DE2709573C3

DE2709573C3 - Thermitzusammensetzung

Info

Publication number: DE2709573C3
Application number: DE2709573A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Toyokawa Aichi Akiyama; Nobuyoshi Akashi Hyogo Yamaji
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1976-03-04
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1979-02-08
Also published as: GB1533365A; DE2709573B2; BR7701319A; MX145483A; AU503826B2; FR2342806A1; FR2342806B1; DE2709573A1; LU76889A1; SE422106B; AU2287677A; NL7702317A; SE7702255L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Thermitzusammensetzungen und ihre Verwendung bei der Reparatur von Blockform-Bodenplatten.

Thermitzusammensetzungen bestehen aus einer Mischung von feinzerteiltem, oxydierbarem Metall zusammen mit einem Oxydationsmittel dafür, das gewöhnlich im wesentlichen oder vollständig aus Eisenoxid besteht. Wenn eine solche Zusammensetzung gezündet wird, findet eine hoch exotherme Reaktion unter Oxydation des oxydierbaren Metalls und Reduktion des Eisenoxids zu geschmolzenem Eisen statt. Das ausgewählte oxydierbare Metall ist Aluminium, und es ist eine große Anzahl von Thermitzusammensetzungen bekannt, die zusätzlich zu Aluminium und Eisenoxid andere Modifizierungsmittel, wie feuerfeste Füllstoffe, welche die Geschwindigkeit der Reaktion herabsetzen, und Initiatoren, wie Fluoride enthalten, die eine positive Zündung der ganzen Masse der verwendeten Zusammensetzung unterstützen.

Beim Gießen von Metallschmelzen zur Bildung von Blöcken ist es üblich, geschmolzenes Metuli in eine Blockform aus einer wesentlichen Höhe zu gießen. Das geschmolzene Metall, das auf das Unterteil der Form oder auf eine trennbare Bodenplatte fällt, welche das Unterteil der Form bildet, ist sehr heiß, und das Unterteil oder die Bodenplatte wird demgemäß beträchtlich erodierenden Kräften unterworfen, die die Form oder die Bodenplatte verschleißen bzw. eine -, Vertiefung hervorrufen. Weil das Unterteil der Form viel schneller verschließt als der Rest, ist es allgemeine Praxis, die Form aus einem Formkörper auszubilden, der auf eine im wesentlichen flache Grundplatte aufgesetzt ist, die dann verschrottet werden kann, wenn ι sie für weitere zufriedenstellende Verwendung zu sehr erodiert oder angefressen ist Obwohl die Trennung des Formkörpers und der Grundplatte in dieser Weise zu Ersparnissen führt, sind jedoch die Grundplatten selbst teuer, und demgemäß ist es erwünscht, ihre Lebensdauer zu verlängern, z. B. durch Reparatur der erodierten Flächen. Es sind mechanische Verfahren, wie z. B. das Schweißen von Stahlplatten od. dgl, über die erodierten Flächen versucht worden, aber diese sind schwierig und zeitraubend in ihrer Anwendung. Thermitzusammensetzungen sind auch vorgeschlagen worden, die auf die erodierte Fläche aufgebracht und dort gezündet werden können. Sie heizen auf und kühlen sich ab, wobei sie eine verfestigte Masse in der erodierten Fläche zurücklassen. Solche bekannten Massen haben sich jedoch im Gebrauch nicht als sehr zufriedenstellend erwiesen. Viele sind schwierig anzuwenden, geben viel Rauch ab, wenn sie gezündet werden, was nicht nur unzweckmäßig ist, sondern auch eine Gesundheitsgefahr darstellen kann, und zusätzlich führen sie nicht zur zufriedenstellenden Reparaturen. Es ist nun gefunden worden, daß Thermitzusammensetzungen formuliert werden können, welche von besonderem Wert beim Reparieren von erodierten Blockform-Grundplatten sind und welche die gerade festgestellten Nachteile auf ein Minimum herabsetzen oder vermeiden.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist eine Thermitzusammensetzung vorgesehen, die ein teilchenförmiges, oxydierbares Metall, teilchenförmiges Eisenoxid und einen teilchenförmigen, feuerfesten Füllstoff umfaßt, der ganz oder teilweise aus Zirkon besteht.

Die Thermitzusammensetzungen gemäß der Erfindung können zusätzliche Bestandteile, wie andere Oxydationsmittel und Zündungshilfsmittel, z. B. Fluoride, falls dies gewünscht ist, enthalten.

Vorzugsweise enthalten die Thermitzusammensetzungen gemäß der Erfindung je 100 Gewichtsteile Eisenoxid und oxydierbares Metall, 15 bis 50 Gewichtsteile teilchenförmigen, feuerfesten Füllstoff, 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines starken Oxydationsmittels, wie ein Alkalimetall oder Ammoniumnitrat, und 1 bis 8 Gewichtsteile eines Promotors, vorzugsweise eines Fluorids, wie Cryolit, Flußspat oder Aluminiumfluorid.

Vorzugsweise besteht der gesamte feuerfeste Füllstoff aus Zirkon, obwohl gewünschtenfalls bis zu 50 Gew.-% des feuerfesten Füllstoffs aus anderem feuerfesten Füllstoff bestehen kann. Andere feuerfeste Füllstoffe, die dem Zirkonfüllstoff zugemischt werden können, umfassen Silicasand, Siliciumdioxidmehl, Olivin, Quarz, Schamotte, Mullit, zerkleinerten, feuerfesten Ziegel, Sillimanit, Feuerton, Siliciumcarbid, Magnesit, Aluminiumsilicat, totgebrannten Dolomit, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, geschmolzenes Siliciumdioxid und glasartiges Siliciumdioxid.

Die Teilchengröße des feuerfesten Füllstoffs ist von Wichtigkeit. Vorzugsweise sind sämtliche Teilchen des feuerfesten Füllstoffs kleiner als 2,0 mm, und die bevorzugten Materialien weisen eine Siebgröße von

weniger als 0,5 mm bis zu Staub auf. Vorzugsweise ist die Teilchengrößenverteilung des feuerfesten Füllmaterials so beschaffen, daß es nicht zu viel Staub enthält, da ein Überschuß von Staub dazu neigt, die exotherme Reaktion zu unterdrücken. Staubige feuerfeste Füllstoffe können jedoch dadurch kompensiert werden, daß man die Thermitzusammensetzung gemäß der Erfindung mit einem verhältnismäßig erhöhten Verhältnis von leicht oxydierbarem Metall, gewöhnlich Aluminium, zu Eisenoxid zusammensetzt und auch dadurch, daß man die Mengf;irgendeines starken, vorzugsweise vorhandenen Oxydationsmittels erhöht. Die Erhöhung von sowohl dem oxydierbaren Metallgehalt als auch dem Gehalt an starkem Oxydationsmittel führt dazu, auch die Neigung der Zusammensetzung zum Erzeugen von Rauch, wenn sie gezündet wird, zu erhöhen, und dies ist natürlich in der Praxis unerwünscht

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zum Reparieren einer Blockform-Grundplatte vorgesehen, bei welchem man in einem erodierten Hohlraum auf ihr eine Thermitzusammensetzung gemäß der Erfindung anordnet, die Zusammensetzung zündet und sie schmelzen und sich dann in dem Hohlraum verfestigen läßt.

Es ist gefunden worden, daß Zusammensetzungen gemäß der Erfindung Reparaturen von erodierten Blockform-Grundplatten von wesentlich größerer Dauerhaftigkeit ergeben, als sie durch Verfahren nach dem Stand der Technik und durch Verwendung von bekannten Zusammensetzungen erzielt worden sind. Insbesondere wird die Homogenität des die Reparatur darstellenden Materials wesentlich verbessert, und das Material, das zurückgelassen wird, nachdem die Thermitzusammensetzung in Brand gesetzt worden ist, ist an das Material der Blockform-Grundplatte fest gebunden.

Die verbesserte Art der Thermitzusammensetzungen gemäß der Erfindung ist aus der Zeichnung ersichtlich. Die Fig. I ist eine Photographie einer Hälfte eines Versuchsausbesserungsstücks, das durch Verwendung einer Thermitzusammensetzung gemäß der Erfindung gebildet worden ist, während F i g. 2 eine Photographie einer Hälfte eines Ausbesserungsstücks darstellt, das auf die gleiche Weise wie das in Fig. 1 gezeigte Stück gebildet worden ist, jedoch nicht unter Anwendung einer Thermitzusammensetzung gemäß der Erfindung. Die Werte hinsichtlich der Zusammensetzung werden nachstehend gegeben. Jedes Ausbesserungs-Uück wurde dadurch hergestellt, daß man eine Menge der Zusammensetzung in einem feuerfesten Behälter zündete und abkühlen ließ. Das Ausbesseriingsstück wurde dann entfernt und in Hälften gebrochen. Es ist deutlich ersichtlich, daß das in F i g. 1 gezeigte Ausbesserungsstück wesentlich homogener ist als das in F i g. 2 gezeigte Stück, welches eine Anzahl von inneren Hohlräumen und wesentliche Inhomogenitäten in seinem Gefüge hat. Die Anwesenheit von inneren Hohlräumen kann /u einer Verriegelung während des Gusses zwischen dem Ausbesserungsstück und dem sich verfestigenden Block in einem solchen Ausmaß führen, daß, wenn man den Block von der Form zu strippen sucht, das Ausbesserungsstück von der Grundplatte ") abgezogen oder wenigstens während des Verfahrens wesentlich beschädigt wird. In jedem Fall neigt das Ganze oder der Teil des Ausbesserungsstückes zum Anhaften an den Block und muß entfernt werden, z. B. durch Anwendung einer Lanze, bevor der Block gewalzt

κι werden kann. Zusätzlich muß die Grundplatte dann wieder repariert werden, wenn sie wieder in den Dienst genommen werden soll.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert.

ι", Um die verschiedenen Beispiele von Thermitzusammeasetzungen gemäß der Erfindung, wie sie nachstehend angegeben sind, zu bewerten, wurde ein standardisiertes Versuchsverfahren wie folgt betrieben: Jede der Zusammensetzungen wurde einfach durch

>o Mischen der gegebenen Bestandteile in den gegebenen Gewichtsanteilen hergestellt, und es wurde dann eine Menge von jeder Zusammensetzung in einen erodierten, konusförmigen Hohlraum von 40 bis 50 cm Durchmesser und 20 bis 25 cm Tiefe in einer

y, beschädigten Grundplatte für eine 20-t-Blockform eingebracht. Der Hohlraum wurde in jedem Fall bis zur Höhe der oberen Oberfläche der Grundplatte gefüllt, und nach dem Füllen wurde die Thermitzusammensetzung gezündet, indem man an die Oberfläche eine

in Flamme von einem Acetylenbrenner anlegte. Nachdem die Zusammensetzung gezündet wurde, wurde sie einfach brennen und danach abkühlen und sich verfestigen gelassen. Die Menge an Rauch, die während des Brennens entstand, wurde visuell bestimmt.

r, Die Grundplatten wurden dann wieder in den Dienst genommen und die Anzahl der Abgüsse festgestellt, bevor die Platte wieder repariert werden mußte. Der Versuch wurde bei einer Vielzahl von Grundplatten für jede Zusammensetzung ausgeführt und die durch-

in schnitlliche Anzahl von Abgüssen wurde bestimmt.

B e i s ρ i e 1 e 1 bis 8

Die geprüften Zusammensetzungen und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle ! in Tabellenform r. angegeben. Sämtliche Teile sind auf das Gewicht bezogen. Einzelheiten der verwendeten Bestandteile sind wie folgt:

Aluminiumpulver —

Zirkonsand —

Zirkonmehl —

Mullit -

Teilchengröße weniger als 0,15 mm

Teilchengröße 2,0 mm bis 0,1 mm Teilchengröße 1,0 mm bis Staub Teilchengröße 2,0 n~.in bis Staub

Das verwendete Fluorid bestand aus Flußspat, und es wurde in einigen Fällen Natriumnitrat als starkes Oxydationsmittel zugegeben.

Nr.

( icW lchlSlL'llc Mill	2i	24	2b	27	2b
Aluminium	77	7b	74	7!	74
Eisenoxid	20	_	2)	1")	_
/irkoiisand

29	30
71	70
4>	2!

I orlscl/uni!

Henpiel Nr.

I > 3 4

Gcwiclusteile von

Zirkonmehl	—	25	—	15	28	20	_	25
Mnlül	3	—	_	_	10	_
riuorid	_	6	5	2	_	—	3	3
Nairiumnitnit	—	1	—	0.^r)	—	4	—	5
Rauch bei Gebrauch	wenig	mäßig	mäßig	mäßig	maßig	sui rk	wenig	stiirk
Durchschn. rep.	15.6	23.3	20.5	17.3	lf.2	21,6	19.4	16.7
Lebensdauer

Beispiele 9 bis 13

Die folgenden spezifischen Zusammensetzungen, bei denen sämtliche Teile auf das Gewicht bezogen sind, sind besonders brauchbar und sind bevorzugte Thcrinitzusiimmcnseiziingci; gemäß der Irfindung.

	Beispiel Nr.	IO	11	12	Il
	q	12	16	27	24.3
Aluminiumpulver	24	88	84	73	75.7
Eisenoxid	76	28	28	45	2.5
Zirkonsand*)	28	0	0	0	23.6
Mullil**)	0	6	6	6	6.75
Flußspat	6	1	I	1	1.35
Natriumnilrat	1

*) Sämtlich kleiner als 0.25 mm. 4 Ge«.-"/i. ucmgcr als 0.075 mm
**) Synthetischer Miillit. sämtlich weniger als 0.15 mm.

Alle diese fünf Zusammensetzungen brannten, wenn 9 hergestellt, das in Ti g. 2 gezeigte Muster wurde auch

sie zum Reparieren von Blockform-Grundplatten r. unter Verwendung des Beispiels 9 hergestellt, das

verwendet werden, mit wenig oder im wesentlichen jedoch durch Ersatz der 28 Teile Zirkon durch 28 Teiie

ohne Rauch in 2 bis 5 min aus. von zerkleinertem Feuerziegel (Schamottestein) modifi-

Das in F-" i g. 1 gezeigte Muster wurde gemäß Beispiel ziert worden war.

liicr/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermitzusammensetzung, die ein teilchenförmiges, oxydierbares Metall, teilchenförmiges Eisenoxid und einen teilchenförmigen, feuerfesten Füllstoff umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige, feuerfeste Füllstoff ganz oder teilweise aus Zirkon besteht.

2. Thermitzusammensetzung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige, feuerfeste Füllstoff insgesamt eine Teilchengröße von weniger als 2,0 mm hat.

3. Thermitzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 50 Gew.-% des feuerfesten Füllstoffs aus Zirkon besteht.

4. Thermitzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige, feuerfeste Füllstoff zusätzlich zu teilchenförmigen! Zirkon ein oder mehrere der Materialien Siliciumdioxidsand (Silikasand), Siliciumdioxidmehl. Olivin, Quarz, Schamotte, Mullit, zerkleinerten, feuerfesten Ziegel, Sillimanit, Feuerton, Siliciumcarbid, Magnesit, Aluminiumsilicat, totgebrannter Dolomit, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, geschmolzenes Siliciumdioxid und glasartiges Siliciumdioxid einschließt.

5. Thermitzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Füllmaterial in einem Anteil von 18 bis 50 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteilen von leicht oxydierbarem Metall und Eisenoxid vorhanden ist.

6. Verwendung einer Thermitzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Reparieren von erodierten Blockform-Grundplatten, wobei man die exotherme Zusammensetzung in den Hohlraum einbringt, die Zusammensetzung zündet und brennen, schmelzen und sich in dem Hohlraum verfestigen läßt.