SE431536B - Eldfast exotermt vermeisolerande foremal - Google Patents

Description

15 20 25 30 780793041" på den smälta metallen till det minsta möiliga, eller vilken, på grund av en avsevärd exotermisk reaktion, tillför värme till den smälta metallen.

Eldfasta, exotermiska, värmeisolerande föremål av den- na typ måste, för att ha en tillfredsställande användning, icke bara ha lämpliga värmeegenskaper utan även erforderliga meka- niska egenskaper för att kunna hanteras lätt och motstå de meka- niska krafter de utsättes för under användningen. Slutligen är det önskvärt, vid framställning_av ett föremål med erforderliga värme- och mekaniska egenskaper, att denna kan ske på ett en- kelt och billigt sätt av lättillgängliga, relativt billiga komponenter.

Det har nu visat sig att mycket tillfredsställande eld- fasta, exotermiska, värmeisolerande föremål för den metallur- giska industrin, som har en viss grad av exotermicitet och som förbrännes för att ge ett utbränt föremål med mycket tillfreds- ställande hållfasthet och värmeisoleringsförmåga, kan erhållas genom att uppslamningsförfarande under användning av en viss kombination av komponenter.

Föreliggande uppfinning avser ett eldfast, exoter- miskt, värmeisolerande föremål för den metallurgiska industrin, vilket har en täthet understigande 0,75 g/cm3, har både exo- termiska och värmeisolerande egenskaper och som bildas genom avlägsnande av vätska ur en uppslamning, varvid uppslamningens fasta delar inkluderar ett bindemedel och i viktprocent av det totala fasta materialet 8 - 20 % av en finfördelad, oxiderbar metall, 5 - 25 % av ett fibröst, eldfast material och 5 - 20 % av en expanderad perlit med en medeltäthet i torr pulverform (icke stampad) understigande 0,15 g/cm3.

Det har överraskande nog visat sig att ehuru förelig- gande föremål inkluderar 5 - 20 viktprocent av en expanderad perlit enligt ovan, så kan föremålet användas i direkt kontakt med smält stål utan att de trycks ihop och utan att det smälta stålet i avsevärd grad tränger in trots att perlitens mjuknings- punkt ligger mycket under stålets temperatur.

Om alltför mycket perlit var närvarande i föremålet så skulle givetvis de välkända n1ckdelarna med höga andelar av det- ta material i eldfasta produkter framträda. Sålunda skulle pro- duktens hållfasthet försämra , sammantryckningen under inverkan 10 15 20 25 30 35 7807930-8 av trycket av smält metall öka och en ökad benägenhet för metall- inträngning och för bildning av flytande slagg av föremålet upp- stå. Genom att begränsa andelen och typen av perlit inom ovan- nämnda gränser kan de önskvärda egenskaperna med låg täthet och hög värmeisoleringsförmåga hos det eldfasta föremålet uppnås utan att angivna nackdelar uppstår.

Införingen av perlit underlättar givetvis en bildning av ett föremål med en täthet understigande 0,75 g/cm3. Företrä- desvis väljes komponenterna och deras andelar så att en täthet understigande 0,6 g/cm3, särskilt inom området 0,35 - 0,H5 g/cm3 uppnås.

De exotermiska egenskaperna hos föreliggande föremål uppnås genom införing av oxiderbar metall i deras sammansätt- ning. Då föremålet först bringas i kontakt med smält metall oxideras den oxiderbara metallen under avgivande av värme.

Sammansättningen innehåller lämpligen åtminstone 10 viktprocent av den oxiderbara metallen för att ge en tillräcklig exoter- misk effekt och vidare kan den exotermiska effekten förstärkas genom att i föremålets sammansättning införa ett oxidations- medel för metallen. Oxidationsmedlet bör vara infört i finför- delad form och utgöres företrädesvis av järnoxid och/eller mangandioxid. Den oxiderbara metallen utgöres företrädesvis av aluminium men kan vara magnesium. Givetvis bör mängden av even- tuellt infört oxidationsmedel väljas med hänsyn till den önska- de ökningen av exotermisk effekt i förhållande till införingen av enbart den finfördelade metallen.

Föremålets exotermiska egenskaper kan ytterligare för- bättras genom att i sammansättningen införa en aktivator för reaktionen mellan den oxiderbara metallen och oxidationsmedlet.

Föredragna aktivatorer utgöres av oorganiska fluorider och kan utgöra 2 - 5 viktprocent av sammansättningen på det föremål, vari de är införda.

Förutom den önskade exotermiska effekten främjar de tillsatta oxiderbara metallen och eventuellt oxidationsmedel vid användningen en bildning av ett utbränt, eldfast föremål, som fortfarande har mycket goda värmeisoleringsegenskaper.

Följaktligen har föreliggande föremål en mycket tillfredsstäl- lande förmåga att reducera värmeförlusten från smält metall under en lång tidsperiod. ”10 D15 l20 25' 30 _35, vsovezo-2 Företrädesvis utgör den finfördelade, oxiderbara metallen 12 - 17 viktprocent av föremålet och ett oxidations- medel därför 3“- 6 viktprocent. _ Det fibrösa eldfasta materialet ger en önskvärd meka- nisk hållfasthet åt föremålet och förhindrar särskilt sprödhet.

Dessutom främjar en införing av fibröst material i sammansätt- ningen en framställning av en produkt med låg täthet och ger dessutom en viss varmhållfasthet åt produkten. Det föredragna fibrösa, eldfasta materialet utgöres av aluminiumsilikatfiber._ Förutom den eldfasta fibern kan föremålet innehålla en mindre andel smältbar, oorganisk fiber sås0m_glasfiber, t.ex. 1 - 2 viktprocent, och/eller en andel av organiskt fib- 7 röst material, t;ex, upp till 8 %. Exempelvis kan föremålet innehålla 2 - 8 viktprocent av tidningspapperslump.

Föreliggande föremål innehåller företrädesvis 10 - 20 viktprocent fibröst, eldfast material. 7 Förutom de ovan angivna, olika komponenterna kan före- målen lämpligen innehålla ett pulver- eller kornformigt eldfast fyllmedel såsom aluminiumoxid, titandioxid, zirkoniumoxid eller magnesiumoxid, företrädesvis i en mängd på 20 - 50 viktprocent.

Föremålen saknar företrädesvis väsentligen fri kiseldioxid. En införing av en andel av ett eldfast fyllmedel av denna typ ökar föremålets allmänna eldfasthet. _ Det använda bindemedlet utgöres företrädesvis av ett organiskt bindemedel såsom stärkelse eller hartsbindemedel, t.ex. fenolformaldehyd eller karbamidformaldehyd, och utgör lämpligen 8 - 18 viktprocent av föremålet. Oorganiska binde- 'medel kan även användas, t.ex. resten av en kolloidal oxid- hydrosol såsom kolloidal kiseldioxidsol. Föremålet kan bindas med ett eller flera bindemedel. 7 -Såsom redan nämnts framställes föreliggande föremål ur en uppslamning av komponenterna, företrädesvis en vatten- uppslamning. Sådana framställningsförfaranden för eldfasta föremål avsedda att användas inom metallurgiindustrin är kän- da och möjliggör en framställning av föremål utan nämnvärd för- lust av rörmaterial. Förutom de ovan angivna komponenterna kan ytaktiva medel och/eller suspensionsmedel införas i uppslam- ~ningen för att underlätta framställningsförfarandet, vilket väsentligen består av avvattning av en viss uppslamningsmängd 10 15 20 25 30 35 7807930-s i en lämplig form. Det fuktiga råföremålet av det avvattnade fasta materialet avlägsnas sedan ur formen och torkas, varpå bindemedlet får stelna eller stelnas. Det framställda före- målets täthet kan varieras på känt sätt genom modifikation av förfarandebetingelserna.

Såsom redan nämnts måste den använda, expanderade perliten ha en medeltäthet (icke stampad) understigande 0,15 g/cm3. Det har visat sig vara mycket lämpligt om man använder expanderad perlit av denna typ med åtminstone 90 vikt- procent därav bestående av partiklar med en partikelstorlek på 0,053 - 0,71 mm. Pöreträdesvis har all eller väsentligen all perlit en partikelstorlek inom detta område.

Föredragna och särskilt föredragna partikelstorleks- fördelningar för den använda perliten framgår av nedanstående tabell: Föredragen Särskilt före- maximal dragen maximal Partikelstorlek vikt vikt (mm) % % 0,355 - 0,5 12 7 0,25 - 0,355 15 12 0,15 - 0,25 25 18 0,105 - 0,15 20 1H 0,075 - 0,105 30 21 0,053 - 0,075 30 15 mindre än 0,053 20 10 Det visar sig att en användning av en expanderad perlit med en föredragen eller särskilt föredragen perlitstorleksför- delning enligt ovan medför att en mycket ringa del av perliten går förlorad under framställningen såsom en följd av att den flyter på uppslamningsvattnet.

Förutom ovannämnda komponenter kan sammansättningen inkludera andra material, såsom lätta fyllmedel förutom perlit, t.ex. kiselgur, och andra oorganiska fiber, såsom slaggull.

Tillsatser för att förbättra uppslamningens hanteringsegenska- per, t.ex. suspensionsmedel, kan likaså inkluderas.

Nedanstående exempel, vari alla delar avser viktdelar, illustrerar uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 7337939-3 w En vattenuppslamníng framställdes med följande fasta komponenter: Viktdelar papper V f _ ~~ 4 fenolformaldehydharts 5 karbamidformaldehydharts 7 stärkelse 3 aluminiumsilikatfiber 16 fíberglas 1 järnoxid 4 aluminifimpulver 14 kryolit. -3 aluminiumoxid 30 expanderad perlit 12 i flockuleringsmedel- och antiskummedellösningar T_% ' ' 0 Delar av uppslamningen, som hade en halt av fast material på 20 %, avvattnades i en ämnesform, togs ur och tor- kades i en ugn för att ge eldfasta plattor med en täthet på ' 3 0,36 g/cm .

Exempel 2 Exotermiska plattor med en täthet på 0,H1 g/cm3 fram- ställdes såsom i exempel 1 men ur en vattenuppslamning med föl- jande komponeñterz- Viktdelar papper >' 6 fenolformaldehydharts 7 karbamidformaldehydharts 1 t B fiberglas , ' ' 2 järnoxid » 5 aluminiumpulver nu >¿7 10 expanderad perlit V , * 11 kryolít " V7 2 aluminiumsílikatfiber > 10 _ nluminiumoxid H1 10 15 20 25 30 35 Exempel 3 ?so79so-8 Exotermiska plattor med en täthet på 0,34 g/cma fram- ställdes såsom i exempel 1 men med en vattenuppslamning med följande komponenter: papper fenolformaldehydharts karbamidformaldehydharts stärkelse aluminiumsilikatfiber järnoxid aluminiumpulver expanderad perlit kaliumkryolit aluminiumoxid Exempel 4 Viktdelar 10 5 16 15 3 32 Exotermiska plattor framställdes genom avvattning i Vakuum i en form av olika vattenuppslamningar innefattande nedanstående komponenter i angivna viktdelar: karbamidformaldehydharts fenolformaldehydharts papper mangandioxid oorganisk fluorid ytaktiva och suspensionsmedel ,5 delar II , 8 n Il 0,211 tillsammans med olika mängder av aluminiumsilikatfiber, perlit, aluminium och kalcinerad aluminiumoxid enligt nedanstående tabell. -s._.....

Viktdelar Sammansättning Aluminiumsilikat- Kalcinerad nr fiber Perlit Aluminium aluminiumoxíd 1 15 10 ' 1s 28,5 2 0 10 18 43,5 3 15 10 5 H1,5 u 15 10 o us,s 5 15 25 18 13,5 e 15 o 18 38,5 7 20 15 20 16,5 8 42 0 12 17,5 10 '15 ,20 25 iso- 35 Ämnen av en standardstorlek på §;5 Q 25 X 25 cm fram- ställdes, deras täthet uppmättes, varpå ämnena användes för att infodra inloppslådan på en gjutform för att bilda en värmeiso- lerande sjunkbox. Därpå göts stål i.formen vid 1 60000 och fick stelna däri. Én visuell undersökning av sjunkboxämnena genom- fördes och resultaten angives i nedanstående tabell. Likaså bedömdes ämnenas värmeegenskaper med en standardförsöksanord-s ning med varumärket AMITEC. Dessa resultat angives likaså i tabellen. Ämnenas hållfasthet bedömdes subjektivt genom deras känslighet för skada eller brott under hantering, Sammantryck- aningen under inverkan av metallostatiskt tryck bedömdes visuellt sedan götet stelnat.' _ Ä Samtliga sammansättningar uppvisade en försumbar slagg- bildning med undantag för nr 5 och 7. Inträngningen av smält metall i ämnet var försumbar vid sammansättningarna 1,2 och 6 -'8, lätt för sammansättningarna 3 och 4 samt moderat för .sammansättningen 5.

Varmeegenskaper Samman- _ sättning Täthet Slutligt isole- Håll- nr g/cm Exotermicitet ringsvärde fasthet Hoppressning 1_ 0,38 ' god högt god obetydlig 2 0,48 " ' f" spröd " 3 0,38 dålig ' lågt ' god 'lätt 4 0,38 ingen " _ svag moderat 5 0,26 dålig _ " " svår 6 0,55 " _ - K " god obetydlig 7 0,32* *god högt ' V" lätt 8 Û,ÉH " . " svag obetydlig Av resultaten framgår att endast sammansättningarna 1 och 7fär tillfredsställande på alla sätt. En uteslutning av aluminium- silikatfiber (sammansättning 2) försämrar både hållfasthet och tät- het medan ett överskott därav (sammansättning 8) ger ämnen med låg hållfasthet. En uteslutning av aluminium (sammansättningar 3 och 4) gör ämnena otillräckligt exoterma. nu Om alltför mycket perlit införes (sammansättning 5) för- sämras hållfasthet, exotermicitet och slutlig värmeisolerings~ förmåga.

Claims (8)

10 15 20 25 30 7807950-8 PATENTKRAV

1. Eldfast exotermt värmeisolerande föremål för den metallurgiska industrin, vilket har en densitet under 0,75 g/cm3, har både exoterma och värmeisolerande egenskaper och år bildad genom avlägsnande av vätska från en uppslam- ning, vars fasta material inkluderar ett bindemedel, i synner- het infodringsämne för sjunkboxar, platta av sughåls- motverkande medel eller ett stiggjutsfoder, k ä n n e t c u k- n a t av att det, i viktprocent av det totala fasta mate- rialet, innehåller 8 - 20 % av en finfördelad oxiderbar me- tall, 5 - 25 % av ett fibröst eldfast material och 5 - 20 % av en expanderad perlit, som i sitt torra pulvertillstånd har en medeldensitet (icke stampat) under 0,15 g/cms.

2. Föremål enligt patentkravet 1, k å n n e t e c k- n a t av att åtminstone 90 viktprocent av perliten har en partikelstorlek av 0,053 - 0,71 mm.

3. Föremål enligt patentkravet 1 eller 2, k å n n e- t e c k n a t av aluminosilikatfibrer.

4. Föremål enligt något av de föregående patentkraven, av att dess fibrösa eldfasta material utgöres k ä n n e t e c k n a t av att det inkluderar en andel av aluminiumoxid.

5. Föremål enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t av att det har en densitet under 0,6 g/cm2, företrädesvis 0,35 - 0,45 g/cm3.

6. B. Föremål enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t av en andel av ett oxidationsmedel för den oxiderbara metallen i finfördelad form.

7. Förfarande för framställning av ett eldfast exotermiskt värmeisolerande föremål, vilket har en densitet under 0,75 g/cmä samt både exotermiska och värmeisolerande egenskaper, k ä n n e- t e c k n a t av att man framställer en vattenuppslamning av

8. - 20 % av en finfördelad oxiderbar metall, 5 - 25 % av ett fibröst eldfast material och 5 - 20 % av en expanderad perlit, som i form av ett torrt pulver har en medeldensitet under 0,15 g/cm3, räknat på det fasta materialets totala vikt, av- 7>3Û7930- 8 10 vattnar en viss mängd av uppslamningen i form till ett fuktigt föremål av önskad gestalt, tar ut det fuktiga föremålet ur formen, torkar det och bringar bindemedlet att stelna. SAMMANDRAG Ett eldfast exotermt värmeisolerande föremål för an- vändning i den metallurgiska industrin med en densitet under 0,75 g/cm3 Pöremålet framställs genom avskiljning av vätska från en upp- slamning, som innehåller ett bindemedel. Pöremålet innehåller räknat på totala vikten fast material, 8 - 20 % partikelformig oxiderbar metall, 5 - 25 % fibröst eldfast material och 5 - 20 % 0,15 g/cms i form av torrt pulver. Föremålet bildar efter har både exoterma och värmeisolerande egenskaper. expanderad perlit med en skrymdensitet av mindre än bränning en artikel med mycket god hållfasthet och värmeisole- ringsförmåga och kan trots sin halt av expanderad perlit an- vändas i direkt kontakt med smält stål utan att falla sönder och utan väsentlig penetration av stålsmältan.