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Anstrich für Innenwände von Kokillen und Formen Im Hüttenwesen müssen
die Formen und Kokillen gegen Temperatureinflüsse geschützt werden. Zu vermeiden
ist insbesondere, daß die Schwankungen des Metallspiegels oder das Auftreffen des
Gußstrahles ein Anhängen des flüssigen Metalls an den Kokillenwänden hervorrufen,
da hierdurch Hautfehler der Blöcke, wie Schuppen usw., entstehen. Deshalb sind verschiedene
Anstriche vorgeschlagen und auch benutzt worden, die entweder den Nachteil haben,
die Kokillen oder Formen nur sehr unzulänglich zu schützen, oder die Gießfehler,
die vornehmlich die Blockhaut gefährden, nicht zu vermeiden. Die Erfindung ermöglicht
es, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die inneren Formen- und Kokillenwände,
insbesondere für Eisen und Stahlguß, überstrichen werden. Das Anstrichmittel wird
in Form eines Pulvers verwendet, das hauptsächlich aus einem Gemisch aus pulverförmigem
Kohlenstoff und einem Hydroxyd eines Alkalimetalls besteht.
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Dieses Gemisch bietet folgende Vorteile: Der Kohlenstoff bildet eine
genügend beständige Stütze, damit das darin enthaltene alkalische Hydroxyd. bis
zu seiner Anwendung fein verteilt bleibt. Der feinkörnige Kohlenstoff dringt beim
Anstreichen in die
Gußporen der Kokillen ein, und es wird eine Wanderung
des Kohlenstoffes zu dem flüssigen niedriger gekohlten Gießgut vermieden. Außerdem
wirkt das Hydroxyd (NaOH oder KOH) reinigend auf das gegossene flüssige Metall,
da es einen kleinen Oberflächenwirbel hervorruft, wodurch das Anhängen der nichtmetallischen
Einschlüsse an den Kokillenwänden vermieden wird. Vorzugsweise nimmt man eine ziemlich
kleine Menge Hy#droxyd, z. B. 3 bis io Gewichtsprozent, so daß das Gemisch
so wenig hygroskopisch wird, daß es bei der Verpackung in Papiersäcken genügend
haltbar bleibt.
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Vorzugsweise besteht das Erzeugnis aus einem Gemisch eines pulverförmigen
Stoffes auf der Basis von Kohlenstoff, der verschiedene Oxyde oder andere Verunreinigungen
enthält. Es kann dies Naturgraphit oder Anthrazit sein, dessen Kohlenstoffgehalt
4o bis 85 Gewichtsprozent sein kann, und ein Hydroxyd von alkalischem Metall,
kaustischer Soda oder Pottasche, beispielsweise in Form von Körnern, dünnen Blättern
oder einer sehr konzentrierten Lauge.
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In diesem Falle kann sich das Hydroxydverhältnis dadurch steigern,
daß ein Teil der kaustischen Soda Verunreinigungen bindet. Dieses Verhältnis kann
zwischen 5 und 25 Gewichtsprozent liegen.
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Zum Gebrauch wird das fertige Pulver mit Wasser verdünnt, beispielsweise
im Gewichtsverhältnis von i bis 2 Teile Wasser auf i Teil Pulver.
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Der so vorbereitete Anstrich kann vorzugsweise mittels eines Zerstäubers
oder auf irgendeine andere Art. auf die Formen- oder Kokillenwände aufgebracht werden.
Durch Verdampfung verliert das erzielte Häutchen rasch das Verdünnungswasser und
enthält nur mehr die nützlichen Elemente, welche das anfängliche Pulver bildeten.
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In dem Falle, in dem das Gemisch Oxyde oder andere Verunreinigungen
enthält, reagiert das alkalische Hydroxyd beim Wasserzusatz mit diesem und verursacht
deshalb eine Verwitterung dieser Konglomerate. Ausgehend von einer Korngröße, die
einem Sieb von 6ooo Maschen pro Quadratzentimeter entspricht, erhält man eine weitere
Verringerung der Korngröße, die auf mechanischem Wege nur unvollkommen zu erreichen
und sehr kostspielig wäre. Man erhält vielmehr Kohlenstoffkörner einer äußersten
Feinheit, die kolloiden Micellen (kolloide Zerteilung in kolloidaler Lösung) gleichen.
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Die so erzielten Kohlenstoffteilchen erfüllen um so leichter die Poren
der Gußkokille, je feiner sie sind. Die Wanderung des Kohlenstoffes der Gußkokille
in das niedriger gekohlte Gießgut wird somit vermieden und die Kokillen haltbarer
gemacht.
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Die Anstrichbestandteile, die nach und nach beim Steigen des Stahlbades
in der Form oder Kokille mit dem flüssigen Stahl in Berührung kommen, nehmen an
den Reinigungsreaktionen des Bades an seiner Peripherie teil und vermeiden außerdem
die genannten Oberflächenfehler des Blockes.
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Die alkalischen Salze oder deren Verbindungen, die mit dem Kohlenstoff
das Anstrichhäutchen bilden, sind leicht schmelzbar und verursachen deshalb die
genannten Oberflächenwirbel. Diese lösen die an der Formoberfläche beim Füllen haftengebliebenen
Verunreinigungen los und lassen sie nach oben steigen. In gleicher Weise verschwinden
an der Kokillenwand anhängende Metallspritzer. Die bekannten Hautfehler, wie nichtmetallische
Einschlüsse, Hautblasen, Schuppen usw., werden auf diese Weise mit völliger Sicherheit
beseitigt.
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Im Falle der Verwendung eines Natriumhydroxydes und Naturgraphits,
das Kieselsäure, Tonerde und verschiedene andere Verunreinigungen enthält, vereinigt
sich NAOEI in jedem Pulverkorn, und zwar teilweise oder gänzlich, mit Si02 in Form
von SiO.Na.' und zwar infolge seiner Affinität mit diesem Bestandteil. Dies erklärt
die Zerteilung jedes Kornes bei seiner Verdünnung mit Wasser.
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Bei Berührung mit dem Bad aus gegossenem Metall, beispielsweise Stahl,
spaltet sich SiO.Na2 in S'02 und Na20, und selbst wenn der Stahl dazu neigt, an
den Kokillenwänden #hängenzubleiben, bildet sich unweigerlich ein Häutchen von SiO3Fe
oder Si 03 Mri, das, sich von der Wand losmachend, das Anhaften des gegossenen
' Nletalls vermeidet und an der Peripherie der Badfläche zur Bildung einer
sehr leicht flüssigen und sehr schmelzbaren Schlacke beiträgt, wobei alle anderen
Verunreinigungen mit eingeschlossen werden, die sich im oberen Bereiche des Blockes
vollständig ausscheiden, und zwar in dem Teil, der als Schrott zu betrachten ist.
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Die Gegenwart des Anstrichk-ohlenstoffes, der sich nicht in die Kokillenwände
einverleibt hat, verursacht die Bildung von CO.
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Die Reaktionen sind: i. C + Na, 0 = 2 Na +CO,' oder
2. Fe,C+ Na,0=2 Na+3 Fe+CO". Diesen Reaktionen folgen, wenn Schwefel vorhanden ist,
die nachstehend genannten entschwefelten Reaktionen: 3. Fe S + 2 Na
= Na, S + Fe, 4. Mn S + 2 Na = Na, S + Mn.
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Unlösliches Na2S wird in der reinigenden Schlacke, die sich nach oben
ausscheidet, mit fortgerissen.
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Dieser entschwefelnden Wirkung kann evtl. eine entphosphorisierende
Reaktion folgen, die durch Na OH bei Berührung des Stahlbades entsteht. Beispiele
für Zusammensetzungen des Erzeugnisses nach der Erfindung Beispiel I Man zermalnit
reinen Kohlenstoff sehr fein, beispielsweise Elektrodenabfälle, so daß das zermahlene
Erzeugnis durch ein Sieb von io ooo Maschen pro Quadratzentimeter geht. Dann mischt
man den so zermalmten Kohlenstoff innigst mit feinen Schuppen aus kaustischer Soda,
die schon pulverisiert sein kann, und zwar in den folgenden angenäherten Gewichtsverhältnissen:
C = 95 Gewichtsprozent, NaOH = 5 Gewichtsprozent.
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Das so erhaltene pulverige Erzeugnis wird mit Verdünnungswasser im
Gewichtsverhältnis von i Teil des Gemisches mit i oder 2 Teilen Wasser geknetet,
so daß man ein Anstrichmittel erhält,
das so leichtflüssig ist,
daß es beispielsweise mit einem Spritzapparat aufgetragen werden kann.
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B ei sp iel II Der gekohlte Ausgangsstoff ist ein graph#itierter Anthrazit,
der ungefähr folgende Gewichtszusammensetzung besitzt:
Dieser graphitierte Anthrazit wird auf eine Feinlieit für ein Sieb von 6400 Maschen
pro Quadratzentimeter gemahlen. Man nimmt
93 g dieses so erhaltenen Pulvers
und mischt es sorgfältig in einem Mischer mit
7 g kaustischer Soda, die in
der geringst notwendigen Menge Wasser, praktisch mit ungefähr gleichem Gewicht,
gelöst ist. Die Sodalösung wird beispielsweise als feiner Regen in das entsprechend
bewegte Pulver eingebracht. Die Sodaauflösung findet kurz vor ihrer Einführung in
den Mischer statt, so daß die erzeugte Auflösungswärme die erhaltene Gemischinasse
genügend austrocknet, damit letztere ohne Gefahr eingelagert und selbst in Papiersäcken
verpackt werden kann.
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Bei diesem Verarbeitungsbeispiel sind die Verhältnisse der verwendeten
Soda so gewählt, daß der erhaltene Anstrich zerreibbar und wenig schmelzbar ist
und daß die oberflächliche Turbulenz verhiltnismäßig vermindert ist.
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Dieser Anstrich ist besonders für den Fall des direkten Gusses eines
weichen, unberuhigten Stahls oder auch in der Gußgießerei als Gießschwärze geeignet.
Er kann entweder dem grünen Sand oder dem trockenen ausgeglühten Sand beigegeben
werden. Er kann auch als flüssiger Anstrich als Gießschwärze verwendet werden.
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Beispiel III Man geht v#n den im Beispiel II genannten Rohstoffen
aus und handelt, wie in diesem Beispiel aus-,geführt, wobei aber 85 g des
gekohlten angegebenen Stoffes mit 15 g kaustischer Soda in' der geringst
notwendigen Menge Wasser gelöst verwendet werden.
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Unter diesen Bedingungen sind die Kieselsäure und Oxyde, die in dem
graphitierten Anthrazitpulver cnthalten sind, zum größten Teil mit der Soda verbunden,
ohne daß jedoch Alkali im Überschuß vorhanden ist, wenn das flüssige Metall mit
dem Anstrichhäutchen in Berührung kommt. Deshall) ist auch dieses Häutchen auf der
Wand anhaftender und elastischer, und man wird insbesondere im Fall eines gegossenen
Stahls bei Gespannguß oder für das überstreichen der Formenflächen für das Stahlformen
diesen Anstrich in einer dünnen Schicht verwenden.
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Beispiel IV Man geht von den Rohstoffen des BeispielsII aus, nimmt
aber 8o g graphitiertes Anthrazitpulver und 20 g kaustische Soda,
die in der geringst notwendigen Menge Wasser gelöst wird.
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Das erhaltene Erzeugnis enthält außer dem Kohlenstoff verschiedene
Verunreinigungen, Kieselsäure und Oxyde, die gänzlich mit der Soda verbunden sind,
und einen Alkaliüberschuß. Die Anstriche, die durch Auflösung dieses Erzeugnisses
erhalten werden, haben dank ihrem Alkaliüberschuß ausgezeichnete entphosphorisierende
und entschwefelnde Eigenschaften, die an der Blockperipherie, besonders im Falle
der dickflüssigen beruhigten Stähle von großer Klebrigkeit, wirksam werden.
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Beispiel V Man nimmt als gekohlten Ausgangsstoff einen graphitierten
Anthrazit, der folgende angenäherte Gewichtszusammensetzung besitzt:
Man nimmt 92
g dieses Stoffes, der wie der graphitierte Anthrazit des Beispiels
11 gemahlen wird, und setzt
8g kaustische Soda, die in der geringst
notwendigen Menge Wasser gelöst wird, zu.
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Der Anstrich enthält, wenn das Pulver mit Wasser gestreckt ist, außer
dem Kohlenstoff und verschiedenen Verunreinigungen einen Teil der Kieselsäure und
der Oxyde, die mit Soda verbunden sind, und einen Teil der Kieselsäure und der Oxyde
in nicht verbundenem Zustande.
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Wie in allen vorherigen Beispielen, hat dieser Anstrich die Eigenschaft,
eine Schicht zu bilden, auf der das gegossene Metall nicht haftenbleiben kann, und
er wird vorteilhaft verwendet, um die Schuppen, die durch das Bespritzen des Gußstahles
hervorgerufen werden, zu vermeiden. Er eignet sich demzufolge ganz besonders im
Falle des direkten Gusses eines unberuhigten Stahles, wobei man eine dickere Anstrichschicht
am unteren Teil der Kokille anträgt.
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Beispiel VI Man handelt wie im Falle des Beispieles V, wobei von demselben
graphitierten Anthrazit ausgegangen wird. Man mischt aber 8o g des genannten
Stoffes Mit 20g kaustischer Soda, die in der geringst notwendigen Menge Wasser
gelöst wird,
Dieses Sodaverhältnis entspricht einem stärkeren Angriff
der Soda und der Oxyde, die in dem gekohlten Ausgangsstoff enthalten sind. Deshalb
ergibt der nach der Verdünnung erhaltene Anstrich dieselben Eigenschaften wie im
Beispiel III; jedoch ist die oberflächliche Turbulenz, die bei Berührung mit dem
Bade hervorgerufen wird, vermindert, und die reinigen-de Wirkung nimmt zu. Der Anstrich
eignet sich im Falle eines beruliigten Stahlblockes, der in direktem Guß gegossen
wird. Beispiel VII Man nimmt 75g des graphitierten Anthrazits des Beispiels
V, den man Mit 25g kaustischer Soda, die in der geringst notwendigen Menge
Wasser gelöst wird, mischt. Nachdem man die Mischung sorgfältig gemischt und sie
in einem gleichen Wassergewicht verdünnt hat, erhält man einen Anstrich, der einen
Alkaliüberschuß enthält und dementsprechend vortreffliche entschwefelnde und entphosphorisierende
Eigenschaften infolge des Alkaliüberschusses besitzt. Allgemein-es zu den Beispielen
Das Pulver, das gemäß einem der Beispiele vorbereitet ist, wird im Augenblicke seiner
Verwendung in i oder 2 Teilen Wasser mit einem Pulverteil verdünnt. Wie oben angeführt,
sind die Graphitkörner dank dem Angriff des Konglomerats, bestehend aus Kohlenstoff,
Kieselsäure und Oxyden samt anderen Verunreinigungen durch Soda, von einer großen
Feinheit. Auch ist die Ausscheidung (Dekantierung) dieser Graphitkörner eine sehr
langsame, und wenn das so erhaltene Erzeu#gnis genügen#d zerrieben ist, ist der
Anstrich sehr homogen. Das Auftragen des Anstriches auf die Kokillenwände durch
einen Spritzapparat geschieht sehr rasch und ermöglicht die Erlangung eines homogenen
Häutchens, das sehr rasch trocknet, ohne daß eine Trennung des Ganzen erfolgt. Die
so überstrichenen Kokillen ermöglichen eine größere Gießzahl, ohne zu verschleißen,
und da die Kokille mit einem fortdauernden Häutchen ausgekleidet ist, erhält man
Blöcke, die eine schöne Haut zeigen, und zwar mit einem Minimum an Flächenfehlern.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die angegebenen Beispiele.
So kann man beispielsweise die Sodalauge durch eine Pottaschenlauge oder durch eine
konzentrierte Hydroxydlösung eines anderen alkalischen Metalls in stöchiometrischer
gleichwertiger Menge ersetzen. Man könnte sogar ein Hydroxyd eines alkalischen Metalls
in fester Form (körnig oder schuppig) ohne Wasserzusatz benutzen. Das Behandlungsverfahren
erfährt dabei keine Veränderung. Außerdem kann der gekohlte Ausgangsstoff nicht
nur Graphit oder graphitiertes Anthrazit sein; man kann beispielsweise von irgendeiner
Erdkohle oder Holzkohle ausgehen.