CH618902A5

CH618902A5 -

Info

Publication number: CH618902A5
Application number: CH410775A
Authority: CH
Inventors: Hat Auf Nennung Verzichtet Erfinder
Original assignee: Tido Chemisch Tech Produkte Gm
Priority date: 1974-04-02
Filing date: 1975-04-01
Publication date: 1980-08-29
Also published as: US4031046A; FR2265705A1; GB1501937A; FR2265705B3; LU72135A1; BE826610A; DE2511029A1; IT1034602B; CA1052099A; NL7503907A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wärmeabgebende Auskleidung für metallurgische Zwecke auf Basis eines Aluminiumkrätze, Faserfüllstoffe, Kunststoffbindemittel und exotherm wirkende Komponenten enthaltenden Produktes.

In der Metallgiesserei sind für die Verwendung als wärmelieferndes Material exotherme Massen der unterschiedlichsten Zusammensetzung empfohlen worden, die zu Platten, Einsatzkörpern oder zu biegsamen Stücken geformt oder auch als lose Pulvergemische eingesetzt werden können. Im Falle von exotherm reagierenden Lunkerverhütungsmitteln ist auch eine Zusammensetzung bekanntgeworden, die begrenzte Mengen an Aluminiumkrätze enthält und unter Erwärmung selbst zu härten vermag. So erwünscht die Selbsthärtung einer bloss mit Wasser angezeigten und in die gewünschte Form gebrachten exothermen Masse auch ist, so lässt sich doch nicht übersehen, dass in Verbindung mit der dabei erfolgenden starken Erwärmung unliebsame Einwirkungen auf das Bindemittel, eine schwieriger zu lenkende Erstarrung und eine weniger günstige Handhabung und Verarbeitbarkeit resultieren.

Es wurde nun gefunden, dass diesen Nachteilen abgeholfen und ein bezüglich Erhärtungsvorgang, Temperaturablauf und allgemein hinsichtlich seiner Handhabbarkeit günstigeres Material für exotherme Auskleidungen geschaffen werden kann, wenn man den Krätzebestandteil zusammen mit einem kleineren Anteil an faserartigen Füllstoffen samt einem Netzmittelzusatz sowie einem Bindemittel auf Kunststoffbasis und einem ausgewählten exothermen Gemisch zum Einsatz bringt.

Die erfindungsgemäss wärmeabgebende Auskleidung ist daher gekennzeichnet durch einen Gehalt an:

40 bis 60 Gew.% Aluminiumkrätze 1 bis 12 Gew.% faserartigen Füllstoffen 3 bis 6 Gew. % Kunststoff-Bindemitteln 0,01 bis 1 Gew.% anionenaktiven und/oder nichtionogenen Netzmitteln 7 bis 25 Gew. % Aluminiumpulver und/oder Aluminiumspänen

3 bis 15 Gew. % Eisenoxyd und/oder Braunstein.

Aus dem in der vorstehend beschriebenen Art zusammengesetzten Auskleidungsmaterial lassen sich sowohl Platten und Formkörper der verschiedensten Gestalt als auch erst an Ort und Stelle zur Verarbeitung gelangende Stampfmassen od. dgl. erzeugen, wobei die selbsttätige Erhärtung ohne zu starke Erwärmung vonstatten geht und Auskleidungen von voll ausreichender Festigkeit bei gleichzeitiger guter Flexibilität erhalten werden. Beim bestimmungsgemässen Gebrauch der erfin-dungsgemässen Auskleidung für Giesshauben und Kokillenhauben, Einsatzstücke, Steiger, Trichter usw. kommen sowohl das Kunstharzbindemittel als auch das exotherme Gemisch richtig bzw. in gewünschter Weise regelbar zur Wirkung. Die Auskleidung lässt sich in einfacher Weise gewinnen und zeichnet sich im übrigen durch ein niedriges spezifisches Gewicht aus.

Bei der als Hauptkomponente eingesetzten Aluminium5

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krätze handelt es sich um das bei der elektrolytischen Gewinnung bzw. dem Umschmelzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen anfallende, erstarrte Abdeck- und Schmelzmaterial, das auch als «trockene Krätze» bekannt und zugänglich ist. Es wird angenommen, dass der besondere Effekt der erfin-dungsgemässen Kombination von Aluminiumkrätze mit dem faserartigen Füllstoff und dem mitverwendeten Netzmittel auf einer Art Schutzwirkung beruht, die durch die beschriebene Kombination gegenüber der sonst vehementen Reaktion zwischen Krätze und Wasser ausgelöst wird.

Als faserartiges Füllmaterial kommen in erster Linie solche auf anorganischer Basis in Betracht, wie Asbest, Amosit, Glasfasern, Mineralwolle od. dgl. ; Asbestfasern werden dabei besonders bevorzugt. Die Auskleidung kann gegebenenfalls noch zusätzlich organisches Fasermaterial enthalten. Hiefür kommen beispielsweise Holzmehl, Reisstroh oder andere Zellulosefasern, Kunststoffasern, auch von feuerfester Art, od. dgl. in Frage.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform können die beiden Faserarten gemeinsam in etwa gleichen Mengen Anwendung finden, wobei das Auskleidungsmaterial zweckmässig 3 bis 6 Gew. % Asbestfasern und 3 bis 6 Gew. % Holzmehl enthalten kann. Durch das Holzmehl wird das Entweichen der Gase begünstigt.

Für die Auskleidung können als Netzmittel solche Stoffe verwendet werden, die auch in der Waschmittelindustrie Anwendung finden, natürlich unter der Voraussetzung, dass sie mit den übrigen Bestandteilen der Auskleidung vereinbar sind und deren Wirkung nicht beeinträchtigen. Als geeignet haben sich hier erwiesen anionenaktive Verbindungen, wie Alkyl-benzolsulfonate, Alkylsulfate und -sulfonate, sulfatierte Fettsäureester, oder nichtionogene Stoffe, wie alkoxylierte Fettsäurekondensationsprodukte od. dgl., auch in Form von Mischungen der beiden Typen. Zweckmässig gelangen die Netzmittel in Form flüssiger Konzentrate bei der Herstellung der Auskleidung zum Einsatz.

Als Bindemittel kommt für den erfindungsgemässen Zweck vor allem Phenolformaldehydharz in Betracht. Es können selbstverständlich auch andere Phenoplaste sowie auch Aminoplaste eingesetzt werden, ferner andere hiefür bekannte Mittel.

Das einen Bestandteil der Auskleidung bildende exotherme Gemisch kann, wie angegeben, im wesentlichen aus einer thermitartigen Masse auf Basis von Aluminiumpulver bzw. -spänen mit Eisenoxyd-Gemischen aufgebaut sein. Im Zusammenwirken mit den übrigen Bestandteilen der Auskleidung wird ein gebremster Ablauf der an sich heftigen Thermitreaktion gewährleistet und somit eine. Explosionsgefahr vermieden. Gewünschtenfalls lässt sich auch die wärmeabgebende Auskleidung durch Zusatz an sich bekannter Komponenten, die die Eigenschaften in Richtung auf ein hochfeuerfestes Produkt ändern, wie Schamotte, Ton, Bentonit, Sand, Dolomit, Kieselgur od. dgl., modifizieren. Ebenso kann man durch Einbau leichtgewichtiger Füllstoffe, wie Blähton, Blähkorund, Vermi-culit, Perlit, Leichtschamotte od. dgl. eine Herabsetzung des spezifischen Gewichtes herbeiführen und damit Auskleidungsmaterialien von relativ niederer Dichte erhalten.

Die festen Bestandteile des Auskleidungsmaterials werden im allgemeinen in feinteiliger Form eingesetzt. Zur Erzielung einer möglichst gleichmässigen Wirkung ist es vorteilhaft,

wenn die festen, nichtfaserigen Bestandteile, ausgenommen die Aluminiumkomponente, also die Aluminiumkrätze, das Bindemittel, Eisenoxyd bzw. Braunstein und der gegebenenfalls vorhandene Kryolith, eine Korngrösse von staubfein (2 u oder mehr) bis zu 2,5 mm besitzen, wobei das Korn höchstens zur Hälfte eine Grösse von mehr als 1 mm aufweist.

Für die Aluminiumkomponente wird man im allgemeinen eine spezielle Korngrösse auswählen, zumal sich dadurch die exotherme Reaktion hinsichtlich Zündzeit, Temperatur und

Brenngeschwindigkeit besser einstellen lässt. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Aluminiumkomponente aus Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm Korngrösse und aus Aluminiumspänen mit bis zu 5 mm Spanlänge besteht.

Eine weitere günstige Ausführungsform erhält man, wenn die Aluminiumkomponente ausschliesslich aus sphärischem, mit einer Oxydhaut überzogenem Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm, vorzugsweise bis zu 1 mm Korngrösse besteht. Durch das kugelige Aluminiumpulver wird eine besonders gute Stabilität bei der Verarbeitung der Komponenten zum Fertigprodukt bzw. bei dessen Gebrauch gewährleistet.

Die Erfindung hat auch ein Verfahren zum Gegenstand, das eine besonders vorteilhafte Herstellung der beschriebenen wärmeabgebenden Auskleidung ermöglicht. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der faserartige Füllstoff zusammen mit einem Netzmittel, vorzugsweise in wässeriger Zubereitung desselben, vermischt und erforderlichenfalls mit weiterem Wasser versetzt wird, worauf man in dieses wäserige Gemisch Aluminiumkrätze in feinverteilter Form sowie die Komponenten des exothermen Gemisches einführt, das Bindemittel bzw. dessen Komponenten zusetzt und das Ganze zu einem Gemisch weiterverarbeitet, das zu einem Formling für die gewünschte Auskleidung verformt und hierauf zu dem Fertigprodukt getrocknet wird.

Bei diesem Herstellungsvorgang kann man in das wässerige Gemisch zuerst die feinverteilte Krätze einmischen und dann die, zweckmässig bereits vorgemischten Komponenten des exothermen Gemisches eintragen. Gemäss einer sehr vorteilhaften Ausführungsform kann auch so gearbeitet werden, dass die Aluminiumkrätze zum Teil oder zur Gänze in Form eines Vorgemisches mit den Komponenten des exothermen Gemisches in das wässerige Faserstoff-Netzmittel-Gemisch eingeführt wird. Auf diese Weise wird eine noch grössere Homogenität des Fertigproduktes und ein noch gleichmässigerer Reaktionsablauf beim Gebrauch des Fertigproduktes erzielt.

Gewünschtenfalls kann das Bindemittel bzw. dessen Komponenten schon dem exothermen Gemisch bzw. dessen Vorgemischen mit Aluminiumkrätze zugesetzt werden.

Bei der Weiterverarbeitung des bereits sämtliche Bestandteile enthaltenden Gemisches ist es sehr zweickmässig so vorzugehen, dass man eine teigartige Masse, erforderlichenfalls unter Zusatz von weiterem Wasser, erhält, worauf diese teigartige Masse auf einer porösen oder siebartigen Unterlage durch Absaugen oder Abpressen zu handhabbaren Formlingen von ausreichender Grünfestigkeit verformt wird.

Gemäss einer Variante des Herstellungverfahrens kann man auf einem nahezu trockenen Wege arbeiten. In diesem Falle wird das Gemisch aller Bestandteile in einem trok-kenen Arbeitsgang unter Bildung von Trockenflocken bzw. Pellets von z. B. 3 mm Durchmesser verarbeitet, die dann unmittelbar zu Formlingen der gewünschten Gestalt gepresst werden.

Das abschliessende Trocknen der auf einem beliebigen Wege erhaltenen Formlinge kann dann vorteilhaft in einem Ofen bei einer Temperatur von etw 145 bis 180° C, je nach der Art des angewendeten Bindemittels und bis zur Härtung desselben, vorgenommen werden.

Der Zusatz des erfindungsgemäss verwendeten Netzmittels, nämlich eines solchen von anionenaktivem oder nichtionoge-nem Typus, erfolgt vorteilhaft in einer Menge, die 0,01 bis 1 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf das Fertigprodukt, entspricht.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden nichtbeschränkenden Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Für eine exotherme Auskleidung wird der folgende Ansatz verwendet:

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54% Aluminiumkrätze 4% Asbestfasern 5% Holzmehl 4% Phenolformaldehydharz

1 % Netzmittel (alkylbenzolsulfonatäthoxyliertes Fettsäurekondensat-Gemisch, etwa 20%ig) 15% Aluminiumpulver 12% Eisenoxyd 5% Kryolith

Die Asbestfasern werden mit mindestens der gleichen Gewichtsmenge Wasser und dem Netzmittel innig vermischt. Man setzt noch weiter Wasser zu, bis eine dünnflüssige bzw. giess-bare Masse erhalten wird. Nun wird feingemahlene Aluminiumkrätze zugesetzt und zu einem gleichförmigen Brei verrührt, danach werden die Bestandteile des exothermen Gemisches (Eisenoxyd und Aluminiumpulver) sowie der Kryolith in den Brei eingearbeitet. Hierauf wird das Phenolformaldehydharz zugesetzt und diese Masse über einem an Vakuum liegenden Sieb zu einem plattenförmigen Kuchen verdichtet. Nach dem Trocknen bei 250° C während zwei Stunden erhält man eine ausgehärtete, unmittelbar gebrauchsfertige, etwa 25 mm starke Platte, die für eine exotherme Kokillenauskleidung auf dem Edelstahlsektor verwendet werden kann.

s Beispiel 2

Zur Erzeugung einer Auskleidung von grosser und schneller Wärmeabgabe wird die folgende Zusammensetzung gewählt:

49%

Aluminiumkrätze io 4%

Asbestfasern

5%

Holzmehl

4%

Phenolformaldehydharz

1%

Netzmittel gemäss Beispiel 1

10%

Aluminiumpulver

15 10%

Aluminiumspäne

12%

Eisenoxyd

5%

Kryolith

Die Herstellung einer Platte bzw. eines Formkörpers erfolgt in der gemäss Beispiel 1 angegebenen Weise.

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Claims

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1 mm hat.

1. Wärmeabgebende Auskleidung für metallurgische Zwecke auf Basis eines Aluminiumkrätze, Faserfüllstoffe, Kunststoffbindemittel und exotherm wirkende Komponenten enthaltenden Produktes, gekennzeichnet durch einen Gehalt an:

40 bis 60 Gew. % Aluminiumkrätze 1 bis 12 Gew. % faserartigen Füllstoffen 3 bis 6 Gew. % Kunststoff-Bindemitteln 0,01 bis 1 Gew. % anionenaktiven und/oder nichtiono-

genen Netzmitteln 7 bis 25 Gew. % Aluminiumpulver und/oder Aluminiumspänen

2. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie faserartige Füllstoffe auf anorganischer Basis, wie Asbest, Amosit, Glasfasern, Mineralwolle, und gegebenenfalls zusätzlich organisches Fasermaterial, wie Holzmehl, Reisstroh oder andere Zellulosefasern, Kunststoffasern, enthält.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Auskleidung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 3 bis 6 Gew. % Asbestfasern und 3 bis 6 Gew. % Holzmehl enthält.

3 bis 15 Gew. % Eisenoxyd und/oder Braunstein.

4. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Netzmittel anionenaktive Verbindungen, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate und -sulfonate, sulfa-tierte Fettsäureester, oder nichtionogene Stoffe, wie alkoxy-lierte Fettsäurekondensationsprodukte bzw. Gemische von anionenaktiven und nichtionogenen Verbindungen enthält.

5. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kunststoff-Bindemittel auf Basis von Phenolformaldehydharz enthält.

6. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich bis zu 6 Gew. % Kryolith enthält.

7. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen, nichtfaserigen Bestandteile der Zusammensetzung, ausgenommen die Aluminiummetallkomponente, eine Korngrösse von 2 /im bis zu 2,5 mm besitzen, wobei das Korn höchstens zur Hälfte eine Grösse von mehr als

8. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiummetallkomponente aus Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm Korngrösse und aus Aluminiumspänen mit bis zu 5 mm Spanlänge besteht.

9. Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiummetallkomponente ausschliesslich aus sphärischem, mit einer Oxydhaut überzogenem Aluminiumpulver mit bis zu 2 mm, beispielsweise bis zu 1 mm Korngrösse besteht.

10. Verfahren zur Herstellung einer wärmeabgebenden Auskleidung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der faserartige Füllstoff mit dem anionenaktiven und/oder nichtionogenen Netzmittel und Wasser vermischt wird, worauf man in dieses wässerige Gemisch Aluminiumkrätze in feinverteilter Form sowie die Komponenten des exothermen Gemisches einführt, das Bindemittel bzw. dessen Komponenten zusetzt und das Ganze zu einem Gemisch weiterverarbeitet, das zu einem Formling für die Auskleidung verformt und hierauf zu dem Fertigprodukt getrocknet wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumkrätze und die Komponenten des exothermen Gemisches vorgemischt und hierauf in das wässerige Faserstoff-Netzmittel-Gemisch eingeführt werden.

12. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aller Bestandteile, erforderlichenfalls unter Zusatz von weiterem Wasser, zu einer teigartigen Masse verarbeitet wird, die auf einer porösen oder siebartigen Unterlage durch Absaugen oder Abpressen zu handhabbaren

Formlingen von ausreichender Grünfestigkeit verformt wird.

13. Verfahren nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Formlinge bei 145 bis 280° C bis zur Härtung des jeweils angewendeten Bindemittels getrocknet werden.

14. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das anionenaktive bzw. nichtionogene Netzmittel dem wässerigen Gemisch in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.%, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf das Fertigprodukt, einverleibt wird.