DE2511029A1

DE2511029A1 - Waermeabgebende auskleidung fuer metallurgische zwecke

Info

Publication number: DE2511029A1
Application number: DE19752511029
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: TIDO CHEMISCH TECH PRODUKTE GE
Current assignee: TIDO CHEMISCH TECH PRODUKTE GE
Priority date: 1974-04-02
Filing date: 1975-03-13
Publication date: 1975-10-16
Also published as: IT1034602B; BE826610A; FR2265705B3; LU72135A1; GB1501937A; CA1052099A; FR2265705A1; US4031046A; NL7503907A; CH618902A5

Description

Dr. P. Zumsisin sen. - Dr. E. Assmann ^ 2 b Ί I U L <J

Dr. R. Koenigsbp n~_r - P^:->!. - Fh's. R. Holzhauer
Dipl.-Ing. F. iu.._:,.-.s-h - Dr. K ^u.nstein jun.

Patentanwälte
8 München 2, BräuhausstraQe 4

Chemisch-technische Px-odukte, Gesellschaft m.b.H in Wien (Österreich) ■ ^l

Wärmeabgebende Auskleidung für metallurgische Zwecke

Die Erfindung bezieht sich auf eine wärmeabgebende Auskleidung für metallurgische Zwecke, die auf Basis eines Aluminiumkrätze, exotherme Gemische und Bindemittel enthaltenden Produktes aufgebaut ist.

In der Metallgießerei sind für die Verwendung als wärmelieferndes Material exotherme Massen der unterschiedlichsten . Zusammensetzung empfohlen worden, die zu Platten, Einsatzkörpern oder zu biegsamen Stücken geformt oder auch als lose Pulvergemische eingesetzt werden können. Im Falle von exotherm reagierenden Lunkerverhütungsmitteln ist auch eine Zusammensetzung bekannt geworden, die begrenzte Mengen an Aluminiumkrätze enthält und unter Erwärmung selbst zu härten vermag. So

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erwünscht die Selbsthärtung einer bloß mit Wasser angeteigten und in die gewünschte Form gebrachten exothermen Masse auch ist,. so läßt sich doch nicht übersehen, daß in Verbindung mit der dabei erfolgenden starken Erwärmung unliebsame Einwirkungen auf das Bindemittel, eine schwieriger zu lenkende Erstarrung und eine weniger günstige Handhabung und Verarbeitbarkeit resultieren. '

Es wurde nun gefunden, daß diesen Nachteilen abgeholfen und ein bezüglich Erhärtungsvorgang, Temperaturablauf und allgemein hinsichtlich seiner Handhabbarkeit günstigeres Material für exotherme .Auskleidungen geschaffen werden kann, wenn man den Krätzebestandteil zusammen mit einem kleineren Anteil an faserartigen Füllstoffen samt einem Netzmittelzusatz sowie einem Bindemittel auf Kunststoffbasis und einem ausgewählten exothermen Gemisch zum Einsatz bringt.

Die erfindungsgemäße wärmeabgebende Auskleidung für
metallurgische Zwecke auf Basis eines Aluminiumkrätze, exotherme Gemische und Bindemittel enthaltenden Produktes ist
somit durch die folgende Zusammensetzung gekennzeichnet:

40 bis 60 Gew.-% Aluminiumkrätze
1 bis 12 " " faserartige Füllstoffe
3 bis 6 " " Bindemittel, insbesondere auf - Basis

von Phenolformaldehydharz
bis zu 1 ^u " Netzmittel
7 bis 25 " " Aluminiumpulver und/oder

Aluminiumspäne

3 bis 15 " ^u Eisenoxyd und/oder Braunstein
bis zu 6 " " Kryolith.

Aus dem in der vorstehend beschriebenen Art zusammengesetzten Auskleidungsmaterial lassen sich sowohl Platten und Formkörper der verschiedensten Gestalt als auch erst an Ort und Stelle zur Verarbeitung gelangende Stampfmassen od.dgl₀ erzeugen, wobei die selbsttätige Erhärtung ohne zu starke
Erwärmung von statten geht und Auskleidungen von voll aus-

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reichender Festigkeit bei gleichzeitiger guter Flexibilität erhalten v/erden. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des erfindungsgemäßen Auskleidungsmaterials für Gießhauben und Kokillenhauben, Einsatzstücke, Steiger, Trichter usw. kommen sowohl das Kunstharzbindemittel als auch das exotherme Gemisch richtig bzw. in gewünschter Weise regelbar zur Wirkung. Das Auskleidungsmaterial läßt sich in einfacher Weise gewinnen und zeichnet sich im übrigen durch ein niedriges spezifisches Gey/icht aus.

Bei der als Hauptkomponente eingesetzten Aluminiumkrätze handelt es sich um das bei der elektrolytischen Gewinnung bzw. dem Umschmelzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen anfallende, erstarrte Abdeck- und Schmelzmaterial, das auch als "trockene Krätze" bekannt und zugänglich ist. Es wird angenommen, daß der besondere Effekt der erfindungsgemäßen Kombination von Aluminiumkrätze mit dem faserartigen Füllstoff und dem mitverwendeten Netzmittel auf einer Art Schutzwirkung beruht, die durch die beschriebene Kombination gegenüber der sonst vehementen Reaktion zwischen Kratze und Wasser ausgelöst wird.

Als faserartiges Füllmaterial kommen in erster Linie solche auf anorganischer Basis in Betracht, wie Asbest, Amosit, Glasfasern, Mineralwolle od.dgl. ·. Asbestfasern werden dabei besonders bevorzugt. Die Auskleidung kann gegebenenfalls noch zusätzlich organisches Fasermaterial enthalten. Hiefür kommen beispielsweise Holzmehl, Reisstroh oder andere Zellulosefasern, Kunststoffasern, auch von feuerfester Art, od.dgl. in Frage.-

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die beiden Faserarten gemeinsam in etwa gleichen Mengen Anwendung finden, · wobei das Auskleidungsmaterial zweckmäßig 3 bis 6 Gew.-% Asbestfasern und 3 bis 6 Gew.-% Holzmehl enthalten kann. Durch das Holzmehl wird das Entweichen der Gase begünstigt.

Für die erfindungsgemäße Zusammensetzung kommen als Netzmittel solche Stoffe in Betracht, die auch" in der Waschmittelindustrie Anwendung finden, natürlich unter der Voraussetzung, daß sie mit den übrigen Bestandteilen des Auskleidungsmaterials

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vereinbar sind und deren V/irkung nicht beeinträchtigen. Als geeignet haben sich hier erv/iesen anionenaktive Verbindungen, wei Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate und -sulfonate, sulfatiert e Fettsäureester, oder nichtionogene Stoffe, wie alkoxylierte Fettsäurekondensationsprodukte od.dgl., auch in Form von Mischungen der beiden Typen. Zweckmäßig gelangen die Netzmittel in Form flüssiger Konzentrate bei der Herstellung der Auskleidung zum Einsatz.

Als Bindemittel kommt für den erfindungsgemäßen Zweck vor allem Phenolformaldehydharz in Betracht. Es" können selbstverständlich auch andere Phenoplaste sowie auch Aminoplaste eingesetzt werden, ferner andere hiefür bekannte Mittel, wie Petrolpech, Dextrin, Teerprodukte, Sulfitablauge u.dgl.

Das einen Bestandteil des Auskleidungsmaterials bildende exotherme Gemisch kann, wie angegeben, im wesentlichen eine thermitartige Masse auf Basis von Aluminium-Eisenoxyd-Gemischen o.a. Produkten aufgebaut sein, die z.B. aus einem oxydierbaren Metall und einem Sauerstoffträger (wie Mangandioxyd, Alkalinitrate bzw. -chlorate) bestehen. Im Zusammen- ■ wirken mit den übrigen Bestandteilen der Auskleidung wird ein gebremster Ablauf der an sich heftigen Thermitreaktion gewährleistet und somit eine Explosionsgefahr vermieden. Gewünschtenfalls läßt sich auch das wärmeabgebende Material für eine Auskleidung gemäß der Erfindung durch Zusatz an sich bekannter Komponenten, die die Eigenschaften in Richtung auf ein hochfeuerfestes Produkt ändern, wie Schamotte, Ton, Bentonit, Sand, Dolomit, Kieselgur od.dgl., modifizieren. Ebenso kann man durch Einbau leichtgewichtiger Füllstoffe, wie Blähton, Blähkorund, Vermiculit, Perlit, Leichtschamotte od.dgl. eine Herabsetzung des spezifischen Gewichtes herbeiführen und damit Auskleidungsmaterialien von relativ niederer Dichte erhalten.

Die festen Bestandteile des Auskleidungsmaterials werden im allgemeinen in feinteiliger Form eingesetzt. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Wirkung ist es vorteilhaft, wenn die festen, nichtfaserigen Bestandteile, ausgenommen

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die Aluminiumkomponente, also die Aluminiuinkrätze, das Bindemittel, Eisenoxyd bzw. Braunstein und der gegebenenfalls vorhandene Kryolith, eine Korngröße von staubfein (2 Ai oder mehr) bi 25 bit bi d höh älft

bis zu 2,5 mn besitzen, wobei das Korn höchstens zur Hälfte eine Größe von mehr als 1 mm aufweist.

Pur die Aluminiumkomponente wird man im allgemeinen eine spezielle Korngröße auswählen, zumal sich dadurch die exotherme Reaktion hinsichtlich Zündzeit, Temperatur und Brenngeschwindigkeit besser einstellen läßt. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Aluminiumkomponente aus Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm Korngröße und aus Aluminiumspänen mit bis zu 5 ram Spanlänge besteht.

Eine weitere günstige Ausführungsform erhält man, wenn die Aluminiumkomponente ausschließlich aus sphärischem, mit einer Oxydhaut überzogenem Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm, vorzugsv/eise bis zu 1 mm-Korngröße besteht. Durch das kugelige Aluminiumpulver wird eine besonders gute Stabilität bei der Verarbeitung der Komponenten zum. Fertigprodukt bzw. bei dessen Gebrauch gewährleistet.

Die Erfindung hat auch ein Verfahren zum Gegenstand, das eine besonders vorteilhafte Herstellung der beschriebenen wärmeabgebendeii Auskleidung ermöglicht. 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 sowie die Komponenten des exothermen Gemisches einführt, 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.

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Bei diesem Herstellungsvorgang kann man in das jvässerige Gemisch zuerst die feinverteilte Krätze einmischen und dann die, zweckmäßig bereits vorgemischten Komponenten des exothermen Gemisches eintragen. Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform kann auch so gearbeitet werden, daß die Aluminiumkrätze zum Teil oder zur Gänze in Form eines Vorgemisches mit den Komponenten des exothermen Gemisches in clas wässerige Faserstoff-ITetzmittel-Gemisch eingeführt wird. Auf diese Weise wird eine noch größere Homogenität des Fertigproduktes und ein noch gleichmäßigerer Reaktionsablauf beim Gebrauch des Fertigproduktes erzielt.

Gewünschtenfalls kann das Bindemittel bzw. dessen Korn- · ponenten schon dem exothermen Gemisch, bzw. dessen Vorgemischen mit Aluminiumkrätze zugesetzt werden.

Bei der Y/e it erver arbeitung des bereits sämtliche Bestandteile enthaltenden Gemisches ist es sehr zweckmäßig so vorzugehen, daß man eine teigartige Masse, erforderlichenfalls unter Zusatz von weiterem 7/asser, erhält, worauf diese teigartige Masse auf einer porösen oder siebartigen Unterlage durch Absaugen oder Abpressen zu handhabbaren Formungen von ausreichender Grünfestigkeit verformt wird.

Gemäß einer Variante des Herstellungverfahrens· kann man auch auf einem nahezu trockenen V/ege arbeiten. In diesem Falle wird das Gemisch aller Bestandteile in einem trockenem Arbeitsgang unter Bildung von Trockenflocken bzw. Pellets von z.B. 3 mm Durchmesser verarbeitet, die dann unmittelbar zu Formungen der gewünschten Gestalt gepreßt werden.

Das abschließende Trocknen der auf einem beliebigen V/ege erhaltenen Formlinge kann dann vorteilhaft in einem 'Ofen bei einer Temperatur von etwa 14-5 bis 280 C, je nach der Art des angewendeten Bindemittels und bis zur Härtung desselben, vorgenommen werden.

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Der Zusatz des erfindungsgemäß verwendeten Netzmittels, nämlich eines solchen von anionenaktivem oder nichtionogenem Typus, erfolgt vorteilhaft in einer Menge, die 0,01 "bis 1
Gew.-%, vorzugsweise 0,1 "bis 0,5 Gew.-%, "bezogen auf das
Fertigprodukt, entspricht.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

Beispiel 1 : Für ein exothermes Auskleidungsmaterial wird der folgende Ansatz verwendet:

54- %	Aluminiumkrätze
/ι of Ή" /O	Asbestfasern
E, O/	Holzmehl
4- %	Phe.no If or maldehy dhar ζ
1 %	Netzmittel (Alkylbenzolsulfonat- äthoxyliertes Fettsäurekondensat Gemisch, etwa 20 %ig)
15 %	Aluminiumpulver
I d. /ο	Eisenoxyd
ΠΙ C^ ^^ /Q	Krjrolith

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 werden die Bestandteile des exothermen Gemisches (Eisenoxyd und Aluminiumpulver) sowie der Kryolith in den Brei eingearbeitet. Hierauf wird das Phenolformaldehydharz zugesetzt und diese Masse über einem an Vakuum liegenden Sieb zu einem plattenförmigen Kuchen verdichtet. Nach dem Trocknen bei 250⁰C während zwei Stunden erhält man eine ausgehärtete, unmittelbar gebrauchsfertige, etwa 25 mm starke Platte, die für eine exotherme Kokillenauskleidung auf dem Edelstahlsektor verwendet werden kann.

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Beispiel 2 : Zur Erzeugung eines Auskleidung!^- materials von großer und schneller Wärmeabgabe wird die folgende Zusammensetzung gewählt:

4-9 % Aluminiumkrätze

M- % Asbestfasern

5 % Holzmehl

4 % Phenolformaldehydharz

1 % Netzmittel gemäß Beispiel 1

% Aluminiumpulver

% Aluminiumspäne

% Eisenoxyd

5 % Kryolith

Die Herstellung einer Platte bzw. eines !Formkörpers erfolgt in der gemäß Beispiel 1 angegebenen Weise.

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Claims

— Q _ — Patentansprüche :

1. Wärmeabgebende Auskleidung für metallurgische Zwecke auf Basis eines Aluminiumkrätze, exotherme Gemische und Bindemittel enthaltenden Produktes, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

_N 40 bis 60 Gew«-% Aluminiumkrätze

1 bis 12 » " faserartige Füllstoffe

3 bis 6 " " Bindemittel, insbesondere auf Basis

von Phenolformaldehydharz

bis zu 1 ^ll ·· Netzmittel

7 "bis 25 " " Aluminiumpulver und/oder Aluminiumspäne

3 bis 15 " " Eisenoxyd und/oder Braunstein

bis zu 6 » » Kryolith.

2. Auskleidung nach Anspruch 1_$ dadurch gekennzeichnet, daß sie faserartige Füllstoffe auf anorganischer Basis, wie Asbest, Amosit, Glasfasern, Mineralwolle od.dgl., und gegebenenfalls zusätzlich organisches Fasermaterial, wie Holzmehl, Reisstroh oder andere Zellulosefasern, Eunststoffasern od.dgl. enthält.

3. Auskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 3 bis 6 Gew.-% Asbestfasern und 3 bis 6 Gew.-% Holzmehl enthält.

4. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis'3» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Netzmittel anionenaktive Verbindungen, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate und -sulfonate, sulfatierte Fettsäureester, oder nichtionogene Stoffe, wie alkoxylierte Fettsäurekondensationsprodukte od.dgl. bzw. Gemische von anionenaktiven und nichtionogenen Verbindungen enthält.

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5. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die festen, nichtfaserigen Bestandteile der Zusammensetzung, ausgenommen die Aluminiumkomponente, eine Korngröße von staubfein (2,u oder mehr) bis zu 2,5 mm besitzen, wobei das Korn höchstens zur Hälfte eine Gx^öße von mehr als 1 mm hat.

6. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumkomponente aus Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm Korngröße und aus Aluminiumspänen mit bis zu 5 mm Spanlänge besteht.

• 7· Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumkoinponente ausschließlich aus sphärischem, mit einer Oxydhaut überzogenem Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm, vorzugsweise bis zu 1 mm Korngröße bestellt.

8. Verfahren zur Herstellung einer Auskleidung nach den Ansprüchen 1 bis 7> 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 Aluminiumkrätz-e in feinverteilter Form sowie die Komponenten des exothermen Gemisches .einführt, 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.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumkrätze zum Teil oder zur Gänze in Form eines, gegebenenfalls bereits das Bindemittel enthaltenden Vorgemisches mit den Komponenten des exothermen Gemisches in das wässerige Faserstoff-Netzmittel-Gemisch eingeführt wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aller Bestandteile, erforderlichenfalls unter Zusatz von weiterem Wasser, zu einer teigartigen Masse verarbeitet wird, die auf einer porösen oder siebartigen Unterlage durch Absaugen oder Abpressen zu handhabbaren Formungen von ausreichender Grünfestigkeit verformt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aller Bestandteile in einem trockenen Arbeitsgang unter Bildung von Trockenflocken bzw. Pellets verarbeitet wird, die uniüiittelbar zu Formungen der gewünschten Gestalt gepreßt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge bei etwa 145 bis 280 C, je nach der Art des angewendeten Bindemittels und bis zur Härtung desselben, getrocknet werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das anionenaktive bzw. nichtionogene Netzmittel dem wässerigen Gemisch in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 0_?5 Gew.-%, bezogen auf das Fertigprodukt, einverleibt wird.

Dr .Pf/Bb 1975-03-05 UjQ,-

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