FI96518B - Päällystettyyn magnesiumiin perustuva valmiste rikin poistamiseksi sulasta valuraudasta tai teräksestä - Google Patents

Description

96Γ1' Päällystettyyn magnesiumiin perustuva valmiste rikin poistamiseksi sulasta valuraudasta tai teräksestä - Pä belagt magnesium baserad produkt för avsvavling av smält gjutjärn el-ler stäl 5

Keksintö koskee päällystettyihin magnesiumpartikkeleihin perustuvaa valmistetta rikin poistamiseksi sulasta valuraudasta tai teräksestä.

10

Jauhemaisen magnesiumin käyttö rikin poistamiseen valuraudasta ja teräksestä on hyvin tunnettua. Magnesiumin korkean höyrynpaineen vuoksi sulan valurauta- tai teräskylvyn lämpötilassa sen käytössä esiintyy vaikeuksia, jotka pyritään 15 voittamaan päällystämällä magnesiumpartikkelit, joiden läpimitta on yleensä pienempi kuin 2 mm, mineraaliainekerroksel-la, joka on hienojakoisena jauheena, joka koostuu hiukkasista, joiden läpimitta on yleensä pienempi kuin 150 mikronia.

20 Erilaisia keinoja on ehdotettu mineraaliainehiukkasten tartuttamiseksi magnesiumpartikkeleihin. Tartuttaminen voidaan suorittaa esimerkiksi orgaanisten sideaineiden avulla, mihin liittyy tiettyjä etuja.

25 Niinpä FR-patentissa 2331618 (AIKOH) magnesium kostutetaan ensiksi orgaanisella sideaineella, sitten lisätään mineraa- • · lijauhe, jolloin lopuksi saadaan Mg-hiukkasia, joita ympäröi orgaaninen kalvo, joka vuorostaan on päällystetty mineraali-ainekerroksella, joka tarttuu siis magnesiumiin mainitun 30 orgaanisen kalvon välityksellä.

: Mainitussa patentissa tarkemmin mainitut orgaaniset aineet ovat: - tärkkelys, dekstriini, melassit, jotka ovat sokereita, 35 karboksimetyyliselluloosa, fenolihartsit, ureaan perustuvat hartsit, melamiinihartsit, furaanihartsit, epoksihartsit, polyesterihartsit, piki ja terva.

2 5651ί

Samoin patenttihakemuksessa EP-292205 kuvataan samantapaista päällystystä, jossa magnesium päällystetään aluksi ensimmäisellä kerroksella jotakin vettä hylkivää ainetta ja sitten toisella kerroksella jotakin hiukkasmaista tulenkestävää 5 ainetta. Nämä vettä hylkivät aineet, jotka ovat myös orgaanisia aineita, valitaan alifaattisista tai aromaattisista juoksevista öljyistä, joiden viskositeetti on alhainen 25(b:ssa, tai jotka ovat kiinteitä huoneenlämpötilassa, mutta juoksevia hieman korkeammissa lämpötiloissa (esimerkiksi 10 vahat tai parafiini).

Käytetty tulenkestävä mineraaliaine muodostuu yleensä metal-1ioksideista, oksidien seoksista tai komplekseista (esimerkiksi: MgO, AljOj, SiC>2, T1O2, vermikul i itt i, jne.), fluori-15 deista, hiilestä, jne.

Päällystettyyn magnesiumiin perustuviin rikinpoistoainei-siin, jotka on valmistettu näiden orgaanisten aineiden avulla, liittyy kuitenkin haittoja.

20

Ensiksikin ne eivät ole täysin kosteustiiviitä, mikä aiheuttaa vedyn vapautumista niiden joutuessa kosketukseen veden (juoksevan tai höyryn) kanssa; tämä vedyn vapautuminen on tietysti vaara, joka on vältettävä.

25

Lisäksi pieni lämpötilan kohoaminen saattaa aikaansaada orgaanisen aineen pehmenemisen uudelleen ja siten aiheuttaa magnesiumhiukkasten tulenkestävän päällysteen pilaantumisen; tämän seurauksena on vaarana hiukkasten liimautuminen toi-30 siinsa ja agglomeroituminen, mikä tuo mukanaan vaikeuksia ja epätasaisuutta rikinpoistoaineen syöttöön sulaan metalliin. Tällaisia haitallisia lämpötilan kohoamisia tapahtuu yleen- • * sä, kun ainetta varastoidaan paikoissa, jotka ovat esimerkiksi uunien lähellä tai joutuvat alttiiksi auringonpais-35 teelle, jne.

Nämä haitat huomioonottaen hakija on pyrkinyt löytämään or-•j gaanisen valmisteen, joka olisi tarpeeksi lämmönkestävä ja \i 9651 r 3 kuitenkin helppo käyttää ja joka antaisi täydellisen kos-teussuojan.

Keksintö koskee rikin poistamiseen sulasta valuraudasta tai 5 teräksestä tarkoitettua valmistetta, joka perustuu magne-siumhiukkasiin, jotka on päällystetty jollakin huoneenlämpötilassa kiinteällä orgaanisella aineella ja jollakin tulenkestävällä jauheella, ja joka valmiste on tunnettu siitä, että orgaaninen aine perustuu tyydyttyneisiin alifaattisiin 10 happoihin tai niiden estereihin, joka aine sulaa puhtaasti ilman pehmenemisvaihetta.

Tavallisesti käytettävät esterit ovat glyseriinin trieste-reitä tai niiden seoksia, erityisesti tyydyttyneitä trieste-15 reitä, jotka on saatu hydraamalla risiiniöljyä, jolloin muodostuu pääasiassa glyserolitrihydroksistearaattia. Hydrattua auringonkukkaöljyä, glyserolitristearaattia ja joskus stea-riinihappoa voidaan myös käyttää.

20 Näillä aineilla on korkea moolimassa ja C-atomien lukumäärä on yleensä suurempi tai yhtä kuin 16, kun kysymyksessä ovat hapot, ja suurempi tai yhtä kuin 51, kun kysymyksessä ovat niiden triesterit.

25 Havaitaan, että keksinnön mukaisilla kiinteillä päällystys-valmisteilla voidaan toisaalta saada aikaan Mg:n päällyste, jolla on korkea lämmönkestävyys, ilman että lähtötuotteita tarvitsisi muuttaa kemiallisesti sen aikaansaamiseksi. Muistutettakoon toisaalta, että käyttämällä tätä stabiilia pääl-30 lystettä Mg-jauhe kestää ankaria lämpötilaolosuhteita (uunien läheisyyttä, aurinkoa, jne.) ilman että sen valettavuus ; huononisi.

Keksinnön mukaiset esterit muodostavat yleensä pääosan or-35 gaanisesta aineesta tai mieluiten kokonaan orgaanisen aineen, jota käytetään magnesiumin päällystämiseen. Mainittu orgaaninen aine voi siis sisältää muita orgaanisia aineita .. kuin keksinnön mukaisia estereitä, erityisesti aineiden, 4 o f E 1 ^ y L sj i' joita on käytetty mainittujen estereiden valmistukseen, muuttumattomia jäämiä.

Ne sopivat erityisesti magnesiumin päällystykseen, johon ne 5 tarttuvat huomattavan hyvin happamuutensa, joka ei ole nolla, mutta kuitenkin vähäinen, ansiosta, jolloin ne reagoivat vain hyvin pinnallisesti Mg-hiukkasten kanssa. Esimerkiksi hydratun risiiniöljyn happoluku on 4 (mikä edustaa mg:ina KOH:n painoa, joka tarvitaan neutraloimaan 1 g tuotetta) ja 10 se sulaa ee'fctssa.

Tulenkestävänä päällystysaineena voidaan käyttää kaikkia alalla tunnettuja jauheen muodossa olevia sulamattomia metal 1ioksideja tai muita tulenkestäviä aineita, mutta myös 15 sellaisia rikinpoistoaineita kuten CaC2:a, CaCOjia, CaO:a, jne. tai muita mineraaleja, kuten hiiliä, jne. tai niiden seoksia voidaan käyttää.

Mikäli tulenkestävä aine on kosteusherkkää, kuten esimerkik-20 si CaC^, on eduksi päällystää se etukäteen jollakin orgaanisella aineella, mieluiten jollakin edellä mainituista, ennen kuin sillä päällystetään keksinnön mukaisesti magnesium.

Hakija on kuitenkin havainnut, että tulenkestävänä aineena, 25 jolla siis päällystetään magnesiumainehiukkaset keksinnön / mukaisia estereitä käyttäen, on edullista käyttää hiukkasten muodossa olevaa kuonaa, jolla on seuraava koostumus (paino-%:ina):

CaO 54-60 % 30 MgO 3-7 %

Si02 24 - 30 *

Al£»3 9-13 %.

Tällaisella jauheen muodossa olevalla sähköuunikuona1la on 35 seuraavat edut: - sulien valurauta- tai teräskylpyjen lämpötilassa se on jokseenkin termodynaamisessa tasapainossa magnesiumin kanssa « « » 5 9651*- eikä siis juurikaan reagoi sen kanssa; tällä tavoin vältetään magnesiumin loiskulutus; - jos se valmistetaan sulattamalla, tapahtuu valamisen jälkeen ailotrooppinen transformaatio, joka jäähdyttämisen ai- 5 kana muuttaa sen luonnostaan hienojakoiseksi jauheeksi, joka muodostuu hiukkasista, joiden keski läpimitta on noin 40 μπι; - sen lämmön johtokyky on noin 0,5 Wm K , mikä on merkittävästi heikompi kuin tavallisten oksidien samoissa olosuhteissa ja se edistää siten viivästymistä magnesiumin vaiku- 10 tuksessa, jonka reaktiot katsotaan liian nopeiksi ja liian voimakkaiksi.

Magnesiumpartikkeleiden koko on tavallisesti pienempi kuin 2 mm, mieluiten noin 300-800 (lm, ja tulenkestävää ainetta 15 olevan jauheen hiukkaskoko on noin 0-80 |ftm.

Yleensä käytetään 0,5-1,5 paino-osaa keksinnön mukaista esteriä (esimerkiksi hydrattua risiiniöljyä) 5 paino-osaa kohti tulenkestävää suoja-ainetta, useimmiten noin 1 osa este-20 riä 5 osaa suojakuonaa kohti. Päällysteaineen määrä voi olla 2-25 % (paino-%) rikinpoistoaineesta.

Keksinnön mukainen päällystettyyn magnesiumiin perustuva rikinpoistovalmiste voidaan sekoittaa muihin rikinpoistosi-25 neisiin, erityisesti kalsiumkarbidiin, tai muihin kalsium-karbidiin perustuviin seoksiin (esimerkiksi seokseen, joka on tyyppiä kalsiumkarbonaatti + kalsiumkarbidi + hiili), joko sammuttamattoman kalkin kanssa tai ilman sitä. Sitä voidaan sekoittaa myös muihin inertteihin aineisiin.

30

Keksinnön mukaisen rikinpoistovalmisteen valmistamiseksi voidaan menetellä seuraavasti: kuumennettuun sekoittimeen pannaan samanaikaisesti magne-siumpartikkelit ja keksinnön mukainen esteri kiinteässä ti-35 lassa, jolloin saadaan ensimmäisessä vaiheessa partikkeleita, jotka ovat tasaisesti esterin päällystämiä; sitten syötetään tulenkestävää ainetta oleva jauhe ja tällöin saadaan 9651- 6 kuonalla päällystettyjä partikkeleita, jotka poistetaan se-koittimesta ja sitten jäähdytetään.

Keksinnön mukaisesti voidaan siis valmistaa veden ja kos-5 teuden suhteen inerttejä rikinpoistovalmisteita, joista ei vapaudu vetyä ja jotka eivät agglomeroidu ankarissa varastointi- ja käyttöolosuhteissa. Näiden valmisteiden käyttöturvallisuus on parempi.

10 Esimerkki 1

Edellä kuvatun menetelmän mukaisesti valmistetaan erilaisia rikinpoistoon tarkoitettuja valmisteita, jotka perustuvat magnesiumiin, hydrattuun risiiniöljyyn ja kuonajauheeseen, jonka hiukkaskoko on 0-80 μιη, jotka myös kuvattiin edellä.

15 Näitä aineita ruiskutettiin 0,1 %:n annoksena sulaan valurautaan, josta oli määrä poistaa rikki ja jonka lämpötila oli 1350% ja joka sisälsi 0,05 % rikkiä. Ominaisuudet ja tulokset annetaan seuraavassa taulukossa: 20

Valmis- Magnesium Hydrattu Kuona- Käsitellyn teen Hiukkaskoko risiini- jauhe valuraudan öljy rikkipitoisuus 25 n: o |lm % % % % 1 300-800 97 0,5 2,5 0,01 2 250-800 80 3 17 0,006 3 250-630 71 4 25 0,007 30

Kaikki nämä aineet ovat inerttejä veden suhteen eli kun ne upotetaan veteen, jonka pH on 7, ei todeta minkäänlaista vedyn vapautumista, tulos, joka vahvistettiin 2 tunnin upo-35 tuksen jälkeen.

Huomattakoon, että hidastusvaikutus lisääntyy tulenkestävän aineen määrän myötä ja sillä on taipumus parantaa saadun valuraudan laatua tiettyyn rajaan saakka.

II H MM· I · I β ! :: 40 7 965 li

Vertailuksi suoritettiin sama 2 tunnin upotuskoe tunnetun tekniikan mukaisesti päällystetyillä, magnesiumpartikkelei1-la.

5 Valmistettiin siis patenttihakemuksen EP-292205 esimerkin 1 mukaista päällystettyä magnesiumia; sitä upotettiin 25 g veteen, jonka pH oli 7 ja lämpötila 19% ja vetyä todettiin vapautuvan tasaisesti 50 cm^ tunnissa.

10 Samanlainen vedyn vapautuminen todettiin samoissa olosuhteissa magnesiumilla, joka oli päällystetty fenolihartsi1la ja magnesiumoksidi1la patentin FR-2331618 mukaisesti.

Esimerkki 2 15 Valmistettiin rikinpoistoaine, joka sisälsi 20 % valmistetta n:o 1 ja 80 % jauhemaista seosta, jonka koostumus (paino-%) oli seuraava: - kalsiumkarbidijauhetta (alle 100 (lm) : 80 % - kalsiumkarbonaattijauhetta (alle 100 pm): 17 % 20 - nokea : 3 %.

Tätä ainetta ruiskutettiin samaan sulaan valurautaan kuin esimerkissä 1 0,25 %:n annoksena. Saatu lopullinen rikkipitoisuus oli 0,012 %.

25 .· Esimerkki 3

Edellä kuvatulla menetelmällä valmistettiin magnesiumiin, hydrattuun risiiniöljyyn ja mikrojauhettuun kalsiumkarbidiin perustuva seos, jonka koostumus oli: 30 Mg (300-800 pm) 80 «

Hydrattua risiiniöljyä 3 %

CaC2 (alle 100 pm) 17%.

Tällainen keksinnön mukainen aine soveltuu erityisen hyvin 35 käytettäväksi seoksena myös kalsiumkarbidijauheen kanssa.

Sen varastoiminen kuumissa tiloissa on erittäin turvallista, mutta sitä vastoin se on herkkää vedelle pinnalla olevan ;* kalsiumkarbidin vuoksi.

S 6 E1 f- 8 Tätä ainetta ruiskutettiin samaan sulaan valurautaan kuin esimerkissä 1 samana 0,1 %:n määränä. Lopullinen rikkipitoisuus oli 0,005 %.

5 Edellä mainittu haitta vältettiin suoritetussa lisäkokeessa varastointiturva11isuuden kuumissa tiloissa muuttumatta päällystämällä CaC2 1 %:lla (CaC£:n määrästä laskettuna) hyd-rattua risiiniöljyä ennen sen syöttämistä päällystetyn magnesiumin sisältämään sekoittimeen.

« < • · i « i minimiä i

Claims (10)

1. Produkt för avsvavling av smält gjutjärn eller stäl pä basis av magnesiumkorn belagda med ett i rumstemperatur fast organiskt ämne och ett eldfast pulver, kännetecknad av att det organiska ämnet är baserat pä mättade alifatiska syror eller deras estrar, vilket ämne har en ren smältning 25 utan uppmjukningsfas.

1. Rikin poistamiseen sulasta valuraudasta tai teräksestä tarkoitettu valmiste, joka perustuu magnesiumhiukkasiin, jotka on päällystetty jollakin huoneenlämpötilassa kiinteäl-5 lä, orgaanisella aineella ja jollakin tulenkestävällä jauheella, tunnettu siitä, että orgaaninen aine perustuu tyydyttyneisiin alifaattisiin happoihin tai niiden estereihin, joka aine sulaa puhtaasti ilman pehmenemisvaihetta.

2. Produkt enligt patentkrav 1, kännetecknad av att det organiska ämnet baserat pä mättade alifatiska syror eller deras estrar har en smältpunkt högre än 60°C. 30

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valmiste, tunnettu siitä, että orgaanisen aineen, joka perustuu tyydyttyneisiin alifaattisiin happoihin tai niiden estereihin, sulamispiste on korkeampi kuin 60°C.

3. Produkt enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad av att det organiska ämnet pä basis av estrar väljes bland gly-: cerintriestrar eller deras blandningar.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen valmiste, tunnettu siitä, että estereihin perustuva orgaaninen aine on valittu glyseriinin triestereistä tai niiden seoksista.

4. Produkt enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att det organiska ämnet pä basis av estrar väljes bland hyd-rogenerad ricinolja, hydrogenerad solrosolja, glyceroltri-hydroxistearat, glyceroltristearat eller stearinsyra. Il liH m IMU : Sf f li

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen valmiste, tunnettu 20 siitä, että estereihin perustuva orgaaninen aine on hydrattu *, risiiniöljy, hydrattu auringonkukkaöljy, glyserolitrihydrok- sistearaatti, glyserolitristearaatti tai steariinihappo.

5. Produkt enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad av att det eldfasta ämnet är ett pulver av avsvavlande medel säsom Ca02, CaC03, CaO, eller ett annat mineralämne säsom koi eller blandningar därav. 5

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen valmiste, tun-25 nettu siitä, että tulenkestävä aine on jokin rikinpoistoai- nejauhe kuten CaC2, CaC03, CaO tai jokin muu mineraali, kuten jokin hiili tai niiden seokset.

6. Produkt enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad av att det eldfasta pulvret är ett slaggpulver frän elugns-smältning med följande komposition viktprocent: CaO 54 tili 60 %

10 MgO 3 tili 7 % Si02 2 4 tili 30 % A1203 9 tili 13 %

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen valmiste, tun-30 nettu siitä, että tulenkestävä jauhe on sähkösulatuksesta peräisin oleva kuonajauhe, jonka koostumus painoprosentteina on seuraava: i -. CaO 54-60 % MgO 3-7 %

35 Si02 2 4 - 30 % A1203 9-13 %.

7. Produkt enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknad av 15 att det eldfasta ämnet först belägges med ett organiskt äm- ne.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen valmiste, tunnettu siitä, että tulenkestävä aine on etukäteen päällystetty jol- 40 lakin orgaanisella aineella. P65V

8. Produkt enligt nägot av patentkraven 1-7, kännetecknad av att magnesiumet har en storlek mindre än 2 mm, och det 2. eldfasta pulvret har en storlek mindre än 80 μτη.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen valmiste, tunnettu siitä, että magnesiumin hiukkaskoko on pienempi kuin 2 mm ja tulenkestävän jauheen hiukkaskoko on pienempi kuin 80 μιη. 5

9. Produkt enligt nägot av patentkraven 1-8, kännetecknad av att man använder 0,5 tili 1,5 viktdelar av det organiska ämnet pä basis av ester till l till 5 viktdelar eldfast äm- 25 ne, och att denna grupp av belagda produkter motsvarar 2-25 viktprocent magnesium. a · ·

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen valmiste, tunnettu siitä, että mainittua esteriin perustuvaa orgaanista ainetta käytetään 0,5-1,5 paino-osaa 1-5 paino-osaa tulenkestävää ainetta kohti ja että koko päällystysvalmiste vas- 10 taa 2-25 paino-% magnesiumia.

10. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukaisen valmisteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että ensiksi valmistetaan pallomaisia rikinpoistoaineen ja mainitun este- 15 reihin perustuvan orgaanisen aineen hiukkasia ja että ne päällystetään sitten tulenkestävää ainetta olevalla jauheella .

9 5651γ

10. Förfarande för att erhälla produkten frän nägot av patentkraven 1-9, kännetecknat av att man först framställer 30 sfäriska partiklar av ett avsvavlande medel och av det organiska ämnet pä basis av alifatiska syror eller deras est-rar, och att man sedan belägger dem med pulvret av eldfast : ämne.