EP0116272B1 - Verfahren zur Herstellung eines silikose- und eisenfreien Strahlmittels für die Oberflächenbehandlung - Google Patents
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Classifications
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- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
- abrasives are used for the surface treatment, especially of austenitic steels, which are almost iron-free, such as aluminum oxide, zircon sand and glass beads.
- the iron oxide content is limited to a maximum of 0.1% by weight.
- the object of the invention is to enable the production of a further silicon-free and iron-free abrasive which is also particularly suitable for the surface treatment of austenitic steels and is not very expensive.
- the melting chamber slag granulate obtained in hard coal furnaces is to be used as the starting material.
- the melting chamber slag granules are comminuted to the desired grain size before the resulting raw material with a total iron content of at most about 7% by weight, in the present mainly in the form of iron silicate and iron aluminate, is essentially freed from the iron present in metallic form by magnetic separation becomes.
- Magnetic separation in which a thin raw material layer is preferably passed over magnetic drums, can be carried out in one or more stages depending on the layer thickness and the grain size distribution present; in many cases, a single-stage magnetic separation is sufficient to achieve or fall below the required metallic iron content of at most 0.1% by weight.
- the surprising result achieved with the proposed method is that the above-mentioned maximum proportion of metallic iron can be maintained with the specified, less complex measures, although the total iron content of the raw material present after comminution is several times the factor 10 greater than the maximum proportion to be observed.
- the surface effect achieved by means of the blasting agent can be adjusted by changing the grain size distribution of the blasting agent; a lower roughness depth can be achieved in particular by reducing the maximum permissible grain size.
- the process can in particular be carried out in such a way that the desired grain fractions are sieved off only after magnetic separation; However, it is also possible to screen the raw material before carrying out the magnetic separation and to separate the resulting grain fractions from one another using suitable magnetic separators. Grain screening can take place, in particular, in the fractions that comply with the regulation according to DIN 8201 for aluminum oxide.
- the method can in particular also be carried out in such a way that the melt chamber slag granules are comminuted into a raw material with a grain size of at most 0.25 mm before magnetic separation (claim 2); the melting chamber slag granulate is preferably comminuted as a raw material to a grain size which is predominantly in the range between 0.06 and 0.25 mm (claim 3).
- An expedient development of the method according to the invention consists in that the layer of raw material subjected to magnetic separation has a thickness of at most five times, preferably two to three times, the maximum grain size (claim 5).
- the layer in question should be set as thin as possible in order to be able to carry out the deposition of metallic iron as effectively as possible and, if possible, already in a single deposition stage.
- the layer thickness can be adjusted in particular by suitable coordination between the amount of comminuted raw material fed in and the speed of the magnetic separator (s).
- the abrasive produced from hard coal furnaces according to the teaching of the invention using melting chamber slag granules has the following typical chemical composition; the individual components are each given in% by weight:
- the particle size distribution of the abrasive is as follows:
- the abrasive therefore consists of approximately 70% grains in the range between 0.5 mm and 0.1 mm.
- an abrasive of the listed composition has a significantly larger total iron content than, for example, zircon sand used for comparison (total iron content only about 0.2% by weight), its use for blasting stainless steels on these does not lead to extraneous rust formation if the melt chamber slag granulate serving as the starting material , which has been converted into a sufficiently comminuted raw material, the metallic iron is essentially removed beforehand by magnetic separation.
- the manufacturing method according to the invention described at the outset can in particular be further developed in that the raw material is additionally subjected to a drying process at a suitable point in time, in particular also simultaneously with or after the magnetic deposition.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Zur Zeit werden für die Oberflächenbehandlung insbesondere von austenitischen Stählen ausschließlich Strahlmittel eingesetzt, die wie Elektrokorund, Zirkonsand und Glasperlen nahezu eisenfrei sind. Der Eisenoxidanteil ist dabei begrenzt auf höchstens 0,1 Gew.-%.
- Aus «Stahl und Eisen" 75 (1955), Seiten 1115 bis 1117, ist es bereits bekannt, Strahlmittel aus feuerfester Schlacke zu bestimmten Zwecken auf eine Korngröße auch unterhalb von 0,5 mm zu zermahlen. Durch den Zerkleinerungsvorgang wird dabei bereits der Endzustand des Strahlmittels hinsichtlich Zusammensetzung und Eigenschaften herbeigeführt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines weiteren silikose- und eisenfreien Strahlmittels zu ermöglichen, welches ebenfalls insbesondere zur Oberflächenbehandlung von austenitischen Stählen geeignet und wenig kostenaufwendig ist. Als Ausgangsmaterial soll das in Steinkohlenfeuerungen anfallende Schmelzkammerschlackengranulat Verwendung finden.
- Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Danach findet die Zerkleinerung des Schmelzkammerschlackengranulats auf die gewünschte Korngröße statt, bevor das dabei entstandene Rohmaterial mit einem Gesamteisengehalt von höchstens etwa 7 Gew.-%, vorliegend überwiegend in Form von Eisensilikat und Eisenaluminat, durch Magnetabscheidung im wesentlichen von dem in metallischer Form vorliegenden Eisen befreit wird.
- Die Magnetabscheidung, bei welcher eine dünne Rohmaterialschicht vorzugsweise über Magnettrommeln geführt wird, kann je nach der Schichtdicke und der vorliegenden Korngrößenverteilung ein- oder mehrstufig durchgeführt werden; in vielen Fällen ist bereits eine einstufige Magnetabscheidung ausreichend, um den erforderlichen Gehalt an metallischem Eisen von höchstens 0,1 Gew.-% zu erreichen oder zu unterschreiten. Das mit dem vorgeschlagenen Verfahren erzielte überraschende Ergebnis besteht darin, daß sich mit den angegebenen, wenig aufwendigen Maßnahmen der erwähnte Höchstanteil an metallischem Eisen einhalten läßt, obwohl der Gesamteisengehalt des nach Zerkleinerung vorliegenden Rohmaterials um das Mehrfache des Faktors 10 größer ist als der einzuhaltende Höchstanteil.
- Darüber hinaus haben Korrosionsversuche mit bestrahlten austenitischen Stählen erkennen lassen, daß die Behandlung mit dem auf diese Weise hergestellten eisenfreien Strahlmittel nicht zu einer Fremdrostbildung führt. Das nach der Lehre der Erfindung hergestellte Strahlmittel ist also geeignet, die eingangs erwähnten bekannten Strahlmittel zu ersetzen.
- Die mittels des Strahlmittels erzielte Oberflächenwirkung (Rauhtiefe der bestrahlten Oberfläche) kann dadurch angepaßt werden, daß die Korngrößenverteilung des Strahlmittels verändert wird; eine geringere Rauhtiefe kann insbesondere dadurch erzielt werden, daß die maximal zulässige Korngröße herabgesetzt wird.
- Das Verfahren kann insbesondere in der Weise durchgeführt werden, daß die gewünschten Kornfraktionen erst nach der Magnetabscheidung abgesiebt werden; es ist jedoch auch möglich, das Rohmaterial vor der Durchführung der Magnetabscheidung abzusieben und die dabei entstandenen Kornfraktionen getrennt voneinander über geeignete Magnetabscheider zu führen. Die Kornabsiebung kann insbesondere in den Fraktionen erfolgen, die der Vorschrift gemäß DIN 8201 für Elektrokorund entsprechen.
- Das Verfahren läßt sich insbesondere auch in der Weise ausführen, daß das Schmelzkammerschlackengranulat vor der Magnetabscheidung in ein Rohmaterial mit einer Korngröße von höchstens 0,25 mm zerkleinert wird (Patentanspruch 2); vorzugsweise wird das Schmelzkammerschlackengranulat als Rohmaterial auf eine Korngröße zerkleinert, die überwiegend im Bereich zwischen 0,06 bis 0,25 mm liegt (Patentanspruch 3).
- Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Rohmaterial, dessen Gesamteisengehalt vor der Magnetabscheidung nicht höher liegt als etwa 6, vorzugsweise 5,5 Gew.-% (Patentanspruch 4).
- Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die der Magnetabscheidung unterworfene Schicht Rohmaterial eine Dicke allenfalls in der Größenordnung der fünffachen, vorzugsweise der zweibis dreifachen, maximalen Korngröße aufweist (Patentanspruch 5).
- Allgemein gesprochen sollte die in Rede stehende Schicht möglichst dünn eingestellt werden, um die Abscheidung metallischen Eisens möglichst wirksam und möglichst bereits in einer einzigen Abscheidungsstufe vornehmen zu können. Die Schichtdicke kann insbesondere durch geeignete Abstimmung zwischen der Zuführmenge an zerkleinertem Rohmaterial und der Geschwindigkeit des bzw. der Magnetabscheider eingestellt werden.
- Das nach der Lehre der Erfindung unter Verwendung von Schmelzkammerschlackengranulat aus Steinkohlenfeuerungen hergestellte Strahlmittel weist die folgende typische chemische Zusammensetzung auf; die einzelnen Bestandteile sind dabei jeweils in Gew.-% angegeben:
- Die Korngrößenverteilung des Strahlmittels ist die folgende:
- Das Strahlmittel besteht also zu etwa 70% aus Körnungen im Bereich zwischen 0,5 mm und 0,1 mm.
- Obwohl ein Strahlmittel der aufgeführten Zusammensetzung einen erheblich größeren Gesamteisenanteil aufweist als beispielsweise zum Vergleich benutzter Zirkonsand (Gesamteisenanteil nur etwa 0,2 Gew.-%), führt seine Verwendung zum Strahlen von nichtrostenden Stählen an diesen nicht zur Fremdrostbildung, wenn dem als Ausgangsmaterial dienenden Schmelzkammerschlackengranulat, welches in ein ausreichend zerkleinertes Rohmaterial umgewandelt worden ist, vorher durch Magnetabscheidung das metallische Eisen im wesentlichen entzogen wird.
- Das eingangs geschilderte erfindungsgemäße Herstellverfahren kann insbesondere dadurch weiter ausgestaltet sein, daß das Rohmaterial zu einem geeigneten Zeitpunkt, insbesondere auch gleichzeitig mit oder nach der Magnetabscheidung, zusätzlich einem Trocknungsvorgang unterworfen wird.
- Das unter Verwendung des Schmelzkammerschlackengranulats hergestellte Strahlmittel ist auch silikosefrei, da es einen Si02- bzw. Quarzgehalt von etwa 0,4 bis 0,5% aufweist. Zulässig ist ein Gehalt an freier, kristalliner Kieselsäure = Quarz bis zu 2%.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines silikose- und eisenfreien Strahlmittels für die Oberflächenbehandlung, insbesondere von austenitischen Stählen, mit einer Korngröße von höchstens 0,5 mm aus von Steinkohlenfeuerungen stammendem zerkleinertem Schmelzkammerschlackengranulat mit einem Gesamteisengehalt von höchstens etwa 7 Gew.-%, vorliegend überwiegend in Form von Eisensilikat und Eisenaluminat, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung des Schmelzkammerschlackengranulats auf die gewünschte Korngröße vorgenommen wird, bevor das Rohmaterial durch Magnetabscheidung auf einen Gehalt an metallischem Eisen von höchstens 0,1 Gew.-% eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzkammerschlackengranulat vor der Magnetabscheidung in ein Rohmaterial mit einer Korngröße von höchstens 0,25 mm zerkleinert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzkammerschlackengranulat vor der Magnetabscheidung als Rohmaterial auf eine Korngröße zerkleinert wird, die überwiegend im Bereich zwischen 0,06 bis 0,25 mm liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamteisengehalt des Rohmaterials vor der Magnetabscheidung nicht höher liegt als etwa 6, vorzugsweise 5,5 Gew.-%.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Magnetabscheidung unterworfene Schicht Rohmaterial eine Dicke allenfalls in der Größenordnung der fünffachen, vorzugsweise der zwei- bis dreifachen, maximalen Korngröße aufweist.
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