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Title:
ALKALINE COVERING AGENT FOR MELTING BATH SURFACES AND METHOD FOR ITS PRODUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/061319
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an alkaline covering agent for melting bath surfaces for sealing the melt, especially a steel melt, against atmospheric influences. The aim of the invention is the reduce the gathering of dust. To this end, the alkaline material is applied as an envelope onto an inert carrier material, for example blown glass beads. The alkaline covering agent is produced by adding the alkaline material step-wise in amounts that are smaller than the weight of the utilized beads of carrier material. The entire weight of the added alkaline material is chosen to be greater than three times, preferably between four to five times, the weight of the carrier material used.

Inventors:
LECHNER MANFRED (AT)
Application Number:
PCT/AT2000/000080
Publication Date:
October 19, 2000
Filing Date:
April 05, 2000
Export Citation:
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Assignee:
STYROMAGNESIT STEIRISCHE MAGNE (AT)
LECHNER MANFRED (AT)
International Classes:
B22D1/00; C23C2/30; (IPC1-7): B22D1/00
Foreign References:
DE3823410C11989-05-24
SE463499B1990-12-03
DE19728368C11999-03-04
DE4230161A11994-03-10
LU32321A1
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 565 (M - 907) 14 December 1989 (1989-12-14)
Attorney, Agent or Firm:
Haffner, Thomas M. (Wien, AT)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Basisches Abdeckmittel für Schmelzbadoberflächen zum Ab dichten der Schmelze, insbesondere Stahlschmelze gegenüber atmosphärischem Angriff, dadurch gekennzeichnet, daß basisches Material, wie z. B. kaustisch gebrannter Magnesit, als Hülle auf einem inerten Trägermaterial, wie z. B. geblähten Glaskugeln, vorliegt.
2. Basisches Abdeckmittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das granulierte umhüllte Produkt einen Feuchtig keitsgehalt von unter 1 Gew. % und ein Litergewicht von 450550 g/l, insbesondere 480 g/l bis 520 g/l, aufweist.
3. Basisches Abdeckmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Körnung des Produktes zwischen 0 und 10 mm liegt.
4. Basisches Abdeckmittel nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweichungstemperatur unter 1350° C, vorzugsweise zwischen 1200° C und 1250° C, liegt.
5. Verfahren zur Herstellung eines basischen Abdeckmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Träger materialkugeln mit einem Durchmesser zwischen 1 und 5 mm mit Wasser versetzt werden und basisches Material eingerührt wird, worauf die Granalien aus dem Mischer ausgebracht und getrocknet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des basischen Materials stufenweise in Mengen vorgenommen wird, welche kleiner sind als das Gewicht der eingesetzten Trägermaterialkugeln und das Gesamtgewicht des zugesetzten basischen Materials größer dem dreifachen, vorzugsweise dem 4 bis 5fach des Gewichtes des Trägermaterialeinsatzes gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des basischen Materials in wenigstens 5, vorzugsweise 10 bis 12 Stufen nach einem Zwischenrühren von jeweils 20 bis 120 sec. vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß Wasser in einer Gewichtsmenge des 1,5 bis 2,5 fachen des Gewichtes der eingesetzten Trägermaterialkugeln, ins besondere geblähten Glaskugeln, eingesetzt wird.
Description:
Basisches Abdeckmittel für Schmelzbadoberflächen sowie Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein basisches Abdeckmittel für Schmelzbadoberflächen zum Abdichten der Schmelze, insbesondere Stahlschmelze gegenüber atmosphärischem Angriff sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen basischen Abdeck- mittels.

Abdeckmittel sollen die unmittelbare Berührung von Schmelzbad- oberflächen mit der Atmosphäre verhindern. Für Gußeisen sowie für Schmelzbäder von Schwermetallegierungen wurde beispielsweise bereits Holzkohle als Abdeckmittel vorgeschlagen. Schmelzbäder aus Magnesiumlegierung wurden bereits erfolgreich mit Schwefel- blüte als Abdeckmittel versetzt, wobei für Schmelzen von Alumi- niumlegierungen Salzgeschmische, beispielsweise aus Kryolith und Alkalichloriden oder-karbonaten eingesetzt wurden. Für Gußeisen wurde auch bereits Quarzsand als Abdeckmittel eingesetzt.

Als Abdeckmittel wird gegenwärtig hauptsächlich Reisschalenasche verwendet, welche aufgrund ihres sehr niedrigen Litergewichtes ausgezeichnete Isoliereigenschaften aufweist. Nachteilig wirkt sich bei der Reisschalenasche ein relativ hoher Anteil von freiem Si02 sowie ein gewisser Anteil an freien. Kohlenstoff aus.

Als weiterer Nachteil der Reisschalenasche ist der durch den Si02-Gehalt bedingte Angriff der basisch ausgekleideten Schlackenzone in Stahlpfannen und die dadurch entstehenden hohen Reparaturkosten zu nennen.

Basische Abdeckmittel wurden bisher als basische Abdeckpulver eingesetzt und zumeist aus etwa gleichen Teilen von kaustisch gebranntem Magnesit bzw. Kauster und Talkum durch Vermischen hergestellt. Die beiden Komponenten dieser bekannten Abdeck- pulver sind auf hohe Feinheit vermahlen, um Litergewichte von etwa 450 g/l zu erzielen. Um ein möglichst leichtes Produkt zu erhalten, war es bei diesen bekannten basischen Abdeckpulvern notwendig, die beiden Komponenten in staubförmigen Zustand mit-

einander zu vermischen, um die Ausbildung von Agglomeraten bzw.

Granulaten zu verhindern. Beim Einsatz derartiger Produkte auf Stahlpfannen kommt es daher zu einer relativ hohen Staubentwick- lung durch die herrschende Thermik, wobei die Verteilung des Pulvers aufgrund des eingeschränkten Fließverhaltens des Pulvers auf großen Pfannen Probleme bereitete, da das Pulver beim Kontakt mit der Stahlschmelze zum Zusammenpacken neigt. In der Folge wurde bei den bekannten Pulver eine relativ hohe Verdich- tung auf der Stahlpfanne beobachtet, wodurch ein Teil der ur- sprünglichen Isoliereigenschaft verloren ging und in der Regel zusätzliche Isoliermittel erforderlich wurden. Mit basischen Ab- deckpulvern mit einem Litergewicht > 750 g/l konnte aufgrund des relativ hohen Litergewichtes keine befriedigende Isolierwirkung erzielt werden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein neues basisches Abdeck- pulver zu schaffen, welches sich neben geringem Litergewicht durch verringerte Staubentwicklung und durch verringerte Gefahr eines Zusammenpackens auszeichnen soll und welches gleichzeitig verbessertes Fließverhalten und eine bessere Verteilung auch auf großen Pfannen gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße basische Abdeckmittel im wesentlichen da- rin, daß basisches Material, wie z. B. kaustisch gebrannter Magnesit, als Hülle auf einem inerten Trägermaterial, wie z. B. geblähten Glaskugeln, vorliegt. Dadurch, daß basisches Material als Hülle auf einem inerten Trägermaterial vorliegt, wird ein trockenes Granulat bereitgestellt, welches wesentlich geringere Neigung zum Zusammenpacken neigt und aufgrund seiner Körnung ein verbessertes Fließverhalten zeigt. Da das basische Material als Hülle auf dem inerten Trägermaterial vorliegt, wird auch die Staubbildung beim Aufbringen und beim Verarbeiten gegenüber be- kannten Abdeckmitteln wesentlich verringert. Je nach Wahl des inerten Trägermateriales kann das Produkt auch so ausgebildet sein, daß die Granalien beim Kontakt mit einer Stahlschmelze aufschmelzen und auf diese Weise einen Deckel ausbilden. Auf diese Weise wird eine sehr hohe thermische Isolierfähigkeit und eine vollständige Abdichtung gegen Sauerstoffzutritt zum Stahl-

bad gewährleistet. Das erfindungsgemäße basische Abdeckpulver weist in vorteilhafter Weise kein freies Si02, einen freien Kohlenstoffanteil von < 1 Gew. % und kein freies Wasser auf.

Durch einen hohen Anteil an basischen Wirkstoffen kann dieses Abdeckpulver die basische Auskleidung der Stahlpfannen in der Schmelzzone schützen und dadurch deren Reparaturkosten ent- scheidend senken.

Mit Vorteil ist das erfindungsgemäße basische Abdeckmittel so ausgebildet, daß das granulierte umhüllte Produkt einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 1 Gew. % und ein Litergewicht von 450-550 g/l, insbesondere 480 g/l bis 520 g/l, aufweist, wobei vorzugsweise die Körnung des Produktes zwischen 0 und 10 mm liegt. Mit einem derartigen körnigen Abdeckmittel konnten die besten Ergebnisse in Bezug auf die Verringerung der Staubbildung und die gewünschte Abdeckung der Metallbadoberfläche erzielt werden. Um die gewünschte Deckelbildung zu erzielen, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß die Erweichungstempera- tur unter 1350° C, vorzugsweise zwischen 1200° C und 1250° C, liegt.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines der- artigen basischen Abdeckmittels ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß Trägermaterialkugeln mit einem Durchmesser zwischen 1 und 5 mm mit Wasser versetzt werden und basisches Material eingerührt wird, worauf die Granalien aus dem Mischer ausgebracht und getrocknet werden. Prinzpiell wurden die besten Ergebnisse mit geblähten Glaskugeln erzielt, wobei in Ver- gleichsversuchen geblähte Tonkugeln, Vermiculit oder Perlit ein- gesetzt wurde. Derartige poröse Materialien, wie Tonkugeln, Vermiculit und Perlit zeigten aber bei der einer Granulierung nachgeschalteten Trocknung unerwünschte Sprengungen der Kauster- umhüllung und teilweise sogar der Trägermaterialkörperteilchen selbst. Derartige poröse Materialien nehmen bei der Beschichtung mit der Umhüllung relativ hohe Mengen an Feuchtigkeit auf, welche beim Trocknen dampfförmig wieder abgegeben wird. Umhüllte Glaskugeln und insbesondere umhüllte geblähte Glaskugeln blieben

auch bei rascher Trocknung weitestgehend stabil, wobei die Wdrmespeicherfahigkeit von derartigen Glaskugeln besonders vor- teilhaft für die Produkteigenschaft und insbesondere für die Verringerung der Staubbildung ist, da es hier zu keinen Ab- plattungen bei der Kausterreaktion kommt.

Neben Wasser und Essigsäure wurden auch C-haltige Bindemittel (z. B. Melasse, Stearinsäure, Cellulose) für die Bindung des Kausters an das Trägermaterial eingesetzt. Derartige Produkte, bei welchen Essigsäure sowie C-Verbindungen als Bindemittel ein- gesetzt wurden, zeigten jedoch beim Aufbringen auf die Schmelze einen sehr intensiven und unangenehmen Essiggeruch bzw. Ver- brennungsgeruch, sodaß die Wahl von Wasser für die Bindung des Kausters an das Trägermaterial besonders bevorzugt ist.

Mit Vorteil wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens so vorgegangen, daß die Zugabe des basischen Materials stufenweise in Mengen vorgenommen wird, welche kleiner sind als das Gewicht der eingesetzten Trägermaterialkugeln und das Gesamtgewicht des zugesetzten basischen Materials größer dem dreifachen, vorzugs- weise dem 4 bis 5-fach des Gewichtes des Trägermaterialeinsatzes gewählt wird. Ein auf diese Weise hergestelltes Produkt zeichnete sich durch ein besonders leichtes Korn und eine gute Rieselfähigkeit aus, wobei nach der Trocknung ohne Beein- trächtigung der Umhüllung Restfeuchtigkeitsgehalte von weit unter 1 % erzielt werden konnten. In besonders vorteilhafter Weise wird so vorgegangen, daß die Zugabe des basischen Materi- als in wenigstens 5, vorzugsweise 10 bis 12 Stufen nach einem Zwischenrühren von jeweils 20 bis 120 sec. vorgenommen wird, wo- durch die entsprechende Menge an basischem Material in gleicher Schichtstärke aufgetragen werden kann. Insgesamt wird mit Vor- teil so vorgegangen, daß Wasser in einer Gewichtsmenge des 1,5 bis 2,5-fachen des Gewichtes der eingesetzten Trägermaterial- kugeln, insbesondere geblähten Glaskugeln, eingesetzt wird.

Die auf diese Weise erzielten Produkte zeichnen sich durch chemisch inertes Material und trockenes Granulat aus, wobei auf-

grund der Umhüllung der Trägermaterialteilchen auch im Fall der Verwendung von geblähtem Glas kein freies Si02 gebildet wird und insgesamt eine thermische Isolierfähigkeit erzielt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1 In einem Mischer wurden 8 kg geblähte Glaskugeln mit einer Kör- nung von 2-4 mm vorgegeben und dann mit 4 1 Wasser versetzt.

Nach dem Durchrühren der Glaskugeln mit dem Wasser (ca. 1/2 Minute) erfolgte die Zugabe von ca. 5 kg Kauster (ca. 2 Minuten einrühren). Danach wurde 8 mal jeweils 1 Liter Wasser (Misch- dauer 0,5 Minuten) und 2,5 kg Kauster (Mischdauer 1 Minute) in den Mischer zugegeben. Abschließend wurde nochmals 1 Liter Wasser (Mischdauer 0,5 Minuten) und 1,5 kg Kauster (Mischdauer 1,5 Minuten) in den Mischer eingefüllt.

Danach konnten die Granalien aus dem Mische entleert und der Trocknung zugeführt werden.

Das erzielte Produkt wies nach einer Gesamtmischdauer von 15 Minuten ein Mischungsgewicht von 44 kg auf. Nach einer Trocknung bei 110° C wurde eine Restfeuchte von 0,5 Gew. % und eine Schütt- dichte von 480 g/l ermittelt.

Beispiel 2 In einem Mischer wurden 8 kg geblähte Glaskugeln mit einer Kör- nung von 2-4 mm vorgegeben und dann mit 4 1 Wasser versetzt.

Nach dem Durchrühren der Glaskugeln mit dem Wasser (ca. 1/2 Minute) erfolgte die Zugabe von ca. 5 kg Kauster (ca. 2 Minuten einrühren). Danach wurde 9 mal jeweils 1 Liter Wasser (Misch- dauer 0,5 Minuten) und 3 kg Kauster (Mischdauer 1 Minute) in den Mischer zugegeben. Abschließend wurde nochmals 1 Liter Wasser

(Mischdauer 0,5 Minuten) und 1 kg Kauster (Mischdauer 1,5 Minuten) in den Mischer eingefüllt.

Danach konnten die Granalien aus dem Mischer entleert und der Trocknung zugeführt werden.

Die Drehzahlen der Trommel sowie des Mischwerkzeuges wurden jeweils mit der kleinsten Einstellung gewählt.

Die Mischung wies nach 16 Minuten Gesamtmischdauer ein Mischungsgewicht von 51 kg auf. Nach einer Trocknung bei 110° C wurde die Feuchtigkeit wiederum mit 0,5 Gew. % und die Schütt- dichte mit 520 g/l bestimmt.

Die auf diese Weise hergestellten Produkte eigneten sich als basische Produkte und wiesen Körnungen zwischen 0 und 10 mm auf.

Die Verarbeitung führte zu weitestgehend staubfreien Produkten, wobei ein geringer Staubanfall durch Abrieb möglich ist. Die hergestellten Produkte zeichnen sich durch gute Rieselfähigkeit, gute Verlaufeigenschaften auf ebener Oberfläche und ein spezifi- sches Gewicht in der Größenordnung von etwa 500 g/l auf, wobei kein freies Si02 vorliegt. Durch die Wahl von geblähten Glas- kugeln konnte eine Erweichungstemperatur zwischen 1200° und 1220° C eine Sphärischtemperatur von 1500° C und eine Halbkugel- temperatur von größer als 1700° C ermittelt werden. Die Produkte zeichnen sich dadurch aus, daß sie keinen freien Kohlenstoff enthalten und Fließtemperaturen von über 1700° C aufweisen. Auf- grund des körnigen Aufbaues mit porösen Granalien konnte eine überaus gute thermische Isolierfähigkeit beobachtet werden, wobei aufgrund des Aufschmelzens der Körner und der Deckelbil- dung der Sauerstoffzutritt durch die Isolierschicht in das Stahlbad zur Gänze verhindert werden konnte. Die äußerste Schicht der Isolierung blieb bei Einsatz des basischen Produktes in ihrer ursprünglichen Form erhalten und konnte daher immer wieder weiterverwendet werden. Gegenüber bekannten Produkten ist hiebei neben den besseren Verlaufseigenschaften bzw. der Vertei- lung auf ebenen Flächen vor allem die geringere Erweichungs-

temperatur, die höhere Halbkugeltemperatur und die höhere Fließ- temperatur für die erzielten besseren thermischen Isoliereigen- schaften und die verbesserte Abdichtung des Stahlbades gegenüber Sauerstoffzutritt von besonderem Vorteil. Ein weiterer Vorteil ist der Umstand, daß das erfindungsgemäße Abdeckpulver zumindest teilweise weiterverwendet werden kann.




 
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