ES2576085T3 - Aditivo de fundición constituido sobre la base de grafito - Google Patents
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Abstract
Aditivo de fundición, que comprende un grafito microcristalino o amorfo finamente molido, que tiene un tamaño medio de partículas D50 de menos que 100 μm.
Description
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DESCRIPCION
Aditivo de fundicion constituido sobre la base de grafito
El invento se refiere a un aditivo de fundicion, a una mezcla de material de moldeo, que contiene el aditivo de fundicion, a un molde de fundicion constituido a base de un material de moldeo refractario granular, que contiene el aditivo de fundicion, asf como a la utilizacion del molde de fundicion para la colada de metales.
La mayor parte de los productos de la industria del hierro y del acero asf como de la industria de los metales no ferreos pasan, para la primera conformacion, por unos procesos de fundicion: En este caso, los materiales lfquidos fundidos, los metales no ferreos y respectivamente los metales no ferreos son transformados en unos objetos determinados geometricamente con unas determinadas propiedades como piezas de trabajo. Para la conformacion de las piezas moldeadas por colada se deben producir en primer lugar unos moldes de colada muy complicados para la recepcion de la masa fundida. El molde de colada constituye en lo esencial un molde negativo de la pieza moldeada por colada que se ha de producir. En tal caso, las cavidades en el interior de la pieza moldeada por colada se reproducen mediante unos nucleos o machos, mientras que la limitacion exterior de la pieza moldeada por colada es reproducida por unos moldes. Los moldes de colada se componen de un material de moldeo refractario, por ejemplo una arena cuarzosa, cuyos granos, despues del desmoldeo, son unidos mediante un agente aglutinante apropiado, con el fin de garantizar una suficiente resistencia mecanica del molde de colada. Para la produccion de moldes de colada se utiliza por lo tanto un material de moldeo refractario, que es reunido en primer lugar con un apropiado agente aglutinante. La mezcla de material de moldeo obtenida a partir del material de moldeo y del agente aglutinante se presenta de manera preferida en una forma capaz de escurrirse, de manera tal que ella puede ser introducida y llenada en un molde hueco apropiado y consolidada allf Mediante el agente aglutinante se produce una firme coherencia entre los granos del material de moldeo, de modo tal que el molde de colada adquiere la necesaria estabilidad mecanica. Para los machos se utilizan con frecuencia unos agentes aglutinantes organicos, que despues de la conformacion se endurecen mediante una reaccion qrnmica, que es iniciada por ejemplo mediante un gaseo con aminas. En los ultimos tiempos se estan utilizando cada vez mas unos agentes aglutinantes inorganicos constituidos sobre la base de un vidrio soluble para la produccion de los machos. En el presente caso, no obstante, se debe de procurar que los machos, despues de la colada, se descompongan de nuevo para formar una fina arena. Para los moldes se utiliza la mayor parte de las veces una arcilla como agente aglutinante. En el presente caso tienen importancia en particular las bentonitas sodicas a causa de su buena capacidad de absorcion de agua y su capacidad de expansion. Con el fin de conseguir un efecto aglutinante suficiente, la arcilla debe de tener una determinada humedad. El efecto aglutinante de la arcilla se desarrolla por medio de la compactacion de la mezcla de material de moldeo.
Al efectuar la colada se introduce un metal lfquido en la cavidad del molde de colada. Al establecerse el contacto con el molde de colada, el metal lfquido es enfriado bruscamente y forma un casquete de borde relativamente estable, dentro de la cual es recibido luego el metal lfquido.
Con el fin de conseguir una reproduccion lo mas exacta que sea posible de la forma de la pieza de colada preestablecida por la cavidad del molde de colada, y de evitar la necesidad de un tratamiento posterior de la pieza moldeada por colada, se debe de garantizar que el metal lfquido no penetre en el material poroso del molde de colada. En caso contrario se obtiene una superficie aspera, que debe ser tratada posteriormente con el fin de eliminar por ejemplo la arena adyacentemente sinterizada. Si el metal penetra mas profundamente en el molde de colada, de manera tal que se encierre arena en la pieza moldeada por colada, se habla de mineralizaciones que pueden hacer inutil a la pieza de colada.
Con el fin de obtener por lo tanto una superficie satisfactoria de la pieza moldeada por colada, la superficie del molde de colada debe de ser hermetizada frente al metal. Al mismo tiempo, sin embargo, la superficie de la cavidad de colada debe de ser todavfa tan permeable que unos productos gaseosos, que se ponen en libertad al establecerse el contacto del metal y del molde de colada por medio del metal caliente, por ejemplo el vapor de agua, puedan desprenderse hacia fuera a traves del molde de colada y no pasen al metal lfquido.
Por lo tanto se provee a la cavidad del molde de colada con frecuencia de un apresto de acabado. Este es una suspension de componentes inorganicos finamente molidos en un disolvente apropiado, en la mayor de los casos agua o un alcohol, que se aplica sobre la pared de la cavidad del molde de colada. La aplicacion del apresto necesita sin embargo una etapa de trabajo por separado. Otra posibilidad de cerrar los poros del molde de colada frente a la cavidad de colada consiste en la utilizacion de agentes formadores de carbono brillante. Como agentes formadores de carbono brillante se utilizan por ejemplo una hulla molida o unas resinas sinteticas o naturales. Al producirse el contacto con el metal lfquido, estos materiales se descomponen en la atmosfera, que entonces es fuertemente reductora, poniendose en libertad fragmentos de compuestos organicos de bajo peso molecular. Estos compuestos organicos gaseosos se condensan sobre la superficie de los granos del material de moldeo refractario y forman una delgada capa de carbono. La capa de carbono modifica el comportamiento de mojadura de las masas fundidas metalicas frente a la arena cuarzosa e impide esta manera que el metal lfquido penetre entre los granos del material de moldeo refractario dentro de la pared del molde de colada.
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Los componentes volatiles organicos, formados al efectuar la colada a partir de los agentes formadores de carbono brillante, tienen en parte sin embargo una alta toxicidad. Esto es valido en particular para unos compuestos aromaticos volatiles, tales como benceno y unos hidrocarburos polidclicos condensados en mayor grado, que permanecen dentro del material de moldeo. Estas sustancias toxicas constituyen un peligro en el sitio de trabajo y por lo tanto deben de ser recogidas. Puesto que ellas no pueden ser simplemente entregadas al medio ambiente, el aire de escape debe de ser tratado posteriormente y por ejemplo quemado posteriormente. Por lo tanto se intenta poner a disposicion unas mezclas de materiales de moldeo, en las cuales la emision de sustancias toxicas sea lo mas pequena que resulte posible.
En el documento de solicitud de patente internacional WO 98/50181 se describen unos aditivos para arenas de moldeo, que contienen carbon activo. El carbon activo se puede formar in situ tambien durante el proceso de collada. Las arenas de moldeo que estan mezcladas con tales aditivos emiten durante la colada pequenas cantidades de compuestos organicos volatiles. Con el fin de poder producir in situ el carbon activo, la arena de moldeo es mezclada con un mineral que contiene acido humico, pudiendo haberse anadido al mineral que contiene acido humico tambien un carbon activo o un grafito. Como mineral que contiene acido humico se emplea preferiblemente una leonardita. El mineral que contiene acido humico, asf como los aditivos que contienen carbono o grafito, tienen preferiblemente un tamano de partfculas de menos que 1.000 pm, de manera preferida de menos que 105 pm y de manera particularmente preferida menos que 74 pm, con el fin de evitar defectos superficiales en las piezas moldeadas por colada. La proporcion del mineral que contiene acido humico, que se anade a la arena de moldeo, se escoge de manera preferida en el intervalo de 0,1 a 10 % en peso, de manera preferida de 0,1 a 2 % en peso, de manera particularmente preferida de 0,25 a 0,5 % en peso, referida al peso total de la arena de moldeo y de los aditivos. En los ejemplos se describe una mezcla, que contiene grafito y leonardita. El grafito no emite compuestos organicos de ningun tipo. El grafito contenido en la mezcla, segun la idea de los inventores, debe de ser activado por el lignito o respectivamente por la leonardita durante la colada, de manera tal que el grafito activado absorba una proporcion sorprendentemente alta del benceno emitido a partir de la leonardita oxidada.
En el documento de solicitud de patente alemana DE 10 2007 027 621 A1 se describe un procedimiento para la produccion de una arena para machos y/o moldes para finalidades de fundicion. En este caso se mezcla un material de moldeo refractario mineral con un agente aglutinante inorganico, por ejemplo una bentonita, asf como con un aditivo inorganico de expansion. Como aditivo inorganico de expansion se puede utilizar por ejemplo grafito expandido. Como otro aditivo inorganico, la arena para machos o respectivamente moldes puede contener tambien un grafito macrocristalino. A la arena de moldeo no se le anade ningun aditivo organico. De acuerdo con las ideas de los inventores, el grafito expandido cierra durante la colada los poros que han quedado en el molde de colada, con lo que se puede disminuir la aspereza de la superficie moldeada por colada. Por lo demas el aditivo de expansion actua como un agente de adsorcion, de manera tal que se aglutinan los aceites de separacion, los materiales condensados o el benceno, que se ponen en libertad durante el moldeo por colada. Mediante el aditivo de expansion estallan durante la colada los puentes de agente aglutinante que se han formado entre granos de arena individuales, de manera tal que el molde de colada, despues del moldeo por colada, se descompone para dar una arena fina. La granulacion de las partfculas de la mezcla es escogida preferentemente entre 5 y 500 pm, de manera particularmente preferida entre 10 y 200 pm. El diametro medio de granos puede estar situado por ejemplo en aproximadamente 65 pm. Una tal mezcla previa inorganica se obtiene mezclando de antemano el agente aglutinante inorganico y el aditivo de expansion inorganico. Luego la mezcla puede ser anadida al puesto de moldeo. La granulacion del aditivo de expansion es escogida preferiblemente en el intervalo de 10 nm a 3.000 nm. El diametro medio de granos debe de estar situado en aproximadamente 1 pm.
En el documento WO 03/066253 A1 se describe un procedimiento para la produccion de una arena de moldeo para finalidades de fundicion que es conducida en particular en circuito cerrado. En este caso, a la arena de fundicion se le anade un material poroso incapaz de hincharse en agua, que dispone de una superficie espedfica muy alta. Unos materiales como ejemplo son silicatos con estructuras de armazon o tectosilicatos, piedra pomez, alofano, imogolita, kieselgur, paligorskita, sepiolita, tierra de diatomeas asf como arcillas tratadas con un acido y/o con calor. Como otros materiales aditivos se pueden anadir a la arena de moldeo complementariamente tambien productos de carbono tales como agentes formadores de carbono brillante.
Se anaden un polvo fino de hulla o grafito. Mediante la adicion de grafito se debe de conseguir una absorcion mejor y mas rapida del agua por medio del material no hinchable o respectivamente de la bentonita. Ademas, mediante la adicion de grafito se mejora la capacidad de la arena de moldeo para fluir.
En el documento de solicitud de patente europea EP 0 279 031 A1 se describe un procedimiento para la aceleracion de la adsorcion de agua por la bentonita, en particular como un material aditivo para arenas de moldeo. Para ello, a la bentonita se le anade un grafito. En el caso del grafito utilizado puede tratarse de un grafito natural o un grafito electrico/sintetico.
En el documento DE 32 46 324 A1 se describen unas arenas de moldeo de fundicion que como aditivos comprenden unos materiales que contienen carbono, los cuales se distinguen por una pequena proporcion de componentes volatiles. Como material que contiene carbono se utiliza de manera preferida un mineral con grafito, en particular un
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grafito natural que ha sido liberado de componentes minerales. Alternativamente, se pueden emplear tambien grafitos sinteticos. El tamano de partfculas se escoge de manera preferida mas pequeno que 1 mm, de manera particularmente preferida mas pequeno que 0,15 mm.
En el documento EP 0 337 080 A2 se describe un procedimiento para la produccion de moldes de colada a partir de una arena de moldeo aglutinada con una arcilla. En este caso, se produce en primer lugar un molde a partir de una arena de moldeo, que en lo esencial esta libre de agentes formadores de carbono brillante y de componentes organicos descomponibles piroltticamente. Sobre aquellas superficies del molde que entran en contacto con el metal colado se aplica entonces un apresto de acabado, que contiene los usuales componentes inorganicos refractarios y que en lo esencial esta libre de componentes organicos descomponibles pirolfticamente. Como componentes inorganicos refractarios se pueden utilizar por ejemplo arcillas, talco, cuarzo, mica, silicato de zirconio, magnesita, silicato de aluminio y chamota (arcilla refractaria). En un sentido mas amplio, como componentes inorganicos se pueden utilizar tambien un grafito o respectivamente un coque. El tamano de partfculas de los componentes inorganicos refractarios es de menos que 75 pm y esta situado de manera preferida por debajo de aproximadamente 60 pm. Hacia valores inferiores no se establece ningun lfmite para el tamano de las partfculas. Por ejemplo, el tamano de las partfculas primarias en el caso de la bentonita y del caolm puede llegar hasta aproximadamente 0,1 pm, estando situado, por ejemplo en el caso de la bentonita, un maximo de las partfculas primarias en la region de aproximadamente 1 pm.
En el documento de patente britanica GB 357.126 se describe un agente de separacion o desmoldeo en forma de polvo que contiene carbono, que es aplicado durante la produccion a un molde de colada sobre la superficie de la cavidad del molde. El material que contiene carbono puede comprender un macho a base de grafito, que esta impregnado con un residuo polimerico en alto grado que repele al agua que se forma por ejemplo en el caso de la destilacion de una resina.
En el documento de patente de los EE.UU. US 4.314.744 se describe un agente aglutinante basado en un vidrio soluble para la produccion de machos, que contiene un dioxido de silicio amorfo, mediante el cual se facilita la descomposicion de los machos despues de la colada. Con el fin de facilitar la descomposicion de los machos, a la mezcla de material de moldeo se le pueden anadir tambien unos materiales que contienen carbono, tales como unas resinas, una pez o un carbon activo. El grafito se menciona solamente de modo marginal con el fin de revestir la superficie de los machos. De esta manera puede ser aumentada la superficie de los metales o respectivamente la estabilidad en almacenamiento de los machos. No se entra en detallas sobre el tamano de granos de grafito.
En el documento WO 99/28064 se describe una composicion lfquida, que durante la colada del metal produce carbono brillante. La composicion comprende en un soporte acuoso unas partfculas de un agente formador de carbono brillante, no siendo este carbon. El grafito se describe solamente como un posible aditivo, por ejemplo con el fin de mejorar la capacidad de la arena de moldeo para fluir. No se menciona el tamano de partfculas o respectivamente la cristalinidad del grafito. Asimismo, un experto en la especialidad no puede deducir ninguna indicacion acerca de la idoneidad del grafito microcristalino finamente molida de la descripcion.
En el documento DE 19 52 357 A1 se describe una adicion para masas de moldeo como reemplazo de polvos finos de carbon para formacion de carbono brillante en moldes de colada, consistiendo la adicion en un material sintetico termoplastico en una forma no espumada como carbono polimerizado no sustituido, en particular un poliestireno, en un tamano de partfculas mas pequeno que 0,3 mm. La utilizacion de grafito, en particular en una forma microcristalina molida no se describe en ese documento DE 19 52 357 A1. Puesto que el grafito propiamente dicho no es ningun agente formador de carbono brillante, el documento DE 19 52 357 A1, apartana a un experto en la especialidad tambien de la utilizacion, que se describe en la solicitud, de un grafito finamente molido como reemplazo del carbono brillante.
En el documento DE 30 17 119 A1 se describe un procedimiento para la produccion de una arena de moldeo para finalidades de fundicion de hierro, que se compone de una arena cuarzosa, una bentonita y agua, conteniendo la arena de moldeo un agente formador de carbono brillante, con el fin de evitar la combustion incipiente del hierro lfquido junto a la superficie de la arena de moldeo. El agente formador de carbono brillante es anadido a la mezcla en forma de un material aglomerado suspendido en un lfquido, que tiene un tamano de partfculas de aproximadamente 0,5 a 5 mm. Como agente formador de carbono brillante se utiliza por ejemplo un polvo fino de hulla finamente molido. Para la aglomeracion, este se puede mezclar con otro polvo que contiene carbono, que no contenga ningun agente formador de carbono brillante. Son apropiados para ello, por ejemplo, polvo fino de carbon de madera, polvo fino de coque, serrrn de madera, polvo fino de turba o polvo fino de antracita. El grafito no es mencionado como posible componente. Tambien en el presente contexto es valido lo que ya se ha dicho en el caso acerca del documento DE 19 52 357 A1. El experto en la especialidad no puede ser conducido al objeto de la solicitud por el documento DE 30 17 119 A1, puesto que el grafito propiamente dicho no es ningun agente formador de carbono brillante y solamente adquiere correspondientes propiedades mediante una molienda muy fina, de manera tal que puede servir como reemplazo de un agente formador de carbono brillante.
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La utilizacion de un grafito esta en s^ muy ampliamente propagada en la industria de la fundicion. En particular, por motivos de costos se emplean sin embargo unos polvos de grafito de grano relativamente grueso. Asf, el grafito es utilizado por ejemplo como un material refractario para la produccion de filtros destinados a la filtracion de un metal lfquido, en particular aluminio. Tambien se utiliza grafito para la produccion de moldes refractarios.
La emision de sustancias toxicas durante la colada sigue siendo, a pesar de los progresos alcanzados en los ultimos tiempos, un problema constante y la disminucion de estas emisiones sigue siendo una meta que debe perseguida constantemente y en todos los aspectos de la colada.
El invento se establecio por lo tanto en la mision de poner a disposicion unos medios que hagan posible una reduccion adicional de la emision de sustancias toxicas durante la colada.
El problema planteado por esta mision se resuelve con un aditivo de fundicion que tiene las caractensticas de la reivindicacion 1 de esta patente. Unas formas de realizacion preferidas son objeto de las reivindicaciones de patente dependientes.
En el marco de los trabajos de desarrollo para buscar alternativas ecologicas se ha comprobado que el modo de accion del grafito puede ser aumentado muy considerablemente, cuando este grafito es puesto a disposicion en una forma lo mas finamente molida que sea posible. Sin querer estar vinculados a esta teona, los autores del invento parten del hecho de que las partfculas de grafito, a causa de su muy pequeno tamano envuelven al grano del material de moldeo refractario, en particular a la arena de moldeo, y por consiguiente modifican persistentemente las propiedades superficiales del material de moldeo refractario, en particular su mojabilidad por un metal lfquido. Asf, con ayuda de unos experimentos, se puede comprobar que el grado y la magnitud de adhesiones de arena a la pieza moldeada por colada despues del desmoldeo se pueden disminuir manifiestamente, cuando la arena de acuerdo con el invento habfa sido envuelta con una delgada capa de grafito. El resultado es en este caso tanto mejor cuanto mas finamente hubiera sido molido el grafito.
La uniformidad del envolvimiento con grafito del material de base del molde refractario se muestra por ejemplo en el caso de la determinacion del grado de blancura. Unas investigaciones con microscopio de los materiales de base de moldeo refractarios envueltos con grafito muestran que el envolvimiento con grafito es tanto mas uniforme cuando mas bajo resulta el grado de blancura. Esto se puede explicar por el hecho de que una gran parte de la radiacion luminosa irradiada al efectuar la determinacion del grado de blancura es adsorbida por el grafito.
Mediante el invento se pone a disposicion por lo tanto un aditivo de fundicion que comprende un grafito finamente molido, microcristalino o amorfo, que tiene un tamano medio de partfculas D50 de menos que 100 pm y preferiblemente un tamano medio de cristalitos de menos que 90 nm.
De acuerdo con otra forma de realizacion, el grafito finamente molido tiene un tamano medio de partfculas D90 de menos que 200 mm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 50 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 40 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 30 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 20 pm y de acuerdo con todavfa otra forma de realizacion de menos que 10 pm.
De acuerdo con otra forma de realizacion, el grafito finamente molido tiene un tamano medio de partfculas D10 de menos que 5 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 3 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 2 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 1 pm y de acuerdo con todavfa otra forma de realizacion de menos que 0,8 pm.
De por sf, la distribucion de las partfculas de grafito puede ser muy amplia, puesto que la proporcion finamente dividida es suficiente como para observar el efecto, observado conforme al invento, de una evitacion de mineralizaciones. De acuerdo con una forma de realizacion, la relacion D90/D10 es de menos que 20, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 15, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 10, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 8 y de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 6.
Como un tamano medio de partfculas D50 se entiende un tamano en el que un 50 % de las partfculas son mas grandes y un 50 % de las partfculas son mas pequenas que el valor de D50. De modo correspondiente, por un tamano medio de partfculas D90 se entiende un valor en el que un 90 % de las partfculas son mas pequenas y un 10 % de las partfculas son mas grandes. Por un tamano medio de partfculas D10 se entiende un valor en el que un 10 % de las partfculas son mas pequenas y un 90 % de las partfculas son mas grandes. El valor de D50 y todos los otros valores Dx para la descripcion de la distribucion de los tamanos de partfculas estan referidos al volumen de las muestras.
La distribucion de tamanos de las partfculas puede ser monomodal o puede comprender tambien varios maximos y ser por ejemplo bimodal. Es esencial que este contenida en el aditivo de grafito una proporcion suficiente de
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partfculas de grafito con un diametro de menos que 20 pm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 10 pm, con el fin de obtener el efecto observado conforme al invento.
La distribucion de tamanos de las partfculas corresponde de acuerdo con una forma de realizacion a una distribucion de Gauss. La desviacion tipica desde el valor de D50 es, de acuerdo con una forma de realizacion, de menos que 15 pm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 10 pm y de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 8 pm. El tamano de partfculas es determinado en tal caso como el valor medio de la dimension de las partfculas en las tres direcciones del espacio. Un procedimiento apropiado para la determinacion de la distribucion de tamanos de partfculas o respectivamente de los tamanos medios de partfculas D90, D50, D10 es por ejemplo la difractometna con rayos laser.
Como ya se ha explicado, se observan en la pieza moldeada por colada unas adherencias de arena o sin sinterizaciones adyacentes de arena que son tanto mas pequenas cuanto mas finamente dividido este el grafito contenido en el aditivo de fundicion. De acuerdo con una forma de realizacion, por lo tanto, se prefiere que el tamano medio de partfculas D50 sea de menos de 50 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion adicional de menos que 20 pm. De acuerdo con una forma de realizacion, el tamano medio de partfculas D50 es de menos que 10 pm, y de acuerdo con otra forma de realizacion el tamano medio de partfculas D50 es de menos que 5 pm.
El grafito puede ser molido mediante procedimientos usuales hasta llegar a un tamano medio de partfculas D50 de aproximadamente 1 pm. Si el tamano medio de partfculas D50 debe ser disminuirlo a unos valores de menos que 1 pm, esto significa un alto gasto para los dispositivos necesarios asf como un alto consumo de tiempo hasta que se alcance el pequeno tamano de partfculas deseado. De acuerdo con una forma de realizacion esta previsto por lo tanto que el tamano medio de partfculas D90, sea de mas que 1 pm. Sin embargo, de por sf tambien es posible utilizar un grafito con un tamano de partfculas D90 de menos que 1 pm. La molienda del grafito se ejecuta entonces sin embargo de manera diffcil y costosa, por lo que unos motivos economicos se oponen a la utilizacion de un grafito tan finamente molido.
El grafito contenido en el aditivo de fundicion tiene preferiblemente un pequeno tamano medio de cristalitos. El tamano medio de cristalitos se puede determinar por ejemplo a partir de la anchura media de valores mitad de los reflejos del diagrama de difraccion de rayos X. El tamano medio de cristalitos es preferiblemente de menos que 90 nm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 80 nm, de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 70 nm y de acuerdo con todavfa otra forma de realizacion de menos que 50 nm. De acuerdo con una forma de realizacion el tamano medio de cristalitos del grafito esta situado en el intervalo de 20 a 45 nm.
De acuerdo con otra forma de realizacion se utiliza un grafito microcristalino o amorfo, es decir que el grafito genera unos reflejos muy anchos en el diagrama de difraccion de rayos X.
El concepto de "grafito amorfo" designa aqrn a un grafito microcristalino con un tamano extremadamente pequeno de los cristalitos, que muestra tambien unos reflejos muy anchos en el diagrama de difraccion de rayos X, de manera tal que la determinacion del tamano de cristalitos a partir del diagrama de rayos X puede estar vinculada con un error relativamente grande. La transicion entre un grafito microcristalino y un grafito amorfo es por lo tanto fluida. Como grafito amorfo se puede designar por ejemplo tambien a un grafito natural. Un grafito natural puede contener minerales secundarios asf como algunas impurezas, con lo cual se dificulta la determinacion de un tamano de cristalitos. Los conceptos de "grafito amorfo" y "grafito microcristalino" se utilizan por lo demas de un modo ampliamente sinonimo.
De acuerdo con una forma de realizacion, el grafito es puesto a disposicion en forma de una suspension acuosa. Se ha mostrado que unas sinterizaciones adyacentes de la arena a la pieza moldeada por colada se pueden disminuir todavfa manifiestamente cuando el grafito es anadido, no en forma seca sino en forma de una suspension acuosa, al material de moldeo refractario granular, en particular arena cuarzosa. El grafito esta contenido en la suspension preferiblemente en una proporcion comprendida entre 20 y 50 partes en peso por 100 partes en peso de la suspension. En particular, cuando se utiliza en el aditivo de fundicion un grafito muy finamente dividido, por ejemplo un grafito que tiene un tamano medio de partfculas D50 de menos que 10 pm, se prefiere que la suspension contenga unos agentes auxiliares del dispersamiento, con el fin de conseguir una mojadura completa de las partfculas de grafito. Mediante la utilizacion de agentes auxiliares del dispersamiento se consigue obtener unas suspensiones de grafito con una alta proporcion de grafito junto con unas viscosidades comparativamente bajas. Se ha mostrado tambien que el agente auxiliar del dispersamiento tiene influencia sobre el resultado del moldeo por colada, es decir sobre la cantidad de la arena sinterizada adyacentemente a la pieza moldeada por colada. Unos apropiados agentes auxiliares del dispersamiento son, por ejemplo, unos agentes tensioactivos anionicos o no ionicos. Unos preferidos agentes tensioactivos anionicos son por ejemplo unas sales de metales alcalinos de acidos policarboxflicos. Unos agentes auxiliares del dispersamiento no ionicos preferidos son por ejemplo compuestos etoxilados de alcoholes grasos. Un apropiado agente auxiliar del dispersamiento no ionico es por ejemplo el Pluronic® PE 10400 de la entidad BASF SE. Referido a la proporcion seca de grafito, los agentes auxiliares del dispersamiento estan contenidos en la suspension en una proporcion de 2 a 10 % en peso.
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Junto a unos agentes auxiliares del dispersamiento se pueden haber anadido a la suspension tambien unos aditivos reguladores de la viscosidad. Unos apropiados aditivos reguladores de la viscosidad son por ejemplo unos poliacrilatos de alto peso molecular o unos agentes espesantes naturales, tales como xantano o un eter de celulosa. Un apropiado aditivo regulador de la viscosidad es por ejemplo una bentonita sodica. Mediante la adicion de agentes espesantes se impide de una manera muy eficaz una sedimentacion de grafito durante el almacenamiento. Referido a la porcion seca del grafito, los agentes espesantes estan contenidos en la suspension preferiblemente en una proporcion de menos que 10 % en peso, de acuerdo con una forma de realizacion en una proporcion de menos que 5 % en peso. Con el fin de obtener un efecto suficiente, el agente espesante esta contenido de acuerdo con una forma de realizacion en una proporcion de por lo menos 0,5 % en peso, de acuerdo con otra forma de realizacion en una proporcion de por lo menos 1 % en peso y de acuerdo con todavfa otra forma de realizacion en una proporcion de mas que 2 % en peso, en cada caso referida a la proporcion seca de grafito. En el caso de la utilizacion de aditivos organicos reguladoras de la viscosidad la adicion ulterior de fungicidas o respectivamente biocidas es conveniente.
Para los moldes se emplean como material de moldeo refractario de manera preferida unas arenas aglutinadas con arcillas, en particular unas arenas cuarzosas. De acuerdo con una forma de realizacion esta previsto que al aditivo de fundicion se le haya anadido una bentonita. La bentonita, en particular una bentonita sodica o una bentonita calcica puede corresponder total o parcialmente a la cantidad de agente aglutinante que se utiliza en una mezcla de material de moldeo para la produccion de moldes de colada aglutinados con arcilla. Esta forma de realizacion del aditivo de fundicion de acuerdo con el invento hace posible, en el caso de la produccion de una mezcla de material de moldeo, incorporar el agente aglutinante bentonita y el grafito finamente molido al mismo tiempo en el material de moldeo refractario, que en la mayor parte de las veces es arena cuarzosa, el aditivo de fundicion contiene con una forma de realizacion una mezcla mtima de bentonita y un grafito finamente molido, de manera preferida microcristalino o amorfo, de manera tal que en el caso de la produccion de una mezcla de material de moldeo se anaden al mismo tiempo la bentonita, que eventualmente actua como agente aglutinante, y el grafito finamente molido, preferiblemente microcristalino o amorfo, y al mezclar se distribuyen uniformemente en el material de moldeo refractario granular, en particular una arena cuarzosa.
La proporcion del grafito microcristalino o amorfo finamente molido, referida al aditivo de fundicion anhidro, se escoge en este caso, de acuerdo con una forma de realizacion, en un valor mayor que 1 % en peso, de acuerdo con otra forma de realizacion en el intervalo de 2 a 20 % en peso, y de acuerdo con todavfa otra forma de realizacion en el intervalo de 5 a 15 % en peso. La bentonita es anadida asimismo preferiblemente en una forma finamente molida. De acuerdo con una forma de realizacion la bentonita tiene un tamano de partfculas D100 de menos que 300 pm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 200 pm. El tamano medio de partfculas D50 de la bentonita es escogido preferiblemente mas pequeno que 100 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion mas pequeno que 80 pm. De acuerdo con una forma de realizacion el tamano medio de partfculas D50 de la bentonita se escoge mas grande que 10 pm, de acuerdo con otra forma de realizacion mas grande que 20 pm. La anchura de la distribucion de tamanos de partfculas puede ser ajustada dentro de amplios lfmites. La desviacion tfpica desde el valor de D50 es, de acuerdo con una forma de realizacion, de menos que 50 pm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 30 pm. La proporcion de la bentonita, referida al aditivo de fundicion anhidro, se escoge preferiblemente mas pequena que 99 % en peso, de acuerdo con una forma de realizacion situada en el intervalo de 98 a 80 % en peso y de acuerdo con otra forma de realizacion en el intervalo de 95 a 85 % en peso.
Como bentonita se utiliza preferiblemente una bentonita alcalina, de modo particularmente preferido una bentonita sodica. Por el concepto de una bentonita alcalina, en particular una bentonita sodica, se entiende una bentonita que contiene por lo menos 40 %, preferiblemente por lo menos 50 %, de modo particularmente preferido de por lo menos 60 % en peso de la capacidad intercambiadora de cationes en forma de iones de metales alcalinos, en particular iones de sodio intercambiables.
En el caso de la forma de realizacion que se acaba de describir, la bentonita utilizada para la produccion de una mezcla de material de moldeo puede estar contenida completamente en el aditivo de fundicion. De acuerdo con otra forma de realizacion, sin embargo, se puede proceder tambien de modo tal que este contenida en el aditivo de fundicion solamente una parte de la bentonita que actua como agente aglutinante en la mezcla de material de moldeo y que la cantidad restante de la bentonita se anada por separado al material de moldeo refractario granular. En este caso, la proporcion relativa de la bentonita en comparacion con el grafito finamente molido se puede escoger mas pequena, de manera tal que la proporcion del grafito finamente molido en el agente aglutinante anhidro puede adoptar unos valores entre 1 y 99 % en peso. En particular, en el caso de la utilizacion en una suspension de grafito la bentonita, en particular la bentonita sodica, puede actuar tambien como un agente espesante que impide una sedimentacion de las partfculas de grafito durante el almacenamiento. Puesto que la bentonita sodica, ya en pequenas proporciones, actua espesando fuertemente, la proporcion de la bentonita, calculada como peso en seco, en la suspension se escoge preferiblemente en el intervalo de 1 a 10 % en peso. En el caso de esta forma de realizacion, la bentonita es empleada preferiblemente en la relacion ponderal de 10 : 1 a 1 : 10 con relacion al grafito.
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De acuerdo con una forma preferida de realizacion, esta previsto que el aditivo de fundicion se ponga a disposicion en forma de un granulado. Para esto, el grafito microcristalino o amorfo finamente molido y eventualmente otros componentes del aditivo de fundicion, por ejemplo una bentonita, en particular una bentonita sodica o bentonita calcica, se pueden mezclar por ejemplo mtimamente y luego moldear a la forma de un granulado. El grafito finamente molido, en esta forma de realizacion, esta distribuido preferiblemente de manera homogenea en el volumen del grano del granulado.
Un granulado, a causa de su capacidad de escurrirse, se puede dosificar de manera muy sencilla y exacta.
El diametro medio D50 de los granos del granulado se escoge, de acuerdo con una forma de realizacion, entre 0,05 y 5 mm, de acuerdo con otra forma de realizacion entre 0,1 y 3 mm. La distribucion de tamanos del granulado se puede determinar por ejemplo mediante un analisis granulometrico por tamizado. Los datos de la distribucion de tamanos del granulado se refieren en cada caso al volumen de la muestra. El granulado puede presentar una estrecha distribucion de tamanos. La desviacion tfpica desde el valor de D50 es, de acuerdo con una forma de realizacion, de menos que 1 mm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 0,5 mm.
El granulado se puede producir con unos dispositivos usuales. Un dispositivo es por ejemplo un plato de nodulizacion o un mezclador intensivo.
De acuerdo con una forma de realizacion, esta previsto que el granulado se ejecute con un grano muy fino y preferiblemente tenga un diametro medio D50 de menos que 1 mm. Un tal granulado fino se puede producir por ejemplo mediante una desecacion por atomizacion. Para esto se puede producir por ejemplo una suspension que tiene preferiblemente una proporcion de 20 a 45 % en peso de un grafito finamente molido. Una tal suspension se produce preferiblemente con ayuda de un equipo de agitacion que cizalla muy fuertemente. Como la fase lfquida de la suspension se utiliza preferiblemente agua. A la suspension se le pueden anadir todavfa otros componentes del agente auxiliar de fundicion, por ejemplo una bentonita, en particular una bentonita sodica o una bentonita calcica, que al mismo tiempo puede actuar tambien como agente aglutinante para el granulado.
De acuerdo con otra forma de realizacion, la suspension puede contener tambien un agente aglutinante organico, por ejemplo un eter de celulosa, un poli(alcohol vimlico), unos almidones o unas dextrinas solubles en agua caliente o fna. La proporcion del agente aglutinante, referida al grafito seco, se escoge preferiblemente en el intervalo entre 1 y 10 % en peso.
La suspension puede ser secada entonces a continuacion en un usual secador por atomizacion en condiciones usuales.
El aditivo de fundicion se puede anadir dosificadamente con los dispositivos usuales al material de moldeo refractario y mezclarse con el. En el caso del aditivo de fundicion de acuerdo con el invento, por lo tanto, no es necesario modificar las secuencias de trabajo en el caso de la produccion del molde de colada.
De acuerdo con una forma de realizacion especialmente preferida, el aditivo de fundicion comprende un granulado de bentonita, que es revestido con el grafito finamente molido, preferiblemente microcristalino o amorfo. En el caso de esta forma de realizacion, por lo tanto, en primer lugar se produce un granulado de bentonita, para lo que se pueden utilizar unos dispositivos usuales. Sobre el granulado se puede aplicar luego el grafito finamente molido, preferiblemente microcristalino o amorfo. Esto puede efectuarse en unos mezcladores usuales. El grafito finamente molido, preferiblemente microcristalino o amorfo, puede ser anadido en forma seca al granulado de bentonita. Sin embargo, preferiblemente se procede de modo tal que el grafito microcristalino o amorfo finamente molido se anade en forma de una suspension al granulado de bentonita. La proporcion del grafito, referida al granulado seco, se escoge preferiblemente en el intervalo de menos que 20 % en peso. De acuerdo con una forma de realizacion, la proporcion del grafito microcristalino o amorfo finamente molido o en el granulado seco se escoge en un intervalo de 0,1 a 10 % en peso, de acuerdo con otra forma de realizacion en una proporcion de 1 a 5 % en peso.
De acuerdo con otra forma preferida de realizacion, esta previsto que el aditivo de fundicion, en particular cuando este se emplea en forma de un granulado, tenga una humedad situada en el intervalo de 15 a 35 % en peso. De esta manera, los componentes del aditivo de fundicion, en particular en el caso de la utilizacion como un granulado, en el caso la produccion de la mezcla de material de moldeo se pueden dispersar de manera muy rapida y eficiente en el material de moldeo refractario. Si se escoge una humedad de menos que 10 % en peso, se aumenta manifiestamente el penodo de tiempo de mezcladura en el caso de la produccion de la mezcla de material de moldeo, de modo tal que sufre menoscabo la rentabilidad del proceso. Por otra parte, si se utiliza un aditivo de fundicion, que tiene una humedad muy alta, por ejemplo una humedad de mas que 40 % en peso, el aditivo de fundicion adquiere una pegajosidad alta, de manera tal que puede aparecer la formacion de grumos en el mezclador. Una distribucion uniforme del grafito en el material de moldeo refractario granular, en particular, en el caso de una presencia simultanea de bentonita, exige entonces muy largos penodos de tiempo de mezcladura. El contenido de humedad del aditivo de fundicion, en particular cuando este se pone a disposicion en forma de un granulado, se
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puede ajustar por ejemplo mediante el contenido de agua de la suspension de grafito, que se utiliza de acuerdo con una forma de realizacion para la produccion del granulado. La suspension acuosa de grafito se puede emplear en tal caso directamente como agente de granulacion o la humedad del granulado se ajusta, revistiendo con la suspension acuosa de grafito al granulado de bentonita que previamente se ha producido.
De por sf, el grafito finamente dividido puede reemplazar completamente a los agentes formadores de carbono brillante utilizados en las actuales mezclas de materiales de moldeo. De acuerdo con una forma de realizacion, el aditivo de fundicion no contiene por lo tanto ningun agente formador de carbono brillante.
Sin embargo, tambien es posible reemplazar por el grafito finamente dividido solamente a una parte de los compuestos que contienen carbono, que usualmente estan contenidos en mezclas de materiales de moldeo como agentes formadores de carbono brillante. De acuerdo con una forma de realizacion, esta previsto que el aditivo de fundicion comprenda un portador de carbono, preferiblemente un portador de carbono finamente molido. El portador de carbono tiene de acuerdo con una forma de realizacion un tamano medio de partfculas D50 de menos que 300 pm, de acuerdo con una forma de realizacion un tamano medio de partfculas D50 de menos que 200 pm. De acuerdo con una forma de realizacion, el portador de carbono tiene preferiblemente un tamano medio de partfculas D50 de por lo menos 20 pm. De acuerdo con una forma de realizacion, la desviacion tfpica desde el valor de D50 es de menos que 100 pm, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 60 pm, y de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 30 pm. Como portador de carbono se utilizan preferiblemente unos agentes formadores de carbono brillante. De acuerdo con una forma de realizacion el portador de carbono se escoge entre el conjunto de carbono, coque y carbon activo. Preferiblemente la proporcion del portador de carbono, referida al grafito seco, se escoge en el intervalo de 10 a 100 % en peso, de acuerdo con otra forma de realizacion en el intervalo de 20 a 80 % en peso.
De acuerdo con una forma de realizacion ,el aditivo de fundicion se compone en lo esencial de un grafito finamente molido y una bentonita. "En lo esencial" significa que el aditivo de fundicion seco, es decir anhidro, comprende menos que 5 % en peso, de manera preferida menos que 2,5 % en peso y de acuerdo con otra forma de realizacion de menos que 1 % en peso de otros componentes. Otros componentes son por ejemplo los agentes dispersantes ya mencionados o tambien unas impurezas.
De acuerdo con otro aspecto, el invento se refiere a la utilizacion de un grafito microcristalino o amorfo finamente molido como aditivo de fundicion, en particular para la produccion de moldes de colada. Las propiedades del grafito ya fueron descritas mas arriba con referencia al aditivo de fundicion. De manera especialmente preferida, el grafito finamente molido se utiliza en forma de una suspension.
De acuerdo con otro aspecto, el invento se refiere a una mezcla de material de moldeo, que contiene un material de moldeo refractario granular asf como el aditivo de fundicion mas arriba descrito. Como material de moldeo refractario granular se pueden utilizar de por sf todos los materiales de moldeo que son usuales en el sector de la tecnica de fundicion. En particular, para la produccion de moldes se utiliza preferiblemente una arena cuarzosa. El material de moldeo refractario granular tiene un tamano de granos como el que se utiliza usualmente para la produccion de moldes de colada. El material de moldeo refractario granular tiene preferiblemente un tamano de partfculas situado en el intervalo de 0,05 a 1 mm, preferiblemente de 0,1 a 0,7 mm. El ajuste de los tamanos de partfculas se puede efectuar por ejemplo mediante tamizado o clasificacion. El aditivo de fundicion esta distribuido uniformemente en la mezcla de material de moldeo. La proporcion del grafito finamente molido, preferiblemente microcristalino u amorfo, se escoge, referida al peso en seco de la mezcla de material de moldeo, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 2 % en peso y de acuerdo con una forma de realizacion en el intervalo de 0,2 a 1,0 % en peso.
De acuerdo con una forma de realizacion, la mezcla de material de moldeo contiene una arcilla como agente aglutinante, siendo preferida una bentonita sodica. De acuerdo con una forma de realizacion, la proporcion del agente aglutinante (absolutamente seco) en particular de una bentonita sodica es, referida a la mezcla seca de materiales de moldeo entre 5 y 15 % en peso, de acuerdo con una forma de realizacion entre 6 y 10 % en peso.
De acuerdo con una forma de realizacion, la mezcla de material de moldeo contiene, junto con el grafito, menos que 2 % en peso, de acuerdo con otra forma de realizacion menos que 1 % en peso de un portador de carbono, en particular, de un agente formador de carbono brillante. De acuerdo con una forma de realizacion la mezcla de material de moldeo esta libre de agentes formadores de carbono brillante. Los datos porcentuales se refieren al peso de la mezcla de material de moldeo.
Para la produccion del grafito finamente molido, preferiblemente microcristalino o amorfo, tal como el que esta contenido en el aditivo de fundicion, se puede utilizar en sf cualquier grafito microcristalino o amorfo. El tamano medio de cristalitos del grafito utilizado como material de partida puede ser, de acuerdo con una forma de realizacion de menos que 90 mm y de acuerdo con otra forma de realizacion es de menos que 60 nm. De acuerdo con una forma de realizacion el tamano medio de cristalitos del grafito empleado como material de partida esta situado entre 15 y 45 nm. Para la molienda del grafito se pueden utilizar unos dispositivos usuales. Unos molinos apropiados son por ejemplo unos molinos de chorros de aire. El modo de accion del grafito se hace tanto mejor cuanto mas bajo sea
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el tamano de las partfculas. Con el fin de obtener un grafito con un tamano de partfculas de menos que 5 pm, se muele el grafito preferiblemente en estado humedo. La molienda puede efectuarse en tal caso tambien en multiples etapas. Por ejemplo, el grafito se puede moler en primer lugar en seco hasta un tamano medio de partfculas D50 de menos que 1O0 pm, preferiblemente de menos que 20 pm, y luego en otra etapa en humedo. Unos formas preferidas de realizacion del grafito ya fueron descritas mas arriba.
Al aditivo de fundicion se le pueden anadir otros componentes. En tal caso es particularmente preferido que el grafito se ponga a disposicion en forma de una suspension. La suspension se puede obtener directamente, moliendo el grafito por ejemplo en humedo y diluyendo eventualmente la suspension que se ha obtenido entonces, de manera tal que la suspension tiene una proporcion de preferiblemente 20 a 50 partes en peso de grafito por 100 partes en peso de la suspension.
A la suspension se le pueden anadir de acuerdo con una forma de realizacion unos agentes dispersantes. Estos pueden ser anadidos tambien ya durante la molienda. Unos apropiados agentes dispersantes son por ejemplo agentes tensioactivos anionicos o no ionicos. Unos agentes tensioactivos dados a modo de ejemplo ya se describieron mas arriba. Los agentes dispersantes se anaden a la suspension preferiblemente en una proporcion de 2 a 10 % en peso, referida al grafito seco.
Ademas se pueden anadir tambien agentes espesantes, que impiden un hundimiento de las partfculas de grafito durante el almacenamiento. Unas apropiadas sustancias ya se explicaron mas arriba.
De acuerdo con una forma preferida de realizacion, el aditivo de fundicion contiene una bentonita, en particular una bentonita sodica o bentonita calcica. La bentonita puede ser anadida por ejemplo a la suspension de grafito o la suspension de grafito puede ser anadida a una bentonita en forma de polvo, en particular una bentonita calcica, siendo ajustada la humedad de la mezcla, de acuerdo con una forma de realizacion, de tal manera que a partir de la mezcla se puede producir por ejemplo un granulado. Por una bentonita calcica se entiende una bentonita que contiene por lo menos 40 %, de manera preferida por lo menos 50 % y de acuerdo con una forma de realizacion por lo menos 60 % de la capacidad intercambiadora de cationes como iones de calcio intercambiables.
De acuerdo con una forma de realizacion, en particular una bentonita sodica o una bentonita calcica se transforma en primer lugar en un granulado. Tal como ya se ha explicado esto puede efectuarse con dispositivos usuales, por ejemplo con un plato de nodulizacion o mediante un mezclador intensivo. El granulado no debena tener una resistencia mecanica demasiado alta. En el caso de la produccion del granulado por lo tanto, la bentonita se carga preferiblemente con una energfa mediana. Por ejemplo la bentonita puede ser dispuesta previamente en un mezclador turbulento intensivo y a continuacion se puede anadir dosificadamente el agua con un numero de revoluciones preferiblemente maximo del aparato arremolinador. Un apropiado mezclador intensivo es por ejemplo el modelo R08 de la entidad Eirich. La cantidad del agua se escoge referida a la bentonita empleada, preferiblemente en el intervalo de 20 a 30 % en peso. Al continuar moviendose los platos rotatorios y el dispositivo arremolinador, en el transcurso de aproximadamente 30 segundos hasta 5 minutos se forma un granulado uniforme. A continuacion el granulado es separado por tamizado preferiblemente hasta el tamano deseado. Un tamiz apropiado tiene por ejemplo una anchura de mallas de 2 mm. La fraccion separada por tamizado puede luego ser secada en un horno de desecacion hasta llegar a la deseada humedad, por ejemplo hasta una humedad situada en el intervalo de 10 a 20 % en peso.
Al granulado, que eventualmente tambien puede ser todavfa secado previamente, se le anade entonces de acuerdo con una forma de realizacion la suspension de grafito. Esto puede efectuarse por ejemplo directamente en el mezclador intensivo, anadiendo la suspension de grafito sobre el granulado puesto en movimiento, por ejemplo introduciendo la suspension en un chorro directo en el recipiente de mezcladura del mezclador intensivo.
Despues del proceso de revestimiento el granulado puede ser secado con el fin de ajustar una humedad situada en el intervalo mas arriba indicado. De acuerdo con una forma preferida de realizacion, sin embargo, el contenido de agua de la suspension o respectivamente la humedad del granulado de bentonita es ajustado antes del revestimiento con el grafito de manera tal que el granulado de bentonita revestido con grafito despues del revestimiento no tiene que ser secado, con el fin de ajustar el contenido de humedad. Si se procede de acuerdo con esta forma de realizacion se obtiene un granulado, que en el caso de la produccion de la mezcla de material de moldeo se puede distribuir muy facilmente y con rapidez en el material de moldeo refractario.
De acuerdo con otro aspecto, el invento se refiere a un molde de fundicion a base de un material de moldeo refractario granular que contiene el aditivo de fundicion mas arriba descrito. El molde de fundicion esta estructurado preferiblemente como un molde, es decir como la parte del molde de fundicion que reproduce el contorno exterior de la pieza moldeada por colada.
La produccion del molde de fundicion se efectua de un modo de por sf usual. El aditivo de fundicion conforme al invento es anadido mediando movimiento al material de moldeo refractario granular, utilizandose como material de
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moldeo refractario preferiblemente una arena cuarzosa. El aditivo de fundicion se anade preferiblemente en una porcion al material de moldeo refractario de modo tal que la mezcla de material de moldeo contenga una proporcion de grafito finamente dividido situada en el intervalo de 0,1 a 2 % en peso, referida a la mezcla seca de materiales de moldeo. A la mezcla de material de moldeo se le anade preferiblemente, en particular una bentonita, preferiblemente una bentonita sodica. La proporcion de la arcilla se escoge en un intervalo usual. De acuerdo con una forma de realizacion, la proporcion de la arcilla en la mezcla de material de moldeo es de 5 a 15 % en peso, referida al peso en seco de la mezcla de material de moldeo. La mezcla de material de moldeo tiene un contenido usual de humedad. De acuerdo con una forma de realizacion la mezcla de material de moldeo tiene un contenido de agua situado en el intervalo de 2 a 4 % en peso.
Para la produccion del molde de colada, la mezcla de material de moldeo es anadida a una caja de molde correspondiente y es consolidada de una manera usual. Se efectua luego un montaje conjunto del molde de colada, pudiendose incorporar en la cavidad de colada eventualmente todavfa unos machos. Asimismo, el molde de colada puede ser provisto de modo usual con un sistema de afluencia para el metal lfquido asf como con unos alimentadores.
Por lo demas, el invento se refiere a la utilizacion del molde de fundicion para el moldeo por colada de metales. El molde de fundicion conforme al invento puede reemplazar a todos los moldes de fundicion que se conocen hasta ahora. Es apropiado tanto para el moldeo por colada de acero y de hierro asf como tambien para el moldeo por colada de metales no ferreos, por ejemplo para el moldeo por colada de aluminio. Despues de la colada la pieza moldeada por colada es desmoldeada de un modo usual. La arena de moldeo puede ser tratada de nuevo de modo usual y utilizada renovadamente para la produccion de moldes de colada.
El invento se explica en lo sucesivo, con ayuda de ejemplos asf como mediando referencia a las figuras anejas, con mayor exactitud. En tal caso muestran:
La Fig. 1: una curva de distribucion de tamanos de un grafito empleado en los ejemplos con un tamano medio de partfculas D50 de 10,78 pm;
La Fig. 2: una curva de distribucion de tamanos de un grafito empleado en los ejemplos con un tamano medio de partfculas D50 de 4,53 pm;
La Fig.3: una curva de distribucion de tamanos de un grafito empleado en los ejemplos con un tamano medio de partfculas D50 de 1,55 pm;
La Fig.4: una curva de distribucion de tamanos de un grafito empleado en los ejemplos con un tamano medio de partfculas D50 de 2,17 pm;
Metodos de medicion utilizados
Determinacion de la capacidad intercambiadora de cationes (CEC) y de las proporciones de cationes
Principio: la arcilla (por ejemplo una bentonita) se trata con un gran exceso de una solucion acuosa de NH4Cl, se separa por lavado y la cantidad de NH4+ que ha quedado sobre la arcilla se determina de acuerdo con Kjeldahl.
Me+ (arcilla)-+ NH4+ ^ NH4+ (arcilla)-+ Me+
(Me+ = H+, K+, Na+, 1/2 Ca2+, 1/2 Mg2+.... )
Aparatos: tamiz, 63 pm; matraz esmerilado de Erlenmeyer, 300 ml; bascula analftica; embudo de filtro Buchner con membrana, 400 ml; filtro de nitrato de celulosa, 0,15 pm (de la entidad Sartorius); armario de desecacion;
Refrigerante de reflujo; placa de calefaccion; unidad de destilacion, VAPODEST-5 (de la entidad Gerhardt, n° 6550); matraz aforado, 250 ml; AAS (espectrometna de absorcion atomica) de llama (FAAS)
Productos qmmicos: reactivo de Nessler de NH4Cl 2 N (de la entidad Merck, n° de artfculo 9028); solucion de acido borico, al 2 %; lejfa de sosa, al 32 %; acido clorlmdrico 0,1 N; solucion de NaCl, al 0,1 %; solucion de KCl, al 0,1 %.
Realizacion: 5 g de arcilla se tamizan a traves de un tamiz de 63 pm, y se secan a 110 °C. Despues de ello se pesan inicialmente con exactitud 2 g en la bascula analftica como pesada diferencial en el matraz esmerilado de Erlenmeyer y se mezclan con 100 ml de una solucion 2 N de NH4CL La suspension se hierve a reflujo durante una hora. En el caso de unas arcillas que tienen un gran contenido de CaCO3 se puede llegar a un desprendimiento de amomaco. En este caso se debe de anadir una solucion de NH4Cl durante tanto tiempo hasta que ya no se pueda percibir ningun olor a amomaco. Un control testigo adicional se puede llevar a cabo con un papel indicador humedo.
Despues de un penodo de tiempo de reposo de aproximadamente 16 h, la NH4+-arcilla se separa por filtracion a traves de un embudo Buchner con membrana y se lava con agua desionizada (aproximadamente 800 ml) hasta llegar a una amplia ausencia de iones. La deteccion de la ausencia de iones del agua de lavado se lleva a cabo para averiguar la presencia de iones de NH4+ con el reactivo de Nessler que es sensible para ello. El numero de lavados 5 puede hacer variar, dependiendo del tipo de arcilla, durante un penodo de tiempo entre 30 minutos y 3 dfas. La arcilla-NH4+ separada por lavado se saca desde filtro, se seca durante 2 h a 110°C se muele, se tamiza (tamiz de 63 pm) y nuevamente se seca durante 2 h a 110°C. Despues de esto, el contenido de NHg+ de la arcilla se determina de acuerdo con Kjeldahl.
Calculo de la CEC: la CEC de la arcilla es el contenido de NH4+, determinado mediante el metodo de Kjeldahl, de la 10 NH4+-arcilla (CEC de algunos minerales arcillosos, vease el anejo). Los datos se indican en meq/100 g de arcilla.
Ejemplo: Contenido de nitrogeno = 0,93 %;
Peso molecular: N = 14,0067 g/mol
0,93 x 1000
"C = 14.0067 = mcq/t0°8
CEC = 66,4 meq/100 g de NH4+- arcilla 15 Cationes intercambiados y sus proporciones:
Los cationes que se han puesto en libertad mediante el intercambio se encuentran dentro del agua de lavado (material filtrado). La proporcion y el tipo de los cationes monovalentes ("cationes intercambiables") se determinaron espectroscopicamente en el material filtrado de acuerdo con la norma DIN 38406, parte 22. Por ejemplo, para la determinacion de la AAS, el agua de lavado (material filtrado) se concentra por evaporacion, se transfiere a un 20 matraz aforado con una capacidad de 250 ml y se completa con agua desionizada hasta alcanzar la marca de medicion. Unas condiciones de medicion apropiadas para la FAAS se pueden tomar de las siguientes Tablas.
Tabla: Parametros para la determinacion de la FAAS
- Elemento
- Calcio Potasio Litio Magnesio Sodio Aluminio Hierro
- Longitud de onda (nm)
- 422,7 766,5 670,8 285,2 (202,6) 589,0 309,3 248,3
- Anchura de rendija (nm) :
- 0,2 0,5 0,5 0,5 0,2 0,5 0,2
- Tiempo de integr. (seg.) :
- 3 3 3 3 3 3 3
- Gases de llama :
- N2O/C2H2 Aire/C2H2 Aire/C2H2 N2O/C2H2 Aire/C2H2 N2O/C2H2 Aire/C2H2
- Comp. de fondo :
- No No no si no si no
- Tipo de medicion :
- conc. conc. conc. conc. conc. conc. conc.
- Tampon de ionizacion :
- KCl 0,1 % NaCl 0,1 % NaCl 0,1 % KCl 0,1 % KCl 0,1 % KCl 0,1 % -
- Posicion del quemador
- 15-20° - - - - - -
- Nivel de calibracion (mg/l)
- 1-5 mg/l 1-5 mg/l 2-10 mg/l 0,5-3 mg/l (5-40 mg/l) 1-5 mg/l 10-50 mg/l 1-5 mg/l
Calculo de los cationes:
25 Me - Valor (mg/l) x 100 x Dilucion
Me =____________________________= meq/100 g
4 x Pesada (en g) x Masa molecular (g/mol)
Masas moleculares (g/mol): Ca=20,040; K=39,096; Li=6,94; Mg=12,156; Na=22,990; A1=8,994; Fe=18,616 30 Determinacion del contenido de humedad:
El contenido de agua de los productos a 105°C se determina mediando utilizacion del metodo DIN/ISO-787/2.
Determinacion de la resistencia a la traccion en humedo, resistencia a la compresion en bruto de cuerpos moldeados
La resistencia a la traccion en humedo (NZF) asf como la resistencia a la compresion en bruto (DF) de los cuerpos moldeados se midio de acuerdo con la prescripcion de ensayo P38 de la Bund Deutscher Giesser (BDG).
Determinacion de la compresibilidad de la mezcla de moldeo
La determinacion de la compresibilidad de las mezclas de materiales de moldeo se midio de acuerdo con la prescripcion de ensayo P37 de la Bund Deutscher Giesser (BDG).
1. Produccion de mezclas de arenas de moldeo
5 En un mezclador arremolinador, modelo R 08 de la entidad Eirich, se disponen previamente 40 kg de arena cuarzosa F 32 (de Quarzwerke Frechen). Mediando agitacion se anaden a continuacion 500 - 600 ml de agua y se mezcla durante 15 segundos. A continuacion se anaden sucesivamente todos los otros aditivos y se mezcla durante 30 segundos. Despues de esto se ensaya la compresibilidad. Luego se anade dosificadamente tanta cantidad de agua que al final del ciclo de mezcladura se ajusta una compresibilidad de 45 %. Despues de haberse efectuado la 10 adicion dosificada posterior de agua se mezcla durante todavfa otros 60 segundos. La mezcla de arena de moldeo se saca del mezclador y se almacena durante 1 h a la temperatura ambiente en un tambor de material sintetico cerrable durante 1 h.
2. Produccion y colada del molde de arena en bruto
Despues del almacenamiento, la mezcla de arena de moldeo se moldea en una instalacion de prensado con 15 sacudimiento APM S1 de la entidad Kunkel & Wagner a traves de una placa de modelos con cuatro discos que tienen un diametro de 100 mm y una altura de 40 mm. Para esto se emplea una caja con las dimensiones he 350 mm x 310 mm x 100 mm. La caja superior y la caja inferior se montan conjuntamente a continuacion para formar un molde de colada. En un horno de crisol de induccion se funde una cantidad suficiente de hierro fundido con grafito laminar (GJL) con aproximadamente 3,5 % de C y a 1400 °C se introduce por colada durante un penodo de tiempo 20 de 10 -12 segundos dentro del molde de colada. La relacion de hierro a arena es de 1 : 3.
3. Determinacion de la cantidad de arena adyacentemente sinterizada
Despues de un penodo de tiempo de enfriamiento de 2 h se separan la caja superior y la caja inferior, y se saca el racimo de colada con las 4 piezas moldeadas por colada en forma de discos. El racimo de colada se deja caer a continuacion desde una altura de aproximadamente 1 m sobre un pavimento de piedra, separandose los discos 25 desde el sistema de tetones. A continuacion de ello, la arena adherida se retira completamente con un cepillo de material sintetico blando desde el lado inferior asf como desde toda la periferia de los discos, lo mas completamente que sea posible, de manera tal que solamente la superficie frontal tenga arena adherida. Para la determinacion de la cantidad de la arena adyacentemente sinterizada, esta superficie frontal se trata en primer lugar con un cepillo de material sintetico blando. Para esto el disco de hierro se coloca sobre un molino de mortero de la entidad Retsch 30 (tipo RMO), introduciendose entre la pieza moldeada por colada y el mortero de porcelana una tapa de material sintetico, que soporta el disco metalico. A continuacion se cepilla con una presion de apoyo de 0,07 N/cm2 y una velocidad de rotacion de 90 rpm (revoluciones por minuto) durante 30 segundos. De esta manera se garantiza que la arena descohesionada y no sinterizada adyacentemente sea retirada completa y uniformemente desde la superficie y no se determine como arena adyacentemente sinterizada.
35 Seguidamente el disco de hierro previamente tratado se introduce en un anillo metalico, siendo de 11 cm el diametro interior del anillo metalico. En el anillo metalico esta dispuesta, sobre una placa de base por debajo del disco de hierro, una esponja cortada en forma circular con una altura de 1 cm. A continuacion, la superficie de la muestra es cepillada con un cepillo limador del tipo 533 720 de la entidad LUX, que esta sujeto a traves de una pieza adaptadora en un agitador de laboratorio, durante un penodo de tiempo de 120 segundos a 70 rpm. El agitador de 40 laboratorio, que esta firmemente unido con el cepillo limador, esta unido a traves de una bisagra con un pedestal estable. Con ello la superficie del disco metalico es cargada con el peso propio del agitador, incluido el cepillo limador. A partir del peso propio del agitador, de aproximadamente 2,6 kg, y de la superficie de apoyo del cepillo limador sobre el disco de hierro de 10 cm resulta una presion de apoyo de 0,8 N/cm2 con la que es cargado el disco de hierro por el cepillo limador. La velocidad de rotacion del cepillo es de 70 rpm. A partir de la diferencia de peso del 45 disco de hierro antes y despues del ensayo de cepillado se establece gravimetricamente la parte de la arena que ya habfa sinterizado adyacentemente junto a la superficie metalica.
Con el fin de registrar completamente la arena adyacentemente sinterizada, la superficie frontal del disco de hierro es chorreada a continuacion durante 30 segundos con un granulado de acero (de 1,0 -1,6 mm).Tambien en este caso se determina la proporcion de la arena adyacentemente sinterizada mediante la diferencia de pesos antes y 50 despues del proceso de chorreo. La suma de las dos cantidades individuales de arena procedentes del ensayo de chorreo y del cepillo metalico proporciona la cantidad total de la arena adyacentemente sinterizada junto al lado frontal del disco de hierro.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
4. Determinacion de la resistencia a la traccion en humedo asi como de la resistencia a la compresion en humedo de las mezclas de arenas de moldeo (VDG Merkblatt P38)
Despues de acabar de mezclar y de un correspondiente penodo de tiempo de Mauk, el material de moldeo se ajusta a una compresibilidad de 45 % mediante ajuste del contenido de agua y se compacta con un martinete del tipo PRA de la entidad Georg Fischer con tres golpes de martinete para formar unos cilindros con un diametro de 50 mm y una altura de 50 mm. Con ayuda del ensayo del aparato de pruebas de resistencia mecanica del tipo PNZ de la entidad Georg Fischer se determina en 5 cuerpos de probeta la resistencia a la compresion en humedo y se forma el valor medio.
5. Medicion de la distribucion de tamanos de particulas de los grafitos empleados
Los grafitos se miden en el estado suministrado en un aparato de difraccion de rayos laser Mastersizer® 2000 de la entidad Malvern en una corriente de aire continua, en lo que se refiere a la distribucion de tamanos de partfculas (celda seca: Scirocco 2000). En el caso de una dispersion de grafito la medicion se efectua en una dispersion acuosa. Para esto la suspension se trata durante 30 segundos con ultrasonidos y a continuacion se mide en agua destilada (celda humeda: Hydro 2000 S). La medicion se lleva a cabo apoyandose en la norma ISO 13320 /DIN ISO 9276-1.
En el caso de la medicion en aire, la muestra se sopla a traves de la celda de medicion con ayuda de aire a presion (presion de aire: 2 bares). El penodo de tiempo de medicion es de 8 segundos. El calculo de la distribucion de tamanos de particulas se efectua de acuerdo con la teona de Fraunhofer.
En el caso de una medicion en una suspension acuosa, la muestra es suspendida en agua desionizada. Antes del comienzo de la medicion, la muestra es tratada durante 30 segundos con un dedo interno de ultrasonidos (intensidad: 50 %). El tratamiento con ultrasonidos es proseguido tambien durante la medicion (intensidad: 50 %). La muestra es bombeada a traves de la celda de medicion con una velocidad de bombeo de 2.000 rpm. La evaluacion se efectua de acuerdo con la teona de Mie, con un mdice de refraccion de 1,5295; y un mdice de absorcion: 0,1.
6. Determinacion de la cristalinidad de los grafitos empleados
Para la determinacion de la cristalinidad de los grafitos empleados se hace uso del reflejo 002-Reflex procedente del analisis de difraccion de rayos X. Con ayuda del difractometro de rayos X Philipps X'Pert se registra en una muestra de polvos con los siguientes parametros, el diagrama de difraccion de rayos X en el intervalo angular 2 0 de 10-40 °:
Intervalo angular (2 0) 10 -40 °
Amplitud de etapa 0,02°
Tiempo por etapa 5 s
Diafragma de divergencia (primario) 1 mm
Diafragma de rayo dispersado (secundario) 0,1 mm Monocromador (secundario)
El 002-Reflex que constituye el fundamento para el calculo del tamano de cristalitos aparece entre 26 y 27 2 0. Con este reflujo se calcula en primer lugar la anchura de valor mitad. A continuacion esta anchura de valor mitad se transfiere a la ecuacion de Scherrer para la calculo de la cristalinidad:
Lc
Lc cristalinidad/espesor [nm]
A longitud de onda CuKa = 0,154051 nm
K constante adimensional
AH anchura de valor mitad (FWHM) [rad]
© angulo de difraccion [rad].
Para el grafito se emplea como constante de Scherrer un valor de 0,89 ((Determination of the crystallinity of calcined and graphite cokes by X-ray diffraction [Determinacion de la cristalinidad de coques calcinados y de grafito por difraccion de rayos X, Abril de 1998, Vol. 123 (paginas 595-600))
AH (26) cos 9
7. Determinacion del grado de blancura de las mezclas de arenas de moldeo que contienen grafito
En primer lugar se produce como se ha descrito en el parrafo 1 la mezcla de material de moldeo que contienen grafito. A continuacion la mezcla todavfa humeda de materiales de moldeo se introduce prensando en el soporte de muestras del aparato de medicion del grado de blancura Gretag Macbeth CE 7000 A. Despues de esto el soporte de 5 muestras junto con el material de moldeo se seca durante 12 h a 110 °C. A continuacion de ello el soporte de muestras se incorpora en el aparato de medicion junto con el material de moldeo y se mide el grado de blancura de acuerdo con el metodo de TAPPI T 452 con una temperatura cromatica de 6500 °C y con un angulo de irradiacion de 10 °.
8. Molienda de grafito en un molino de chorros de aire.
10 La molienda en seco de los grafitos se efectuo en un molino de chorros de aire AFG 100 de la entidad Hosokawa con un clasificador ATP 50 conectado. El molino de chorros de aire esta equipado con una tobera de 2 mm. Mediante ajuste del numero de revoluciones del clasificador, de la presion de molienda y de la cantidad cargada se pudo ajustar entre 1,5 y 20 pm la distribucion media de tamanos de partfculas D50.
En las figuras 1 hasta 4 se muestran las distribuciones de tamanos de partfculas para diferentes grados de molienda 15 los correspondientes valores se recopilan en las Tablas 1a hasta 1d:
Tabla 1a: Proporciones de diferentes tamanos de partfculas en una muestra de grafito finamente molida; D10: 3,27 pm, D50: 10,78 pm, D90: 30,29 pm, D100: 321,89 pm, Medicion en aire (Fig. 1)
- 1 pm
- %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2
- 0,01
- 0,00 0,50 0,00 5,00 20,38 60,00 98,19 250,00 99,74
- 0,20
- 0,00 0,60 0,00 7,00 31,80 70,00 98,69 300,00 99,95
- 0,40
- 0,00 0,700 0,02 10,00 46,63 80,00 98,83 400,00 100,00
- 0,60
- 0,00 0,80 0,10 15,00 65,12 90,00 98,91 500,00 100,00
- 0,80
- 0,00 0,90 0,19 20,00 77,21 100,00 98,94 600,00 100,00
- 0,10
- 0,00 1,00 0,32 25,00 89,90 125,00 98,94 750,00 100,00
- 0,20
- 0,00 2,00 3,35 30,00 89,78 150,00 99,03 900,00 100,00
- 0,30
- 0,00 3,00 8,47 40,00 94,95 175,00 99,21
- 0,40
- 0,00 4,00 14,37 50,00 97,18 200,00 99,40
20 Tabla 1b: Proporciones de diferentes tamanos de partfculas en una muestra de grafito finamente molida;
D10: 1,10 pm, D50: 4,53 pm, D90: 14,90 pm, D100: 33,39 pm, Medicion en aire (Fig. 2)
- 1 pm
- %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2
- 0,01
- 0,00 0,50 1,75 5,00 53,84 60,00 100,00 250,00 100,00
- 0,20
- 0,00 0,60 2,84 7,00 66,82 70,00 100,00 300,00 100,00
- 0,40
- 0,00 0,70 4,11 10,00 79,15 80,00 100,00 400,00 100,00
- 0,60
- 0,00 0,80 5,50 15,00 90,15 90,00 100,00 500,00 100,00
- 0,80
- 0,00 0,90 6,96 20,00 95,63 100,00 100,00 600,00 100,00
- 0,10
- 0,00 1,00 8,47 25,00 98,40 125,00 100,00 750,00 100,00
- 0,20
- 0,05 2,00 23,05 30,00 99,68 150,00 100,00 900,00 100,00
- 0,30
- 0,36 3,00 35,14 40,00 100,00 175,00 100,00
- 0,40
- 0,90 4,00 45,30 50,00 100,00 200,00 100,00
Tabla 1c: Proporciones de diferentes tamanos de partfculas en una muestra de grafito finamente molida; D10: 0,70 pm, D50: 1,55 pm, D90: 3,62 pm, D100: 20,38 pm, Medicion en agua (Fig. 3)
- 1 pm
- %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2
- 0,01
- 0,00 0,50 2,61 5,00 96,45 60,00 100,00 250,00 100,00
- 0,20
- 0,00 0,60 5,82 7,00 99,01 70,00 100,00 300,00 100,00
- 0,40
- 0,00 0,70 9,98 10,00 99,61 80,00 100,00 400,00 100,00
- 0,60
- 0,00 0,80 14,72 15,00 99,86 90,00 100,00 500,00 100,00
- 0,80
- 0,00 0,90 19,74 20,00 99,99 100,00 100,00 600,00 100,00
- 0,10
- 0,00 1,00 24,84 25,00 100,00 125,00 100,00 750,00 100,00
- 0,20
- 0,00 2,00 64,77 30,00 100,00 150,00 100,00 900,00 100,00
- 0,30
- 0,04 3,00 83,84 40,00 100,00 175,00 100,00
- 0,40
- 0,68 4,00 92,50 50,00 100,00 200,00 100,00
Tabla 1d: Proporciones de diferentes tamanos de partfculas en una muestra de grafito finamente molida; 5 D10: 0,68 pm, D50: 2,17 pm, D90: 5,16 pm, D100: 11,43 pm, Medicion en agua (Fig. 4)
- 1 pm
- %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2 1 pm %2
- 0,01
- 0,00 0,50 7,88 5,00 89,00 60,00 100,00 250,00 100,00
- 0,20
- 0,00 0,60 8,87 7,00 96,83 70,00 100,00 300,00 100,00
- 0,40
- 0,06 0,70 10,43 10,00 99,90 80,00 100,00 400,00 100,00
- 0,60
- 0,77 0,80 12,45 15,00 100,00 90,00 100,00 500,00 100,00
- 0,80
- 1,93 0,90 14,83 20,00 100,00 100,00 100,00 600,00 100,00
- 0,10
- 3,15 1,00 17,45 25,00 100,00 125,00 100,00 750,00 100,00
- 0,20
- 6,58 2,00 45,81 30,00 100,00 150,00 100,00 900,00 100,00
- 0,30
- 7,31 3,00 67,11 40,00 100,00 175,00 100,00
- 0,40
- 7,45 4,00 80,71 50,00 100,00 200,00 100,00
9. Produccion de una dispersion acuosa de grafito
En un vaso de material sintetico con una capacidad de 3 l se disponen en primer lugar 1,5 l de agua desmineralizada. A continuacion, con ayuda de un agitador del tipo LD 50 de la entidad Pendraulik en el caso de una 10 velocidad de rotacion de 2.000 rpm y de un disco disolvedor adosado, se introduce con agitacion tanta cantidad de grafito molido en seco hasta que, en dependencia del tamano de partfculas, se haya alcanzado una concentracion entre 20 y 40 %. A continuacion de ello se anade, mediando cuidadosa agitacion, entre 2 y 10 % de un apropiado agente auxiliar de dispersamiento. La cantidad de agente auxiliar de dispersamiento se refiere en este caso al pesaje inicial del grafito seco. Despues de que el agente auxiliar de dispersamiento hubo sido distribuido 15 uniformemente en la dispersion, se anade mediando lenta agitacion tanta cantidad de polvo de grafito adicional hasta que se haya alcanzado la preferida concentracion final. En este caso hay que evitar en todo lo que sea posible una formacion de espuma. Eventualmente, a la suspension se le puede anadir de 0,1 - 0,3 % de Degressal® SD 20 de la entidad BASF como agente antiespumante.
Las condiciones para la produccion de los grafitos finamente molidos asf como sus tamanos medios de partfculas se 20 recopilan en la Tabla 2.
Los resultados de los Ejemplos estan recopilados en la Tabla 3.
Tabla 2: Molienda de grafito en un molino de chorros de aire
- Muestra
- Material alimentado Ajuste de la rueda clasificadora Cantidad alimentada (kg/h) Presion (N/cm2) Tamano medio de particulas (D50, Mm) Tamano de cristales (nm)
- JM / K0
- Grafito en polvo cristalino tipo GHL de la Grafit Kropfmuhl AG -- -- -- 42 45
- JM / K1
- " 5.000 3,5 25 18
- JM / K2
- " 8.000 3,0 25 10
- JM / K3
- " 12.000 2,4 30 4
- JM / K4
- " 17.000 1,7 35 1,5
- JM / T0
- Grafito natural amorfo TG 80/85-S de la Technografit -- -- -- 38 24
- JM / T1
- " 5.000 4,2 25 20
- JM / T2
- " 8.000 3,7 25 9
- JM / T3
- " 12.000 2,9 30 5
- JM / T4
- " 17.000 2,1 35 2
Tabla 3: Recopilacion de los ensayos
- Ej.
- Arena cuarzosa F32 (%) Bentonita Geko B (%) Carbon2 (%) Grafito (%) Grafitos introd. Grado de blancura (%) Compresibilidad (%) NZF (N/cm2) DF (N/cm2) Arena ady. sinter. (g/m2) Valor.3
- comp
- 90,5 7,5 2 -- -- 12,4 46 0,27 15,7 520 liso
- 1
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/KO polvo 16,2 44 0,25 15,1 1.350 liso
- 2
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/TO polvo 16,8 45 0,27 14,9 1.210 liso
- 3
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/K4 polvo 13,2 47 0,28 16,3 1.060 liso
- 4
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/T4 polvo 13,8 45 0,25 17,0 1.130 liso
- 5
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/KO polvo1 15,9 46 0,26 15,8 1.460 liso
- 6
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/K1 Suspens. 11,3 45 0,28 16,4 1.050 liso
- 7
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/K2 Suspens. 10,3 47 0,29 15,5 810 liso
- 8
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/K3 Suspens. 8,4 45 0,25 14,7 580 liso
- 9
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/K4 Suspens. 6,3 44 0,27 15,0 440 liso
- 10
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/T1 Suspens. 10,9 46 0,25 16,0 990 liso
- 11
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/T2 Suspens. 8,8 45 0,30 17,1 690 liso
- 12
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/T3 Suspens. 6,9 46 0,28 14,9 460 liso
- 13
- 92 7,5 -- 0,5 % JM/T4 Suspens. 5,5 44 0,25 15,2 350 liso
- 1: Moler en comun la bentonita y el grafito y mezclarlos en seco 2: Hulla Ecosil® 3: Valoracion superficial de la superficie moldeada por colada
Claims (12)
- 510152025REIVINDICACIONES1. Aditivo de fundicion, que comprende un grafito microcristalino o amorfo finamente molido, que tiene un tamano medio de partfculas D50 de menos que 100 pm.
- 2. Aditivo de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el grafito microcristalino o amorfo finamente molido tiene un tamano medio de cristalitos de menos que 90 nm.
- 3. Aditivo de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el grafito se pone a disposicion en forma de una suspension acuosa.
- 4. Aditivo de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 1,2 o 3, caracterizado por que al aditivo de fundicion se le anade una bentonita.
- 5. Aditivo de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que la bentonita se pone a disposicion en forma de un granulado.
- 6. Aditivo de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el granulado de bentonita esta revestido con el grafito microcristalino o amorfo finamente molido.
- 7. Aditivo de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que el granulado tiene una humedad en el intervalo de 15 a 35 % en peso.
- 8. Aditivo de fundicion de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por que el aditivo de fundicion comprende un portador de carbono finamente molido, escogido preferiblemente entre el conjunto formado por carbon, coque y carbon activo.
- 9. mezcla de material de moldeo, que contiene un material de moldeo refractario granular y un aditivo de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8.
- 10. mezcla de material de moldeo de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizada por que la proporcion del grafito microcristalino o amorfo finamente molido se escoge en el intervalo de 0,1 a 2 % en peso, referido al peso en seco de la mezcla de material de moldeo.
- 11. Molde de fundicion a base de un material de moldeo refractario granular, que contiene un aditivo de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8.
- 12. Utilizacion de un molde de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 11, para el moldeo por colada de metales.
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