feinere Partikelchen haben eine Tendenz, bei Gebrauch zu schmelzen oder höhere Reaktionstemperaturen der exothermen Zusammensetzungen zu verursachen, was sich wiederum fir die Rauchbildung als förderlich erwiesen hat. Die Maschengrößen für die passiven Materialien können jedoch innerhalb wesentlicher Zusammensetzungsparameter dieser

509S19/0828

Erfindung variiert werden, wie durch die Arbeitsbeispiele und die Beschreibung der Erfindung gewürdigt wird.

Durch die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist ein zusätzlicher Vorteil gewährleistet-, wenn die Hauptkomponenten ein isolierendes, Schlacken bildendes Material umfassen. Das passive Füllmaterial kann auch als ein isolierendes, Schlacken bildendes Material dienen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von etwa 5 - 15 % Gewicht von gebLähfem * Perlit wird als ein Schlacken bildender Zusatz verwendet, der den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei Gebrauch eine isolierende Eigenschaft verleiht.. Es ist auch wünschenswert, Bindemittel vorzusehen, welche eine Pelletisierung der exothermen Zusammensetzungen zur Verminderung von Staubbildung gestatten. Bindemittel, wie feuerfeste Schamott^ werden zur Unterstützung der Pelletisierung verwendet.

Gemäß einer besonders guten Betriebsmethode wird ein vollständig rauchloses exothermes Abdeckmaterial gemäß den Prinzipien der Erfindung geschaffen, wenn diese Zusammensetzung im wesentlichen etwa 35 - 42 % in Gewichten Walzzunder, 11-13 Gewichtsprozente Aluminium, 30 Gewichtsprozente rohen feuerfeste: Schamotte, etwa 10 Gewichtsprozente £eti.ähter Perlit, etwa 5 Gewichtsprozente feuerfeste Schamotteund etwa 3 Gewichtsprozente Graphit aufweist. Diese Zusammensetzung wird insbesondere bei der Herstellung pelletisierten Materials vorgezogen, wie gerade im Zusammenhang mit den obigen Verfahren erwähnt worden ist. Jedes der Bestandteile hat bestimmte Funktionen zu erfüllen. Der Walzzunder (Fe^O,) liefert den Sauerstoff für die Verbrennung des Brennstoffs, d. h. für die Verbrennung des Aluminiums und des Graphits. Das expandierte Perlit dient dazu, die Reaktion zu verlangsamen, und dient darüber hinaus als Isolator, um als solcher dazu beizutragen, daß die im Stahlblockmaterial vorhandene Wärme möglichst vollständig erhalten bleibt. Die Schamotte

509819/0S2.8

wird als Bindemittel beigefügt, um die Pelletisierung des Dunstgemisches zu gestatten. Die feuerfeste Schamotte wird als kompatibler, passiver Bestandteil hinzugefügt. Das Perlit, die Schamotte und der feuerfeste Ton dienen insgesamt als passive Bestandteile, welche die Reaktionsrate vermindern und dazu beitragen, die entwickelte Wärme im Stahlblock festzuhalten durch ihre isolierenden Eigenschaften in der Schlacke. Wenn an Stelle der pelletisieren Materialien granulierte Materialien gewünscht werden, kann der Zusammensetzungsgehalt der passiven, feuerfesten Materialien natürlich verändert werden, wie die nachfolgenden Beispiele demonstrieren. Wenn die Pelletisierung für die Verminderung von Staub nicht erforderlich ist, könnte beispielsweise der feuerfeste Ton durch andere Materialien ersetzt werden, die die ErhitzungsCharakteristiken des Gemisches und die Isoliereigenschaften der sich dabei ergebenden Schlacke verbessern wurden. Die Pelletisierung weist wiederum den Vorteil auf, daß hierdurch Staub eliminiert wird. Sie ist insbesondere dann geeignet, wenn auf die Reduzierung der Staubmengen sowie von Rauch oder Dunst Wert gelegt wird. Eine Haupterkenntnis in der Anwendung des Erfindungsgegenstandes ist die Kontrolle der Zusammensetzungsbegrenzungen sowohl des Eisenoxyd-Oxydationsmittels und der Aluminiumbrennstoffe unterhalb bestimmter kritischer Mengen. Eine operable exotherme Menge von Eisenoxyd bis etwa 50 Gewichtsprozente und von Aluminiumbrennstoff bis etwa 15 Gewichtsprozente hat sich für die Erzielung von Rauchlosigkeit als wesentlich erwiesen. Die Verhältnisse zwischen Oxydationsmittel und Brennstoff können innerhalb dieser Mengenbereiche variieren. Ein stöchiometrisches Verhältnis von etwa 3,2 bis 1 zwischen Eisenoxyd und Aluminiumbrennstoff ist ausreichend. Es ist jedoch nicht wesentlich für die Durchführung der Erfindung. Es hat sich nämlich erwiesen, daß die Eisenoxydmengen innerhalb des spezifizierten Zusammensetzungsbereiches erhöht werden können, während der Aluminiumbrennstoff vermindert wird, um eine rauchlose

509819/0828

Zusammensetzung zu erhalten. Wenn die Eisenoxydmenge beispielsweise von etwa 40 auf etwa 50 Gewichtsprozente erhöht wird, sollte die Aluminiumbrennstoffmenge von etwa 15 auf etwa 10 Gewichtsprozente verringert werden-, um Rauchlosigkeit zu erzielen. Diese und andere Veränderungen der Parameter dieser Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Beispiele eingehend erläutert.

Beispiele 1 bis 11

Exotherme Abdeckmaterialien gemäß der Erfindung werden als 1000 g-Proben in den Beispielen 1 bis 11 hergestellt, wobei die enthaltenen Bestandteile in Gewichtsprozenten angegeben sind, wie in nachfolgender Tabelle I aufgeführt ist. Alle Zusammensetzungen von Tabelle I enthalten zusätzlich 30 % Rohschamotte, mit Ausnahme der Beispiele 5 und 6, in denen 27 % Rohschamottc verwendet wird. Diese Zusammensetzungen werden durch die Wärme des Kohlenstoffstahls im bei etwa 1593 - 1648 ^⁰C (2900-3000⁰F) gehaltenen 45 kg- (100 pound-) Induktionsofen erhitzt, indem eine kleine Pulvermenge auf die Induktionsspule gegeben wird.

Alle Proben werden in Form von 6,4 mm (1/4 inch) kleinen Kügelchen hergestellt. Der Walzzunder (Fe-,0, ) wurde zunächst durch ein 12,7 mm (1/2 inch) Maschensieb durchgesiebt, zur Trocknung und Entfettung auf etwa 343 .'°C ( 650⁰F) erhitzt, in einer Kugelmühle pulverisiert und durch ein 20-Maschensieb durchgesiebt. Die zur Pulverisierung des Walzzunders verwendete Kugelmühle weist einen Durchmesser von 508 mm (20 inch) auf und ist etwa zur Hälfte mit Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 50,8 mm (2 inch) gefüllt. Der Walzzunder wird etwa 15 bis 20 Minuten lang gemahlen. Das Aluminiummetall (Schleifpulver und Späne) wird zur Entfernung von Abfall durch ein 12,7 mm - (1/2 inch) Maschensieb durchgesiebt, zur Trocknung und Entfettung auf etwa 232 . .⁰C (450⁰F) erhitzt, in der gleichen Kugelmühle etwa 20 bis 30 Minuten lang pulverisiert und durch ein 12-Maschensieb

durchgesiebt. Das so präperierte Aluminium und der Walzzunder werden für jede Probe zusammen etwa 3 bis 5 Minuten lang in der Kugelmühle gemahlen, und zwar in erster Linie zur Erzielung eines vollständigen Gemisches aus diesen Bestandteilen. Andere Bestandteile werden dem Walzzunder und Aluminium ohne jede weitere vorherige Präparation beigemengt. Alsifer. (eine Legierung aus 20 % Al, 40 % Si und 40 % Fe) von etwa -100-Maschengrößen, gebähter . ... Perlit von etwa -lO-Maschengrößen, Rohschamotte von etwa -12-Maschengrößen, feuerfester Ton von etwa -12-Maschengrößen und Graphit von etwa -12-Maschengrößen werden, wie in Tabelle I angezeigt, verwendet. Die so präparierten Zusammensetzungen werden durch Walzen von feuchten Gemischen in einem kleinen Zementmixer pelletisiert, Die Dichten der pellßtisierten Gemische der Beispiele 3 bis 5 und 8 bis 11 betragen etwa 0,624.bis 0,688 g/cm⁵ (39 - 43 pounds/cubic foot) und die der Beispiele 6 und 7 betragen etwa 1,329 bis 1,377 g/cm³ (83 - 86 pounds/cubic foot). Die höchstens 6,35 mm großen Kügelchen werden dann auf ihre Eigenschaften als exotherme Abdeckmassen untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I festgehalten.

9819/0828

	Walz	Al- ,	.Als if er)	E.ebL.	Tabelle I	Gra	Reak	•	Schlacken-	Rauch
Bei	zun	Schleif		Perlit	Feuer-	phit	tions	Reak-	zustand	entwick
spiel	der	pulver			. fester		zeit	tions-		lung
Nr.			-		Ton			temp.
	45	12	-	10	(Schamotte)	-	4'3O"	0C	guminiartig	Spuren
1	45	12	-	10	3	3	6'35"	1510 ■	It	Spuren
2	40	12	-	10	-	■ 3	8 '20»	1648 ' -	It	keine
3	40	12	8	10	5	-	7'40»	1648 .. ;	It	Spuren
4	45	7	8	10	8	3	9Ί5"	1737	ti	Spuren
5	45	7	8 '	—	-	3	8 Ό »	1537 .	It	Spuren
6	45	7	8	—	10	-	7'30»	1682	ti	keine
7	40	7	8	10	10	3	8'30»	1398	ti	keine
8	40	7	8	10	2	-	8 Ό »	1454 ■	Il	keine
9	40	8	—	10	5	4	8·45"	1398 ι	It	Spuren
10	40	12	10	-	5	8*0 "	1426 '	Il	Spuren
11		3		1732 . .

Die in Tabelle I festgehaltene Reaktionszeit ist die Zeit, die zur vollständigen Reaktion der 1000 g-Probe erforderlich ist. Die von der reagierenden exothermen Zusammensetzung erzeugte Maximaltemperatur ist mit einem optischen Pyrometer ohne Korrektur für das Emissionsvermögen gemessen (die tatsächlichen Temperaturen würden höher sein, als die in Tabelle I erwähnten). Die Abdeckmassen der Beispiele 1 bis 11 schmelzen bei ihrer Verwendung nach Erhitzung durch die Stahlwärme nicht, jedoch haben sie ein gummiartiges Aussehen. In allen Fällen wird nur eine Spur von Rauch oder überhaupt kein Rauch während des Betriebs der Zusammensetzungen in den Beispielen 1 bis 11 beobachtet. Mit dem Begriff "Spur" von Rauch ist gemeint, daß nur eine unbedeutende Rauchmenge in diesen Beispielen festgestellt wird, d. h. viel weniger Rauch, als vergleichsweise durch die blanke Stahloberfläche produziert wird. Eine derartige Spur von Rauch entspricht einer Rauchmenge, die beträchtlich geringer ist, als die Ringelmann-Nummer oder ungefähr 5 % Lichtundurchlassigkeit. Überhaupt kein sichtbarer Rauch wird während des Versuchs des Beispiels 3 und der Beispiele 6 bis 9 beobachtet. Von allen Beispielen 1 bis 11 wird das Beispiel 3 als das beste angesehen, und zwar von dem Standpunkt aus betrachtet, daß kein sichtbarer Rauch erzeugt wird. Außerdem ist die Gesamtdurchführung der Reaktionszeit und der Temperatur am günstigsten.

Beispiel 12

Eine Probe von 45,36 kg (100 pound) einer exothermen Abdeckmasse wird gemäß der Zusammensetzung des oben erwähnten Beispiels 3 unter Verwendung der gleichen Bestandteile hergestellt. Zu diesem Zweck werden 18,14 kg (40 pounds) Walzzunder, 5,44 kg (12 pounds) Aluminium, 13,61 kg (30 pounds) Rohschamott^ 4,54 kg (10 pounds) geblähter Perlit, 2,27 kg (5 pounds) feuerfester Ton und 1,36 kg (3 pounds) Graphit ausgewogen. Diese Komponenten werden in einem kleinen Zementmixer miteinander vermischt, während etwa 6,5 Gewichtsprozente Wasser sehr langsam beigegeben

509819/0828

werden. Die gesamte Mischzeit "beträgt etwa 30 Minuten. Danach wird das feuchte Gemisch durch ein 12,7 mm- (1/2 inch) Maschensieb hindurchgesiebt, um irgendwelche großen Kügelchen aufzubrechen, und dann bei 167 ' '⁰C (35O°F) getrocknet. Das getrocknete, teilweise pelletisierte Gemisch wird in 4,54 kg- (10 pounds) Mengen in Polyäthylensäcken verpackt.

Das Material gemäß Beispiel 12 wird auf kommerzielle Stahlblock^ bemessen, deren Blockkopf im Querschnitt etwa 610 mm (24 inch) im Quadrat aufweist. Das Abdeckmaterial wird in Verbindung mit isolierenden Verschalungen des allgemein bekannten, für kommerzielle Operationen verwendeten Typs, gebraucht. Ein kommerzieller Stahlblock wird mit etwa 9 kg (20 pounds) der oben erwähnten Abdeckmasse abgedeckt, während ein anderer Block mit etwa 13,6 kg (30 pounds) der erwähnten Abdeckmasse abgedeckt wird, und zwar durch Aufschütten von zwei bzw. drei Säcken von 4,54 kg (10 pounds) Inhalt in der in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Zusammensetzung. Bei beiden kommerziellen Blöcken ruft das exotherme Abdeckmaterial gemäß der Erfindung keinerlei sichtbaren Rauch hervor. Darüber hinaus wirkt das exotherme Abdeckmaterial zufriedenstellend als Blockabdeckmaterial.

Beispiele 13 bis 20

Zusammensetzungen aus Walzzunder, Aluminium und Schamotte in veränderlichen Gewichtsprozentsätzen werden, wie in Tabelle II aufgeführt, angesetzt. In den Beispielen 13 bis 20 betragen die Walzzunderpartikelgrößen etwa -2+10 Maschengrößen, während die Aluminiumpartikelgrößen etwa -10+30 Maschengrößen betragen. Die Partikelgrößen des feuerfesten Tons betragen etwa -12 Maschengrößen. Mit anderen Worten, die Walzzunderpartikelgrößen sind derart bemessen, daß die Partikel durch ein Sieb der Maschengröße 2 hindurchgehen und von einem Sieb der Maschengröße 10 zurückgehalten werden. Die Aluminiumpartikel gehen durch ein Sieb der

509819/0828

Maschengröße 10 hindurch und werden von einem Sieb der Maschengröße 30 festgehalten. Die Bestandteile für jedes der Beispiele 13 bis 20 werden durch und durch miteinander vermischt. Daraufhin werden die granulierten 1000 g-Gemische jedes Beispiels auf 45,36 kg- (100 pounds) Chargen geschmolzenen Stahls mit einer Temperatur von etwa 1593 bis 1648. ⁰C (2900-3000⁰F) gemäß den Beispielen 1 bis 11 aufgestreut. Wiederum wird die Wärme des Abdeckmaterials mit Hilfe eines optischen Pyrometers ohne Korrektur der Emissionsstärke gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgetragen.

509819/0828

CD CO

CO

O OO Ν> GO

	Walz	Aluminium	Tabelle II	feuer	Reak-	.Beobachtung
Bei	zunder		fester Ton	tionstemp.
spiel			(Schamotte)	0 C
Nr.	30	10	60	1 171	kein sichtbarer Rauch
13	30	15	55	1 426	■kein sichtbarer Rauch
14	40	10	50	1. 315 .	kein sichtbarer Rauch
15	40	15	45	1 704 ·	Spuren von Rauch
16	50	10	40	1 648 ". .	schwacher Rauch
17	10	20	70		keine Reaktion in
18					15 Minuten
	10	15	75		keine Reaktion in
19					15 Minuten
	10	10	80	___	keine Reaktion in
20					15 Minuten

VJl

cn co »CD V.OD

Tabelle II zeigt, daß bei Veränderung der Walzzunder-Gewichtsprozente zwischen 30 und 50 % sowie bei Veränderung der Aluminiumgewichtsprozente zwischen etwa 10. und 15 h eine exotherme Reaktion zwischen etwa 1140 ⁰C und 170A ⁰C (2100 - 3100⁰F) beobachtet wird. Im Falle der Beispiele 13 bis 15 wird kein sichtbarer Rauch beobachtet. Eine Spur oder eine schwache Spur von Rauch wird bei äen Beispielen 16 bzw. 17 beobachtet, wobei jedoch die Menge geringer ist, als die blanke Fläche des Metalls selbst. Im Zusammenhang mit den Beispielen 16 und 17 sind die vernachlässigbaren Rauchmengen mit den Spurenbeträgen ύοώ. Rauch der vorherigen Beispiele vergleichbar.

Im Falle der Beispiele 18 bis 20, in denen der Walzzunder in einer Menge von etwa 10 Gewichtsprozenten vorhanden ist und das Aluminium zwischen etwa 10 und 20 Gewichtsprozenten variiert, wird keine Reaktion innerhalb von 15 Testminuten beobachtet. Danach zeigen diese Beispfele, daß gemäß den Prinzipien der Erfindung exotherme rauchlose Abdeckmassen geschaffen werden, wenn die Menge eines Eisenoxyds (Walzzunders) innerhalb des Bereich von etwa 25 bis 50 Gewichtsprozenten und das Aluminium innerhalb des Bereiches von etwa 9 bis 15 Gewichtsprozenten liegen, während gleichzeitig granuliertes, passives, feuerfestes Material vorhanden ist. Die in diesen Mengenverhältnissen hergestellten exothermen Abdeckmassen arbeiten zufriedenstellend und zeigen keine Rauchentwicklung oder nur vernachlässigbar kleine Rauchmengen, die beträchtlich geringer sind, als eine Ringelmann-Nummer-1-Rauchmenge. Ein Vergleich der Beispiele 13 bis 17 zeigt, daß, wenn die Walzzundermenge von etwa 40 Gewichtsprozenten auf etwa 50 Gewichtsprozente erhöht wird, dio Aluminiummenge von etwa 15 Gewichtsprozenvai?- reduziert wird, ma den sichtbaren Rauch vollständig zu beseitigen. Diofso Beispiele zeigen auch, daß die Maschengrößen des ¥alζsunders und des Eisenoxyds variieren können₅ j Di Vergleich zu den Beispielen 1 bis 11, und daß die Zielo der Erfindung noch, erreicht werden.

B 0 9 8 1 9 / 0 8 2 8

Beispiele 21 bis 27

Zum Vergleich mit den vorstehenden Beispielen, insbesondere mit den Beispielen 13 bis 20, werden die Beispiele 21 bis 27 durchgeführt. Walzzunder, Aluminium und feuerfesten Ton in verschiedenen Gewichtsprozenten gemäß Tabelle III enthaltende Zusammensetzungen werden wie oben hergestellt. Jedoch weisen in den Beispielen 21 bis 27 80 % der Walzzunderpartikelgrößen Maschengrößen von etwa -10+50 auf und der Rest weist zu annähernd 70 % eine Maschengröße von etwa -10+150 und zu etwa 30 % eine Maschengröße von etwa -150 auf. Die Aluminiumpartikelgrößen der Beispiele 21 bis 27 weisen zu 85 % eine Maschengröße von etwa -30+100 auf, während der 15 %ige Rest eine Maschengröße von etwa -12+30 aufweist. Alle Versuchsmeßreihen in dieser Serie werden durch Aufbringen der exothermen Abdeckmassen auf geschmolzenem Stahl wie in den oben erwähnten Beispielen 13 bis 20 durchgeführt. Die Reaktionstemperaturen werden durch ein optisches Pyrometer, wie oben, ermittelt. Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle III festgehalten.

509819/0828

cn CD CD OO

GD CO to OO

	Walz	Aluminium	Tabelle III	Reaktions-	Beobachtung
Bei	zunder		feuer	temperatur
spiel			fester Ton	0C
Nr.	30	15	(Schamotte)	1182	• kein sichtbarer Rauch
' 21	40	10	^5	1160	kein sichtbarer Rauch
22	40	15	50	1232	kein sichtbarer Rauch
23	50	10	45	1593 .	kein sichtbarer Rauch
24	30	5	40		keine Reaktion in
25			65		15 Minuten
	40	5			keine Reaktion in
26			55		15 Minuten
	10	20			keine Reaktion in
27			70		15 Minten

00 I

cn

CD CD OO

L^!ie Beispiele 21 bis 24 zeigen, daß die erfindungsgemäßen Abdeckmassen während sie eine exotherme Reaktion hervorrufen, keinen sichtbaren Rauch von sich geben. Darüber hinaus sind die Partikelgroßen des Oxydationsmittels und des Brennstoffs nicht besonders wichtig für die Prinzipien der Erfindung, wie durch Vergleich der Partikelgrößen der Bestandteile in Tabelle III mit denen der Tabellen I und.II gezeigt ist. In Zusammenhang mit den Beispielen 25 bis 27 wird innerhalb von 15 Versuchsminuten keine Reaktion beobachtet. Diese Reihe von Vergleichsbeispielen 21 bis 27 bestätigt, daß. es eine Walzzundernienge innerhalb des Bereichs von etwa 25 bis 50 % gibt, Vielehe mit einer Aluminiummenge zwischen 10 und 15 Gewichtsprozenten kombiniert werden kann, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erreichen.

Beispiel 28

Hier wird eine Zusammensetzung in granulierter Form hergestellt und getestet gemäß den Verfahren der Beispiele 21 bis 27, mit der Ausnahme, daß diese Ausführungsform die folgenden Bestandteile aufweist:

40 % Walzzunder

12 % Aluminium

30 % Rohschamotte

10 % gebUkter- Perlit 5 % feuerfester Ton 3 % Graphit. '

Darüber hinaus ist die Maschengröße des Walzzunders in diesem Beispiel etwa -150 und die des Aluminiums etwa -150. Die Reaktionsteaperatur des Beispiels 23 beträgt etwa 1760 ⁰C (3200⁰F). Es wird nur eine Spur von Rauch beobachtet, vergleichbar mit den Spurenbeträgcn bei den vorstehenden Beispielen. Dieses Beispiel zeigt somit weiterhin, daß andere Maschengrößen, im Gegensatz zu den oben erwähnten, für die Verwendung gemäß den Prinzipien der Erfindung geeignet sind.

509819/082 8

Die Verfahren des Beispiels 28 werden wiederholt_?mi.t Ausnahme dessen, daß eine Maschengröße für das Aluminium etwa -30+150 beträgt, d. h., daß die Aluminiumpartikel durch ein Sieb der Maschengröße 30 hindurchgehen und von eS.nem Sieb der Maschengröße 150 zurückgehalten werden. Die Abdeckmasse gemäß Beispiel 29 weist eine Reaktionstemperatur von etwa 1621 ⁰C (2950⁰P) auf und zeigt eine schwache Spur von Rauch, vergleichbar mit den Spurenmengen der vorstehenden Beispiele. Dieses Beispiel zeigt ferner den weiten Spielraum"von Maschengrößen für das Oxydationsmittel und den Brennstoff für die Verwendung in Abdeckmassen gemäß der Erfindung, um Rauchlosigkeit zu erzielen.

Diese Reihen von exothermen Abdeckmassen mit veränderlichen Mengen von Bestandteilen werden gemäß den in den Beispielen 1 bis 11 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Aus-» nähme, daß die Zusammensetzungen der Beispiele 30 bis 40 in granulierter und nicht in pelletisierter Form gemischt . sind. Diese In nachfolgender Tabelle IV detailliert aufgeführteil' exothermen Zusammensetzungen werden auf 45$36 kg-(100 pound)-Induktionsofenstahlchargen gemäß den Verfahren der Beispiele 1 bis 11 erhitzt, Die Ergebnisse sind in Tabelle IV festgehalten.

509B 19/0828

S-I Φ

ι u

lung

■Ρ io

ΌΩ H P

S^ ω

P'

cd

U

φ

φ

I S-I U Φ

ti

2451968

Pi Pi

0

Spuren

■Ρ •Η

Ö) V1J

ι cd -p

Ki

-ρ

-P rä

φ

-P

U

Φ P

ω Φ

klumpig

,£!Λ-Ρ ο ο ο Cu co 3

ΦΟ

ft)

CfJ

-P 01

CO

P)

3 co

%%

ο VO C- T"

ρ

φ ρ

I -P

*?

φ

K)

GJ

φ

φ

»J

Φ Φ

(3 Q

Pl O)

co

I ,ε; ι O ι ϋ 3-P O to ,CJ ·Η ίϋ ω £

CO T-J

ρ5 •Η

-P φ

4Η

cd

Ή

«Η

•-j

;_i

Γι» Ü,

ε·*- ν- ν- <j\

"co 31O r-l N Pi O Ü) -P οι .a m

S-I ,£} O Pi

keine j

•Ρ φ

IO

Cii

ft

Φ Φ

IO

max. Re ak- tions-

• 1 ^s-,-ρ

ι ■Η

φ

Spuren

-P Ο2

co Q

•Η ·Η

LO

I I CO

% Φ·Η Id Λ H

IO τ- τ-

Sh

keine

krustig

keine

Spuren

'■3

^i PJ-P CU O -H

3 ι 3 H ·Η ·Η

Φ

gummi artig

1648

'■D •Η •Ρ ω ,Μ

klumpig

S

0) φ

. PJ Pi ** ·Η ·Η

Φ ·Η Φ

I M I

ιη τ—

;.>

1315

1426

ο VO T"

-P

Spuren Spuren

I I

αϊ-ρ ν

Η S U

Φ

Spuren

krustig krustig

Pi ·Η ·Η

cd ρ Φ ^3 N 'd

HH

VO τ-

ο

'•Ο

•Η ft H

1646 1760

OHM

r-l

m

1704 ·

EHOO

ro

M

Φ

ro

ίο ro

Q>

(1)

•Η ·Η .

ο

ro

ω

I ι

r-l

Sh

CM

rO Sh Φ*

ο

U Φ

ν-

H

rd

Φ

O Φ -P

PJ CM

ΙΌ

Φ P

Φ

fr»

Pi CM 3 CQ

ο ω

PiO

ρ! S ca

I I I I

Ο

«J

O

O Φ Φ Φ

Eh Ix1

O OJ

O Φ Φ

ί-ι Φ

ro

Eh

ν-

E-I Si) 1H 1H

O

Sh Φ

ίΛ ^i Ή

Φ P

ο m

VD

Ό

PJ 3 CO

ioro

CVJ

ro

CM

O Φ Φ

co

ro

ι ι I I

IO

O

LPV

CM ^f ν- τ-

O

ο

O ν-

I1O

IO

Ο O

IO

-MO

ο τ-

ίΟ

ro

ro

I I

CV] τ-

O

O τ-

OJ ν- '

ο τ-

ο V-

νο C--

Ο

CM τ-

CM ν-

CM τ—

ro

rows

ro

I

Ο

I

Ι

O

ο τ-

CM

I

■4·

CM

ο

OJ

O

τ~

IO

ro

--Jr

ro

ro

fO

IO

ro

B09819/0828

ω
,ο
cd

\ d

Φ -jj Φ Γ-ί

,j I

O I Λί CiO

ö -ρ ϋ q

ρ ϋ

1.J ϊ

H N

ϋ ω

cn ^J

I CQ ·

• ,id pj ρ, ^.
X(DOg ϋ
CO Φ ·Η Φ O

a ftf p-p ^"

co

O
■Η

•μ

OtJ

P Ö
■Η Ή

φ •ϋ

Λ Λ -ρ
ο ο ο
α! co a

ι -ρ

CO ·Η
us P₁

■ U -P
Φ ·Η
CUH

ί
H

N I

H rf μ

co 3 Φ

I Q)

•Η ·Η

Φ Pk

φ el ■.-ι φ

JXj

Φ Φ ·Η

.i4 P H

ο α feo φ

(H H

ο co φ U

C/2 ^ϊ 03 ,O

•Η Φ

•Η ·Η Pi Pi

H H

¹D ΙΛ

cm σ\ j

I I

ί-Λ

I O I τ-

O O

ro ro

cn ο

50981 9/0828

Die Beispiele 30 bis 40 zeigen die Anwendbarkeit der Prinzipien der Erfindung auf granulierte, exotherme Gemische. Diese granulierten Gemische sind auf den Metallkopf besser verteilbar als die in den Beispielen 1 bis 11 verwendeten pelletisieren Gemische. Die Beseitigung des Pelletisierschrittes jedoch hat ein Anwachsen des Staubanfalls zur Folge, der erzeugt wird, wenn das exotherme Abdeckgemisch hantiert wird« Die Ausführungsbeispiele 30 bis 33 sehen auch die Beimengung von Eisenoxyd (Fe₂O-,) vor, an Stelle eines Teils oder der Gesamtmenge des Walzzunders (Fe₇O,). Diese Beispiele, zeigen auch, daß Fe₉O₇, an Stelle des Walζzunders (Fe-O,) mit äquivalenten Ergebnissen ersetzt v/erden kann. Das in diesen Experimenten verwendete Fe₂O₃ ist pulverisiertes, reines FepO^, das eine Maschengröße von etwa -200 aufweist.

Die Beispiele 34 bis 40 werden zur Veränderung der Walzzunder- und Aluminium-Brennstoffmengen mit veränderlichen Proportionen aus Rohschamott^ ausgeglühtem, feuerbeständigen Ton, Bauxit oder Olivin durchgeführt. Ronschaoiotteund Bauxit werden vor Gebrauch ausgeglüht. Das Olivin weist eine Maschengröße von -100 auf und setzt sich aus Magnesiuiasilikat und 7 % Eisensilikat zusammen. Das Bauxit enthält etwa 88 % Aluminium und weist eine Maschengröße von -16+80 auf. Wie aus den Beispielen 32 bis 40 zu ersehen, können verschiedene passive Füllmaterialien mit dem Oxydationsmittel und dem Brennstoff verwendet werden. Darüber hinaus kann die körnige Hatur des Schlackenreaktionsproduktes verbessert werden durch Substitution höher~schmelzender, feuerbeständiger, passiver Materialien, wenn ein granuliertes, klumpiges oder krustiges Schlackenreaktionsprodu.kt zur leichteren Lntfernung aus dem Roheisenkopf gewünscht wird.

Beispiele 41 bis 48

Um zu zeigeny daß die Maschengröße eier passiven Füllmaterial! en in der exothermen Zusammensetzung sich auf die Raueh» losigkeit einer exothermen Zusammensetzung auswirken kann,

B 0 9819/0828

bau

werden die Beispiele 41 bis 48 auf experimenteller Grundlage durchgeführt. Im Falle dieser Beispiele werden 200g-Proben von in Tabelle V aufgeführten Bestandteilen in Form von 12,7 mm (1/6 inch) bis 19 mm (3/4 inch) großen Kugeln in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, präpariert. Walzzunder und Aluminium weisen die gleiche Maschengröße wie in den Beispielen 1 bis 11 auf. Die für die 200g-Probe erforderliche Erhitzungszeit, um die Probe in einem auf etwa 1148 ⁰C (2100⁰F) erhitzten Ton-Graphit-Schmelztiegel zu erhitzen, wird in Minuten und Sekunden gemessen. Die für eine vollständige Reaktion der 200g-Probe erforderliche Reaktionszeit wird in Minuten und Sekunden gemessen. Die durch die Reaktion der exothermen Materialien zu Beginn hervorgerufene Reaktionstemperatur und die dabei erzielte maximale Temperatur wird mit Hilfe eines optischen Pyrometers ohne Korrektur der Emissionsstärke gemessen. Im Falle der Beispiele 41 und 45 und 46 weist das verwendete grobe Rohperlit eine Maschengröße von etwa -6+35 auf, während das in Beispiel 42 verwendete feine Rohperlit in einer Kugelmühle auf etwa -100 Maschengrößen zerkleinert wird. Das in den Beispielen verwendete Bauxit ist Aluminiumerz, das sich aus unreinem hydrierten Aluminiumoxyd zusammensetzt. In Beispiel 43 weist das feine Bauxit etwa -200 Maschengrößen auf, während das grobe Bauxit in den ver-■bleibenden Beispielen 44 und 47 bis 48 eine Maschengröße von etwa -16+80 aufweist. Die Ergebnisse dieser Beispiele sind in nachfolgender Tabelle V aufgeführt.

509819/0828

Bei

WaIz-

Alu

Roh-

Andere

•

25 Roh-

Tabelle V

Zünd

Reak- Reaktions-

1204 " 1232,22

Schlak-

Rauch

spiel,

zun-

mi

scha-

Perlit (grob) 25 Roh-

zeit

tions- temperatur

ken-

entwick

Nr.

der

nium

motte

Perlit

zeit (° C)

1343 >1871,11

zustand

lung

(fein)

(Min.) Start max.

41

30

15

30

15 Bauxit

3 Ό »

3'3O"

nicht ge

keine

(fein)

1232 1843,33

schmolzen

42

50

15

30

25 Bauxit

2'35"

4'0 «

geschmol

viel

(grob)

1176 1343,33

zen

cn

14 Roh-

ο

43

40

15

30

Perlit

4Ί0"

4Ί0»

1204 1760,00

geschmol

etwas

CD

(grob)

zen

CX)

44

30

15

30

13 Roh-

2 «45"

51O »

nicht ge

keine

to

Perlit (grob) 14 Bauxit

1204 >1871,11

schmolzen

■^

40

16

30

(grob)

3 Ό w

3130.1

geschmol

viel

O

10 Bauxit

' ~ > 1871,11

zen

CX)

(grob)

ro

46 ·

40'

17

30

3'3O"

2145η

^1871,11

geschmol

viel

co

zen

47

40

16

30

2 «40»

0'45"

geschmol

viel

zen

48

40

20

30

2Ί5"

0·40»

geschmol

zen

(VJ VJl

CO CD OO

Ein Vergleich der Beispiele 41 und 42 zeigt, daß die Zusammensetzung mit grobem Roh-Perlit ( mit der Maschengröße «6+35) von Beispiel 41 weder schmilzt noch raucht. Im Gegensatz dazu schmilzt die in Beispiel 42 verwendete, feines Perlit mit der Maschengröße von etwa -100 enthaltende Probe und raucht während des Experimentes. Wenn jedoch die Aluminiummenge von etwa 15 Gewichtsprozenten auf 16 bis 17 Gewichtsprozente (Beispiele 45 und 46) erhöht wird, schmilzt das Abdeckmaterial und es entwickelt sich viel Rauch, selbst wenn die Maschengröße des Roh-Perlits grob ist. Der dabei entstehende Rauch entspricht etwa einer Ringelmann-Zahl, die größer als 1 ist, d. h. die mindestens die Größe 2- aufweist. Diese Daten zeigen, daß es für bestimmte 'Zusammensetzungen wünschenswert ist, ein gröberes, passives, körniges Material zu verwenden und die Aluminiumbrennstoffmenge bei etwa 15 Gewichtsprozenten zu halten, um ein Rauchen der exothermen Abdeckmassenzusammensetzungen zu vermeiden.

In ziemlich ähnlicher Weise raucht das Abdeckmaterial beträchtlich unter den Versuchsbedingungen, wenn in Beispiel 43 das Bauxit eine feinere Maschengröße aufweist, während in Beispiel 44 das gröbere Bauxit nicht raucht. Ferner entwickelt in den Beispielen 47 und 48 das Abdeckmaterial beträchtlichen Rauch und schmilzt, selbst wenn das Bauxit eine gröbere Korngröße ( mit einer Maschengröße von -16+80) aufweist,mit wachsender Aluminiummenge von etwa 16 bis 20 Gewichtsprozenten in Gegenwart von 40 % Walzzunder. Die Ringelmann-Zahl für die Rauchentwicklung der Beispiele 47 und 48 ist größer als 1, d. h. sie ist mindestens gleich 2.

Vergleichsversuch

Zum"Vergleich mit den obigen Beispielen 21 bis 24 wird eine Versucheprobe aus exothermem Roheisen-Abdeckmaterial gebildet, welche die gMchen Bestandteile wie die erwähnten Beispiele mit den gleichen Partikelgrößen verwendet, mit der

509819/0828

Ausnahme,' daß in dieser Vergleichsversuchsprobe 60 Gewichtsprozente Walzzunder mit 16 Gewichtsprozenten Aluminium und 24 Gewichtsprozenten gebrannten Tons kombiniert werden. Diese Vergleichsversuchsprobe wird auf eine geschmolzene Stahlcharge gemäß den Verfahren der Beispiele 21 bis 24 aufgebracht. Die Reaktionszeit beträgt etwa 11/2 Minuten. Dabei wird eine Maximaltemperatur von mehr als 1871 ' C (3400⁰F) gemessen. Die Zusammensetzung dieser Versuchsprobe verursacht eine beträchtliche Rauchmenge in einer Größen-. Ordnung, die über der Ringelmann-Zahl 1 liegt, d. h. die mindestens die .Ringelmann-Zahl 2 aufweist. Dieser Testversuch zeigt, daß beträchtlicher Rauch erzeugt wird, wenn die Oxidationsmittelmenge von 50 auf 60 Gewichtsprozente erhöht wird bei gleichzeitiger Aluminiummenge von etwa 16 Gewichtsprozenten.

Gemäß den Prinzipien der Erfindung muß das Zusammensetzungsverhältnis sowohl des Eisenoxyds als auch des Aluminiumbrennstoffs folglich unterhalb bestimmter Grenzen gehalten werden, um Rauchlosigkeit oder eine Rauchrate zu erzielen, die unterhalb der Ringelmann-Zahl 1 oder unterhalb von etwa 5 % Lichtundurchlässigkeit liegt. Ferner kann eine vollständige Beseitigung des sichtbaren Rauches in exothermen Zusammensetzungen erreicht werden, wenn die Mengen des Oxyds oder des Eisens und des Aluminiumbrennstoffs in exothermisch wirksamen Mengen kontrolliert werden, wie oben beschrieben und durch Beispiele belegt ist. Es hat sich ferner erwiesen, daß Alkalinitrate, Alkali- oder alkalische Erdmetallfluoride, Chlorate oder Chloride dazu neigen, Rauchentwicklung und schädliche Gase hervorzurufen. Nur sehr kleine Mengen solcher oder ähnlicher Bestandteile können in den Zusammensetzungen dieser Erfindung infolge der hier erläuterten Erkenntnisse toleriert werden, um Rauchlosigkeit gemäß dieser Erfindung zu erzielen. Es hat sich ferner erwiesen, daß Mengen anderer Oxydationsmittel, insbesondere Schwermetalloxyde, wie Mangandioxyd, und andere Brennstoffe oder Bestandteile in den exothermen Zusammensetzungen der

509819/0828

- 2ö -

Erfindung toleriert und daß die Vorteile der Erfindung gewährleistet werden können.

50981 9/0828

Claims (16)

Patentansprüche Z 4 J 1 ΰ ü ö

1. Rauchlose exotherme Roheisenabdeckmasse, gekennzeichnet durch eine feinverteilte effektive Eisenoxydmenge bis zu etwa 50 Gewichtsprozenten, durch eine feinverteilte effektive Brennstoffmenge aus Aluminium und/oder Legierungen desselben bis etwa 15 Gewichtsprozente Aluminium und durch eine Restmenge, die sich überwiegend aus feinverteiltem passiven (inert) Füllmaterial zusammensetzte

2. Abdeckmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rauchentwicklungsrate, die unterhalb der Ringelmann-Zahl 1 liegt.

3. Abdeckmasse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet

durch eine Eisenoxydmenge von etwa 25 bis etwa 45 Gewichtsprozenten und durch eine Brennstoffgewichtsmenge von etwa 9 bis etwa 13 Gewichtsprozenten Aluminium.

4. Abdeckmasse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch granulierten Graphit in einer Menge von etwa 1 bis 4 Gewichtsprozenten.

5. Abdeckmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Material ein isolierendes, feuerbeständiges Material aufweist.

6. Abdeckmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material geblähter Perlit ist«,

7. Abdeckmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Perlit in einer Menge von etwa 5 bis 15 Gewichtsprozenten vorhanden ist.

S. Abdeckmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial ein feuerfestes Material ist.

- 30 -

509819/0828

9. Abdeckmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material Rohschamotte, Silikapulver, Silikasand, gebrannter Ton, Perlit, geblähter Perlit, Olivin oder Bauxit ist.

10. Abdeckmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Füllmaterial eine durchschnittliche Korngröße von etwa -12 bis etwa +100 Maschengrößen aufweist.

11. Abdeckmasse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenoxyd feinverteilter Walzzunder ist.

12. Abdeckmasse nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Anteil von 40 % Walzzunder und einen Anteil von 12 % Aluminium.

13. Rauchlose exotherme Roheisenabdeckmasse für Eisen oder Stahl, gekennzeichnet durch eine Ringelmann-Rauchmeßzahl von weniger als 1 und durch einen Gehalt von im wesentlichen 35 bis 42 % Walzzunder, etwa 11 bis 13 % Aluminium, etwa 1 bis 4 % Graphit und einen Rest von passivem^ feuerfestem Material.

14. Abdeckmasse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß das passive, feuerfeste Material etwa 5 bis 15 Gewichtsprozente expandiertes ₉ feuerfestes Material aufweist.

15» Abdeckmasse nach Anspruch 13 ©d@r 14_? dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile kernförmig und innig miteinander vermischt sind.

16. Abdeckmasse nach einem der Anspruch® 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bindung d©r Bestandteile ein

feuerfestes Bindemittel vorhanden ist. '

)ipl.--ng. P- F

paten lan

50981 9/0828