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Patent Searching and Data


Title:
USE OF A HEAT-INSULATING MOULDED BODY TO INSULATE MOLTEN METALS WITH RESPECT TO THE ENVIRONMENT, OR A METALLURGICAL VESSEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/002096
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the use of an unfired refractory moulded body (1) comprising a binder matrix (2) that contains at least one hardened permanent binder, and aggregate particles (3) comprising and/or consisting of biogenic silicic acid, preferably comprising and/or consisting of rice husk ash, which are integrated into the binder matrix (2), for the purpose of thermally insulating a molten metal, particularly a molten steel, and/or a metal ingot solidified out of the molten metal. The invention also relates to the use of the moulded body (1) to thermally insulate a refractory lining, particularly in multi-layer brick work or in a heat treatment furnace, or as an anti-corrosion barrier for example against alkali corrosion, or as a flame retardant lining or as a filter material for hot gases.

Inventors:
JANSEN, Helge (Bonifatiusstraße 58, Düsseldorf, 40547, DE)
SCHEMMEL, Thomas (Gonellastraße 50, Meerbusch, 40668, DE)
STEIN, Petra (Südring 46, Göttingen, 37079, DE)
SCHÖLWER, Michael (Langenhorster Wald 3, Velbert, 42551, DE)
Application Number:
EP2017/065921
Publication Date:
January 04, 2018
Filing Date:
June 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
REFRATECHNIK HOLDING GMBH (Adalperostraße 82, Ismaning, 85737, DE)
International Classes:
B22D7/10; B22D11/11; B22D27/06; F27D1/00
Attorney, Agent or Firm:
SOLF, Annkathrin (Candidplatz 15, München, 81543, DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Verwendung eines ungebrannten, feuerfesten Formkörpers (1 ) aufweisend eine Bindemittelmatrix (2) enthaltend zumindest ein abgebundenes, permanentes Bindemittel und Zuschlagkörner (3) mit und/oder aus biogener Kieselsäure, vorzugsweise mit und/oder aus Reisschalenasche, welche in die Bindemittelmatrix (2) eingebunden sind, zur thermischen Isolation einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze, und/oder eines aus der Metallschmelze erstarrenden metallischen Gussblocks (14).

2. Verwendung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) zur thermischen Isolation der Stahlschmelze und/oder des Gussblocks (14) bei der Stahlherstellung verwendet wird.

3. Verwendung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) zur thermischen Isolation der Metallschmelze, insbesondere der Stahlschmelze, und/oder des Gussblocks (14) beim steigenden Blockguss verwendet wird.

4. Verwendung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) zur thermischen Isolation eines Blockkopfes (15) des Gussblockes (14) verwendet wird.

5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) zur thermischen Isolation der sich in einem metallurgischen Gefäß befindlichen Metallschmelze, insbesondere der Stahlschmelze, und/oder des sich in einem metallurgischen Gefäß be- findlichen Gussblocks (14), von dem Gefäß und/oder der Atmosphäre verwendet wird.

6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) als Abdeckplatte (10) zum Abdecken und zur thermischen Isolation eines sich in einer Kokille (7) befindlichen Metallbades (8), insbesondere Stahlbades, vorzugsweise beim fallenden oder steigenden Blockguss, verwendet wird.

7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) als Abdeckplatte (19) zum Abdecken und zur thermischen Isolation eines sich in einem Gießverteiler (20) befindlichen Metallbades (8), insbesondere eines Stahlbades, verwendet wird.

8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei dem zumindest einen permanenten Bindemittel um ein anorganisches Bindemittel, bevorzugt um Wasserglas oder einen Sol- Gel-Binder oder einen Phosphatbinder oder Tonerdezement oder Portlandzement handelt.

9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei der biogenen Kieselsäure um Reisschalenasche und/oder um Diatomeenerde (Kieselgur) und/oder um Kieselschiefer oder diagenetisch zu Gestein verfestigte Radiolarienskelette oder Schwämme aus Opal, handelt.

10. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlag des Formkörpers (1 ) zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zu 100 Gew.-%, aus biogener Kieselsäure, bevorzugt aus Reisschalenasche, bezogen auf die gesamte Trockenmasse an Zuschlagstoffen, besteht. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die biogene Kieselsäure, insbesondere die Reisschalenasche, folgende Kornverteilung gemäß DIN 66165-2 (04/1987) bezogen auf die Trockenmasse aufweist, wobei sich die einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% addieren:

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) eine Trockenrohdichte p0 von 0,3 bis 1 ,5 g/cm3, bevorzugt von 0,5 bis 1 ,3 g/cm3 gemäß DIN EN 1094-4 (09/1995) aufweist.

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) eine Porosität von 60 bis 90 %, bevorzugt von 70 bis 80 % gemäß DIN EN 1094-4 (09/1995) aufweist.

14. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) eine Kaltdruckfestigkeit von 1 ,5 bis 20,0 MPa, bevorzugt von 2,5 bis 15,0 MPa gemäß DIN EN 993-5 (12/1998) aufweist.

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) eine Kaltbiegefestigkeit von 1 ,0 bis 9,0 MPa, bevorzugt von 1 ,5 bis 7,0 MPa gemäß DIN EN 993-6 (04/1995) aufweist.

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) eine Heißbiegefestigkeit von 1 ,5 bis 7,0 MPa, bevorzugt von 2,0 bis 5,0 MPa gemäß DIN EN 993-7 (04/1995) aufweist.

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) einen Erweichungspunkt bestimmt mit einem Erhitzungsmikroskop gemäß DIN EN 51730 (09/2007) von 800 bis 1700 °C, bevorzugt 1200 bis 1650 °C aufweist.

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) folgende Wärmeleitfähigkeiten WLF

DIN EN 993-15 (07/2005) aufweist: WLF [W/mK]

vorzugsweise

bei 26°C 0,10 bis 0,14 0,1 1 bis 0,13

bei 307°C 0,12 bis 0,16 0,13 bis 0,15

bei 700°C 0,17 bis 0,21 0,18 bis 0,20

bei 995°C 0,25 bis 0,29 0,26 bis 0,28

19. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Formkörper (1 ) folgende chemische Zusammensetzung gemäß DIN EN ISO 12677 (02/2013) aufweist, wobei sich die einzelnen Bestandteile (glühverlustfrei) zu 100 Gew.-% addieren:

Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die die biogene aufweisenden Zuschlagkörner aus agglomerierten Körnern aus der biogenen Kieselsäure bestehen, welche mit zumindest einem abgebundenen Bindemittel gebunden sind.

21 . Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Formkörper (1 ) verwendet wird, der mit folgenden Verfahrensschritten hergestellt ist:

a) Herstellen einer Mischung aufweisend die Zuschlagkörner (3) mit und/oder aus der biogenen Kieselsäure, das zumindest eine permanente Bindemittel, und gegebenenfalls eines Lösungsmittels für das permanente Bindemittel,

b) Einfüllen der Mischung in eine Form,

c) Verdichten der Mischung,

d) Entformen des grünfesten Formkörpers (1 ),

e) Abbinden lassen des Formkörpers (1 ).

22. Verwendung nach Anspruch 21 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Formkörper (1 ) verwendet wird, der hergestellt ist aus einer Mischung, deren Zusammensetzung so eingestellt ist, dass die Mischung nach 30 s unter Vibration ein Ausbreitmaß, bestimmt in Anlehnung an DIN EN ISO 1927-4 (03/2013), von 200 bis 500 mm, bevorzugt 250 bis 350 mm aufweist.

23. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Formkörper (1 ) verwendet wird, der hergestellt ist aus einer Mischung, die bezogen auf die gesamte Trockenmasse folgende Zusammensetzung aufweist, wobei sich die einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% ergänzen:

Anteil [Gew.-%]

vorzugsweise

Biogene Kieselsäure, vorzugsweise 20,0 bis 95,0 45,0 bis 90,0

Reisschalenasche

Permanentes Bindemittel 5,0 bis 30,0 10,0 bis 20,0

Weitere Zuschlagstoffe 0 bis 20,0 0 bis 10,0

Sonstige Bestandteile 0 bis 30,0 0 bis 25,0

24. Verwendung nach einem der Ansprüche 21 bis 23,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Formkörper (1 ) verwendet wird, der hergestellt ist indem die Zuschlagkörner (3) aus der biogene Kieselsäure vor dem Mischen mit den übrigen Bestandteilen der Mischung mit Wasser und/oder zumindest einem Bindemittel zu Granulatkörnern agglomeriert werden und die Granulatkörner in plastischem Zustand mit den übrigen Bestandteilen der Mischung gemischt werden.

Verwendung eines ungebrannten, feuerfesten Formkörpers (1 ) aufweisend eine Bindemittelmatrix (2) enthaltend zumindest ein abgebundenes, permanentes Bindemittel und Zuschlagkörner (3) mit und/oder aus biogener Kieselsäure, vorzugsweise aus Reisschalenasche, welche in die Bindemittelmatrix (2) eingebunden sind, zur thermischen Isolation einer feuerfesten Auskleidung, insbesondere in einem Mehrschichtmauerwerk oder in einem Wärmebehandlungsofen, oder als Korrosionssperre, z.B. gegen Alkaliangriff, oder als Brandschutzauskleidung oder als Filtermaterial für Heißgase.

Verwendung nach Anspruch 25,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Formkörper (1 ) mit den Merkmalen von einem der Ansprüche 8 bis 24 verwendet wird.

Description:
Verwendung eines wärmedämmenden Formkörpers zur Isolation von Metallschmelzen gegenüber der Atmosphäre oder einem metallurgischen

Gefäß

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines wärmedämmenden, feuerfesten, ungebrannten Formkörpers, insbesondere einer Platte, zur thermischen Isolation von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, und/oder eines erstarrenden Gussblocks, gegenüber der umgebenden Atmosphäre oder einem metallurgischen Gefäß, insbesondere bei der Herstellung von Stahl in Stahlwerken.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung einer wärmedämmenden Abdeckplatte zum Abdecken von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, und/oder eines erstarrenden Gussblocks, die sich in einem metallurgischen Gefäß befinden.

In der Metallurgie ist es üblich, die freie Oberfläche der sich in einem offenen metallurgischen Gefäß befindlichen Metallschmelze, insbesondere der Stahlschmelze, mit einem Abdeckmittel abzudecken. Das Abdeckmittel bildet eine Schutz- und Wärmedämmschicht. Es schirmt einerseits das Metallschmelzbad vor atmosphärischen Gasen ab, um unerwünschte chemische Reaktionen der Metallschmelze zu vermeiden. Andererseits dient es zur Isolation bzw. Wärmedämmung gegenüber der Atmosphäre. Somit sorgt das Abdeckmittel für eine gute Oberflächenqualität.

Als Abdeckmittel werden üblicherweise lose Schüttungen aus feuerfesten Materialien, insbesondere aus Reisschalenasche verwendet. Reisschalenasche wird in großen Mengen in vielen Reis produzierenden Ländern hergestellt. Sie fällt als Nebenprodukt bei der Verbrennung von Reisschalen (Spelzen) an. Wenn diese verbrannt werden, entsteht Reisschalenasche, die chemisch sehr rein ist und zu 94-96% aus Si0 2 in amorpher Form besteht. Reisschalenasche wird deshalb auch als biogene Kieselsäure bezeichnet. Sie hat einen sehr hohen Schmelzpunkt von ca. 1 .650 °C. Bei der Herstellung verbrennen die flüch- tigen Bestandteile, wobei aber eine einzigartige, mikroporöse Struktur des Si0 2 erhalten bleibt. Aus dieser Struktur resultiert sowohl eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit als auch ein niedriges Schüttgewicht der Reisschalenasche. Reisschalenasche bewirkt aufgrund dessen zwar eine hervorragende Wärmedämmung, allerdings führt sie aufgrund ihrer hohen Feinheit, insbesondere beim Aufbringen auf die Metallschmelzenoberfläche, zu einer hohen Staubbelastung, die gesundheitsgefährdend sein kann, z.B. Augenverletzungen hervorrufen kann. Denn die Feinstaubpartikel können in den menschlichen Körper gelangen. Deshalb müssen beispielsweise Absaugeinrichtungen installiert werden, welche wiederum aufgrund des Absaugens der Reisschalenasche zu Materialverlusten führen.

Aus diesem Grund, ist es auch bekannt, anstelle der reinen Reisschalenasche, Granulate als Abdeckmittel zu verwenden. Die Granulate bestehen aus granulierten feuerfesten Materialien, die mittels eines Bindemittels verfestigt sind. Beispielsweise gehen derartige Granulate aus der DE 10 2013 000 527 A1 , der DE 197 28 368 C1 und der DE 197 31 653 C2 hervor.

Die Granalien der DE 10 2013 000 527 A1 enthalten hauptsächlich, vorzugsweise bis zu 90 Gew.-%, Kieselgur. Als Bindemittel wird z.B. Bentonit, Wasserglas oder Zellulose verwendet. Auch können die Granalien Polyvinylpo- lypyrrolidon als Bindemittel enthalten. Das Granulat schmilzt nach einiger Zeit auf.

Das Granulat der DE 197 28 368 C1 weist Granalien auf, die hergestellt werden aus Reisschalenasche, einem organischen, gelbildenden Bindemittel in Mengen von 1 bis 10 Gew.-% sowie Wasser in Mengen von 20 bis 100 Gew.-%.

Die Kügelchen/Pellets des Granulats der DE 197 31 653 C2 bestehen aus Reisschalenasche, die mit einer oberflächenaktiven Substanz und einem Bindemittel gemischt wird. Bei der oberflächenaktiven Substanz kann es sich um Natriumalginat, Natriumsalz von Carboxymethylcellulose, Natriumhexameta- phosphat oder Mischungen daraus handeln. Bei dem Bindemittel kann es sich um Polyvinylalkohol, Melasse, Natriumhexametaphosphat, Portland-Zement, Natriumsilikat und ausgefälltes Calciumcarbonat und Mischungen daraus handeln. Die Kügelchen/Pellets werden nach dem Mischen und Verpressen getrocknet und dann bei einer Temperatur von 800-1400 °C gebrannt.

Die Granulate führen zwar zu einer deutlich verringerten Staubbelastung im Vergleich zu reiner Reisschalenasche. Sie weisen aber auch ein höheres Schüttgewicht auf und führen somit zu einer schlechteren Isolation. Zudem sind sie herstellungsbedingt deutlich teurer als Schüttungen aus reiner Reisschalenasche.

Bei den abzudeckenden metallurgischen Gefäßen handelt es sich insbesondere um einen Metallverteiler, bevorzugt einen Stranggießverteiler (Tundish), eine Gießpfanne oder eine Kokille für den steigenden oder fallenden Blockguss. Beim Blockguss wird das flüssige Metall in eine stehende Form (Kokille) eingefüllt und erstarrt in dieser. Das Einfüllen kann sowohl von oben (fallender Blockguss) als auch über ein Zuführsystem von unten (steigender Blockguss) geschehen. Nach dem Erstarren wird die Kokille gestrippt, also vom erstarrten Metall gezogen und der Gussblock wird weiterverarbeitet.

Während die Stahlschmelze in der Kokille erstarrt, können sich vor allem im Blockkopf Schwindungshohlräume (Lunker) bilden. Bestandteile mit relativ niedriger Schmelztemperatur werden vor der Kristallisationsfront höher schmelzender Bestandteile her nach oben getrieben. Dadurch und durch die Strömung aufsteigender Gasblasen können sich Elemente wie Schwefel, Phosphor und Kohlenstoff im Blockkopf konzentrieren. Es entstehen so genannte Blockseigerungen. Durch aufgeschwemmte Schlacke kommt es also zu„Kopfabfall". Daher muss der betreffende obere Bereich des Blocks vor der Weiterverarbeitung abgetrennt werden. Durch eine gute thermische Isolation des Blockkopfes kann die Metallschmelze im Blockkopf länger flüssig gehalten werden und erstarrt langsamer. Der Gussblock wird durchgehend dicht und der abzutrennende Teil bleibt relativ klein. Die Kopfisolierung ist im Blockguss daher besonders wichtig.

Beim steigenden Blockguss bei der Stahlerzeugung wird zur Blockkopfisolierung üblicherweise zunächst eine Halteplatte oder eine Metallstange auf die Kokille aufgelegt. Die Halteplatte besteht in der Regel aus wärmeliefernden Materialien (sog.„exotherme Platte") aus Mischungen von verschiedenen feuerfesten Oxiden mit Metallpulver und häufig fluoridhaltigen Komponenten. An der Halteplatte oder der Metallstange ist mittels eines Strickes ein Sack mit Gießpulver befestigt. Der Sack verbrennt nach kurzer Zeit aufgrund der hohen Wärme der Stahlschmelze, so dass sich das Gießpulver auf der Stahlschmelze verteilt und zwischen der Kokille und dem Stahlbad als Trenn- und Schmiermittel wirkt. Anschließend wird die Halteplatte oder die Metallstange entfernt und manuell die jeweilige Schüttung als Abdeckmittel auf die Metallschmelzenoberfläche aufgegeben. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und durch die unmittelbare Nähe zur heißen Kokille für den Ausführenden gefährlich.

Es ist zudem bekannt, durch eine ringförmige Isolationshaube (sog.„Gießhaube") den Kopflunker im Blockkopf zu minimieren. Die Isolationshaube ist als getrenntes Bauteil am oberen Ende der Kokille bzw. am Kokillenkopf angeordnet und in diesen eingesetzt. Sie isoliert so den Kokillenkopf von der Stahlschmelze im Bereich des Blockkopfes. Die Isolationshaube kann als einteiliges Bauteil ausgebildet sein oder aus mehreren miteinander verbundenen Platten bestehen. Die einteiligen Isolationshauben und die Platten bestehen in der Regel aus thermisch isolierendem Material.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines wärmedämmenden Formkörpers, insbesondere einer wärmedämmenden Platte, der zur thermischen Isolation von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, gegenüber der umgebenden Atmosphäre und/oder einem metallurgi- sehen Gefäß, insbesondere bei der Herstellung von Stahl, verwendet wird, wobei der Formkörper einfach und kostengünstig herstellbar sein soll, eine gute Wärmedämmung gewährleisten soll und weder gesundheits- noch umweltschädlich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Formkörpers, bevorzugt einer Platte, gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : Schematisch einen Querschnittsausschnitt durch die erfindungsgemäß verwendete Platte

Figur 2: Schematisch und stark vereinfacht eine Kokille für den aufsteigenden Blockguss vor Beginn des Gießvorgangs mit einer Abdeckplatte

Figur 3: Die Kokille gemäß Figur 2 während des Gießvorganges

Figur 4: Die Kokille gemäß Figur 2 am Ende des Gießvorganges

Figur 5: Schematisch und stark vereinfacht einen Gießverteiler vor dem An- guss

Figur 6: Den Gießverteiler gemäß Figur 5 nach dem Anguss

Der erfindungsgemäß verwendete, ungebrannte Formkörper 1 (Fig. 1 -6) weist eine Bindemittelmatrix 2 aus zumindest einem abgebundenen Bindemittel auf, in welches Zuschlagkörner 3 aus biogener Kieselsäure, bevorzugt aus Reisschalenasche, eingebettet bzw. eingebunden sind. Die Zuschlagkörner 3 sind in der Bindemittelmatrix 2 verteilt. Bei dem Bindemittel handelt es sich um ein permanentes Bindemittel. Bei einem permanenten Bindemittel handelt es sich um ein Bindemittel, welches unterhalb der Temperatur für den keramischen Brand erhärtet, sich aber bei Temperaturbelastung, insbesondere in einer 0 2 - Atmosphäre, nicht verflüchtigt, sondern umwandelt und eine Bindematrix mit keramischer oder anderer Bindung ausbildet. Permanente Bindemittel sorgen somit für den Zusammenhalt des ungebrannten Formkörpers 1 bei Raumtemperatur als auch im Einsatz unter Temperaturbelastung, insbesondere in einer 0 2 -Atmosphäre. Im Gegensatz dazu brennt ein temporäres Bindemittel bei Temperaturbelastung aus und verflüchtigt sich. Permanente Bindemittel erhärten bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur für den keramischen Brand, z.B. bei Raumtemperatur, z.B. hydraulisch oder chemisch (anorganisch oder organisch-anorganisch) oder organisch. Unter Temperaturbelastung bilden sie z.B. durch Versinterung eine direkte keramische Bindung. Phosphatbindungen und Zementbindungen werden bei Temperaturbelastung beispielsweise umgewandelt, bleiben aber bestehen.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem permanenten Bindemittel um ein anorganisches Bindemittel, bevorzugt um Wasserglas oder einen Sol-Gel-Binder oder einen Phosphatbinder oder Tonerdezement oder Portlandzement.

Die Bindemittelmatrix 2 kann selbstverständlich auch aus mehreren permanenten Bindemitteln bestehen. Dadurch können in besonders vorteilhafter Weise bestimmte Eigenschaften des Formkörpers 1 eingestellt werden.

Auch kann die Bindemittelmatrix 2 zusätzlich zumindest ein abgebundenes temporäres Bindemittel aufweisen. Vorzugsweise besteht die Bindemittelmatrix 2 allerdings ausschließlich aus einem oder mehreren permanenten, abgebundenen Bindemitteln. Es handelt sich somit um eine permanente Bindemittelmatrix 2.

Bei der biogenen Kieselsäure handelt es sich vorzugsweise ausschließlich um Reisschalenasche. Es kann sich aber auch um Diatomeenerde (Kieselgur) oder Kieselschiefer oder diagenetisch zu Gestein verfestigte Radiolarienske- lette oder Schwämme aus Opal, handeln. Es können auch Mischungen unterschiedlicher biogener Kieselsäuren als Zuschlagstoff vorhanden sein.

Des Weiteren kann der Formkörper 1 auch weitere Zuschlagstoffe aus feuerfestem Material aufweisen. Zuschlagstoffe im Sinne der Erfindung sind allge- mein Stoffe, die bzw. deren Körner in der Bindemittelmatrix 2 verteilt sind und in diese eingebunden bzw. eingebettet sind. Die Zuschlagstoffe reagieren dabei beim Abbinden nicht oder nur oberflächlich mit dem Bindemittel. Die Zuschlagkörner sind somit im Wesentlichen mechanisch in die Bindemittelmatrix 2 eingebunden.

Insbesondere weist der Formkörper 1 Mikrosilika, bevorzugt pyrogene und/oder gefällte Kieselsäure, als Zuschlagstoff auf. Auch kann der Formkörper 1 expandierten Perlit und/oder expandierten Vermiculit und/oder geblähten Ton und/oder anorganische Fasern, bevorzugt Mineral- und/oder Schlacken- und/oder Glas- und/oder Keramik-Fasern, und/oder Flugaschen und/oder (Kraftwerks-) Filterstäube als Zuschlagstoff aufweisen.

Mikrosilika, Flugaschen und/oder (Kraftwerks-) Filterstäube können auch reagieren und die Bindemittelmatrix ausbilden, je nachdem, ob Reaktionspartner in der Mischung vorhanden sind. In diesem Fall werden sie nicht zu den Zuschlagstoffen, sondern zum Bindemittel gezählt.

Vorzugsweise besteht der Zuschlag des Formkörpers 1 zu mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, aus biogener Kieselsäure, bevorzugt aus Reisschalenasche, jeweils bezogen auf den Gesamtgehalt (Trockenmasse) an Zuschlagstoffen. Vorteilhafterweise weist der Formkörper 1 ausschließlich biogene Kieselsäure, bevorzugt ausschließlich Reisschalenasche, als Zuschlagstoff auf. Der Zuschlag des Formkörpers 1 besteht somit vorteilhafterweise zu 100 Gew. -% aus biogener Kieselsäure, bevorzugt zu 100 Gew. -% aus Reisschalenasche.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers 1 erfolgt wie folgt:

Zunächst werden die trockenen Bestandteile gemischt. Bei den trockenen Bestandteilen handelt es sich um die biogene Kieselsäure und gegebenenfalls die anderen Zuschlagstoffe sowie gegebenenfalls zumindest ein permanentes Bindemittel, falls dieses in trockener Form vorliegt. Anschließend wird der Tro- ckenmischung Wasser oder ein anderes flüssiges Lösungsmittel zum Lösen oder Dispergieren oder Aktivieren des Bindemittels zugegeben. Zumindest ein permanentes Bindemittel kann aber auch in bereits gelöster bzw. dispergierter Form vorliegen und der Trockenmischung aus den übrigen Bestandteilen in flüssiger Form zugegeben werden.

Die Zusammensetzung der fertigen Mischung wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Mischung nach 30s unter Vibration ein Ausbreitmaß, bestimmt in Anlehnung an DIN EN ISO 1927-4 (03/2013), von 200 bis 500 mm, bevorzugt 250 bis 350 mm. aufweist, ohne dass eine Auftrennung zwischen Grob- und Feinkornanteilen auftritt, wie dies bei reiner Reisschalenasche der Fall ist.

Vorzugsweise weist die fertige Mischung bzw. der fertige Versatz zur Herstellung des Formkörpers 1 bezüglich der trockenen Bestandteile folgende Zusammensetzung bezogen auf die gesamte Trockenmasse auf, wobei sich die einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% ergänzen:

Des Weiteren beträgt das Gewichtsverhältnis des flüssigen Lösungsmittels, vorzugsweise des Wassers, zu den trockenen Bestandteilen vorzugsweise 2:1 bis 1 :9, bevorzugt 1 :1 bis 3:7.

Die verwendete Reisschalenasche weist zudem vorzugsweise folgende chemische Zusammensetzung gemäß DIN EN ISO 12677 (02/2013) auf, wobei sich die einzelnen Bestandteile (glühverlustfrei) zu 100 Gew.-% addieren: Anteil [Gew.-%]

vorzugsweise

Si0 2 92 bis 98 94 bis 97

P 2 0 5 0,5 bis 2,0 0,5 bis 1 ,5

K 2 0 1 ,0 bis 3,0 1 ,5 bis 2,5

Rest-Oxide 0,5 bis 3,0 1 ,0 bis 2,0

Die verwendete biogene Kieselsäure, insbesondere die Reisschalenasche, weist außerdem vorzugsweise folgende Kornverteilung gemäß DIN 66165- 2 (04/1987) bezogen auf die Trockenmasse auf, wobei sich die einzelnen Bestandteile zu 100 Gew.-% addieren:

Das Schüttgewicht gemäß DIN EN 1097-3 (06/1998) der verwendeten biogene Kieselsäure, insbesondere der Reisschalenasche, beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,5 g/cm 3 , bevorzugt 0,1 bis 0,4 g/cm 3 .

Die fertige Mischung wird anschließend in eine Form gegeben und in dieser verdichtet. Das Verdichten erfolgt insbesondere mittels Auflastvibration oder uniaxialem Pressen.

Bei der Auflastvibration befindet sich die Form auf einem Vibrationstisch. Auf die sich in der Form befindliche fertige Mischung wird ein Gewicht aufgelegt, der Vibrationstisch aktiviert und die Mischung mittels Vibration verdichtet. Mittels Auflastvibration werden in der Regel kleinere Formate hergestellt. Beim uniaxialen Pressen wird die mit der fertigen Mischung befüllte Form in eine Presse eingelegt, wobei auf die Mischung eine Deckplatte aufgelegt wird. Dann wird der Oberstempel der Presse gegen die Deckplatte gefahren und die Mischung so mit bestimmtem Druck verdichtet. Vorzugsweise werden mehrere Presshübe durchgeführt. Mittels uniaxialem Pressen werden in der Regel größere Formate hergestellt.

Nach dem Verdichten wird der grünfeste Formkörper entformt und Abbinden gelassen. Die Temperatur zum Abbinden wird so gewählt, dass das Bindemittel abbindet bzw. erhärtet. Sie liegt unterhalb der Temperatur für den keramischen Brand. Der erfindungsgemäße Formkörper 1 ist somit ungebrannt. Zementgebundene Formkörper werden vorzugsweise bei Raumtemperatur abbinden gelassen, bevorzugt bis zur Gewichtskonstanz. Bei anderen Bindemitteln, z.B. bei Wasserglas oder Sol-Gel-Binder erfolgt das Abbinden lassen insbesondere bei 1 10 bis 200 °C für vorzugsweise 4 bis 12 h. Phosphatgebundene Formkörper werden vorzugsweise Abbinden gelassen bei Temperaturen von 200 bis 500 °C um eine vollständige Bindung unter Wasserabgabe zu gewährleisten oder bis 1000 °C um eine wasserunlösliche Bindung zu erhalten.

Der erfindungsgemäß verwendete Formkörper 1 weist dann vorzugsweise eine Trockenrohdichte p 0 von 0,3 bis 1 ,5 g/cm 3 , bevorzugt von 0,5 bis 1 ,3 g/cm 3 gemäß DIN EN 1094-4 (09/1995) auf.

Zudem weist der Formkörper 1 vorzugsweise eine Porosität von 60 bis 90 %, bevorzugt von 70 bis 80 % gemäß DIN EN 1094-4 (09/1995) auf.

Die Kaltdruckfestigkeit des Formkörpers 1 liegt vorzugsweise bei 1 ,5 bis 20,0 MPa, bevorzugt bei 2,5 bis15,0 MPa gemäß DIN EN 993-5 (12/1998).

Und die Kaltbiegefestigkeit des Formkörpers 1 beträgt vorzugsweise 1 ,0 bis 9,0 MPa, bevorzugt 1 ,5 bis 7,0 MPa gemäß DIN EN 993-6 (04/1995).

Die Heißbiegefestigkeit des Formkörpers 1 beträgt vorzugsweise 1 ,5 bis 7,0 MPa, bevorzugt 2,0 bis 5,0 MPa gemäß DIN EN 993-7 (04/1995). Zudem weist der Formkörper 1 vorzugsweise einen Erweichungspunkt bestimmt mit einem Erhitzungsmikroskop gemäß DIN EN 51730 (09/2007) von 800 bis 1700 °C, bevorzugt 1200 bis 1650 °C auf. Somit ist der Formkörper 1 für den dauerhaften bzw. permanenten Einsatz bei sehr hohen Temperaturen geeignet.

Außerdem weist der Formkörper 1 vorzugsweise folgende Wärmeleitfähigkeiten gemäß DIN EN 993-15 (07/2005) auf:

Der erfindungsgemäße Formkörper 1 weist außerdem vorzugsweise folgende chemische Zusammensetzung gemäß DIN EN ISO 12677 (02/2013) auf, wobei sich die einzelnen Bestandteile (glühverlustfrei) zu 100 Gew.-% addieren:

Wie bereits erläutert, wird der Formkörper 1 erfindungsgemäß zur thermischen Isolierung einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze von der Umgebung verwendet. Vorzugsweise wird der Formkörper 1 zur thermischen Kopfblockisolierung beim steigenden Blockguss verwendet.

Ein Blockgussvorrichtung 4 (Fig. 2 und 3) für den steigenden Blockguss von Metall, insbesondere von Stahl, weist üblicherweise ein Untergestell 5 mit einem Gießkanal 6 zum Zuführen des geschmolzenen Metalls, insbesondere des Stahls, auf. Zudem weist die Blockgussvorrichtung 4 eine rohrförmige Kokille 7 zur Aufnahme eines Metallbades 8 aus Metallschmelze auf. Die Kokille 7 weist ein unteres und ein oberes, offenes Kokillenende 7a;b auf. Das obere Kokillenende 7b bildet einen Kokillenkopf 9 der Kokille 7.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird der Formkörper 1 als Abdeckplatte 10 zum Abdecken des oberen, offenen Kokillenendes 7b verwendet. Die Abdeckplatte 10 wird dazu vor Beginn des Blockgusses (Fig. 2) auf den Kokillenkopf 9 aufgelegt. Die Auflegung auf die Kokille 7 erfolgt somit ohne direkte Berührung mit dem Metallbad 8. Das Metallbad 8 wird somit durch die Abdeckplatte 10 indirekt, also ohne direkten Kontakt, thermisch isoliert. An der Abdeckplatte 10 ist ein mit Gießpulver befüllter Gießpulversack 1 1 derart befestigt, dass er von der Abdeckplatte 10 herunter hängt, in die Kokille 7 hinein. Zur Befestigung des Gießpulversackes 1 1 weist die Abdeckplatte 10 vorzugsweise eine von der einen zur anderen Plattenoberfläche durchgehende, mittige Aussparung 12 auf.

Nun wird die Metallschmelze, insbesondere die Stahlschmelze, durch den Gießkanal 6 von unten in die Kokille 7 eingefüllt und steigt in dieser nach oben (Fig. 3). Das Metallbad 8, insbesondere das Stahlbad, weist in der Regel eine Temperatur von ca. 1550°C auf. Der Gießpulversack 1 1 verbrennt deshalb nach kurzer Zeit aufgrund der hohen Wärme der Stahlschmelze, so dass sich das Gießpulver auf einer Metallbadoberfläche 8a verteilt und eine oberflächliche Gießpulverschicht 3 bildet. Das Gießpulver verteilt sich zudem zwischen der Kokille 7 und dem Metallbad 8 und wirkt als Trenn- und Schmiermittel. Das Metallbad 8 steigt während des Angusses bis zur Abdeckplatte 10 an und bildet einen erstarrenden Gussblock 14 mit einem oberen Blockkopf 15 (Fig. 4). Die Abdeckplatte 10 isoliert den Blockkopf 15 von der Atmosphäre und sorgt dadurch für eine langsame Abkühlung des Blockkopfes 15.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird der Formkörper 1 als Isolierplatte 16 für eine Gießhaube bzw. Isolierhaube 17 zur thermischen Isolation des Blockkopfes 15 von der Kokille 7, insbesondere vom Kokillenkopf 9, verwendet. Die ringförmige Isolierhaube 17 besteht aus mehreren, miteinander verbundenen, in Umfangsrichtung der Kokille 7 zueinander benachbart angeordneten, Isolierplatten 16. Sie dient zur inneren Auskleidung des Kokillenkopfes 9. Die Isolierhaube 17 liegt somit innenseitig an einer Kokillenwandung 18 an. Sie kann auch am oberen Kokillenende 7b über die Kokille 7 überstehen (nicht dargestellt). In diesem Fall wird sie insbesondere zusammen mit einer losen Schüttung zur Isolation der Metallbadoberfläche 8a verwendet, welche am Ende des Gießvorganges abgesaugt wird.

Die Isolierhaube 17 kann auch einteilig ausgebildet sein und der Formkörper 1 somit als Isolierhaube 17 verwendet werden.

Der Formkörper 1 kann in vorteilhafter Weise auch als Abdeckplatte zum Abdecken bzw. zur Isolation der freien Metallbadoberfläche 8a in einem anderen, oben offenen, metallurgischen Gefäß verwendet werden. Insbesondere kann der Formkörper 1 als Abdeckplatte 19 für einen Gießverteiler 20 (Fig. 5 und 6), bevorzugt einen Stranggießverteiler (Tundish) verwendet werden.

Vor dem Anguss wird der Gießverteiler 20 vorzugsweise mit mehreren Ab- deckplatten 19 abgedeckt (Fig. 5). Während des Angusses steigt das Metallbad 8 bis zu den Abdeckplatten 19 an. Diese bilden eine die Metallbadoberfläche 8a abdeckende, durchgehende, isolierende Abdeckschicht.

Der Formkörper 1 kann zudem auch in vorteilhafter Weise als Abdeckplatte zum Abdecken bzw. zur Isolation der freien Metallbadoberfläche 8a in einer Gießpfanne oder in Rinnen verwendet werden. Der Formkörper 1 kann zudem auch direkt auf die Metallbadoberfläche 8a aufgelegt werden, so dass er auf dieser schwimmt.

Zudem kann der Formkörper 1 als thermische Isolation in einem Mehrschichtmauerwerk oder in Wärmebehandlungsöfen für feuerfeste Auskleidungen oder als Korrosionssperre (z.B. gegen Alkaiiangriff) oder als Brandschutzauskleidung oder als Filtermaterial für Heißgase verwendet werden.

Der erfindungsgemäß verwendete Formkörper 1 weist bei niedrigen Temperaturen als auch bei hohen Temperaturen eine geringe Wärmeleitfähigkeit und dadurch hervorragende wärmedämmende Eigenschaften auf. Bei der Verwendung zur Blockkopfisolation im steigenden Blockguss gewährleistet dies eine konstant gute Blockkopfqualität. Die gute Wärmedämmung resultiert insbesondere aus den sehr guten wärmedämmenden Eigenschaften der bioge- nen Kieselsäure und deren sehr hohem Schmelzpunkt von ca. 1650 °C.

Des Weiteren ist der Formkörper 1 schadstofffrei. Außerdem handelt es sich bei der Reisschalenasche um ein natürliches Recyclingprodukt.

Bei der Verwendung der Abdeckplatte 10 gleichzeitig als Halteplatte für den Gießpulversack 1 1 und im Anschluss daran zur Isolation des Blockkopfes 15 entfällt ein zusätzlicher Verfahrensschritt. Denn ein Entfernen der Halteplatte und das anschließende Aufbringen der losen Reisschalenasche entfällt.

Zudem ist die Staubbelastung deutlich reduziert. Das Auflegen der Abdeckplatte n 10;19 auf die Kokille 7 bzw. den Gießverteiler 20 ist zudem deutlich einfacher als das Aufbringen einer losen Schüttung auf die Metallbadoberfläche 8a. Außerdem kann dies vor dem Einfüllen der Metallschmelze erfolgen, was für den jeweiligen Arbeiter eine deutlich geringere Temperaturbelastung bedeutet.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, als Zuschlagstoff anstelle oder zusätzlich zu der reinen biogenen Kieselsäure ein Granulat aus biogener Kieselsäure, insbesondere aus Reisschalenasche, zu verwenden. Die Granulatkör- ner bzw. die Zuschlagkörner bestehen in diesem Fall aus agglomerierten Körnern aus der biogenen Kieselsäure, welche mit einem abgebundenen Bindemittel gebunden sind. Die Zuschlagkörner 3 aus der reinen biogenen Kieselsäure , insbesondere Reisschalenasche, sind aber bevorzugt.

Auch kann die Herstellung vorteilhaft dadurch erfolgen, dass die biogene Kieselsäure, insbesondere die Reisschalenasche, vor dem Mischen mit den anderen Bestandteilen des Formkörpers mit Wasser und/oder zumindest einem Bindemittel granuliert wird und das weiche bzw. plastische, noch nicht abgebundene Granulat den übrigen Bestandteilen zugemischt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bindemittel um dasselbe Bindemittel bzw. dieselben Bindemittel, welches bzw. welche für den Formkörper verwendet wird bzw. werden. Beim Verdichten oder Pressen werden die plastischen Granulatkörner zerstört, so dass der erfindungsgemäße Formkörper mit den Zuschlagkörnern aus der biogenen Kieselsäure entsteht. Vorteil dieser Verfahrensvariante ist, dass die Staubentwicklung geringer ist.

Ausführunqsbeispiel:

Es wurde eine erfindungsgemäße Platte aus einem Versatz mit folgender Zusammensetzung mittels Auflastvibration hergestellt:

Die fertige Mischung wurde für 30 s mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 0,8 mm verdichtet. Das Flächengewicht des aufgelegten Gewichts betrug 0,005 N/mm 2 . Die Platte wurde entformt und bei 150°C für 12 h im Trockenschrank auf einem Blech getrocknet und abbinden gelassen. Die Platte wies folgende Maße auf: 500 x 500 x 300 mm 3 . Die hergestellten Platte hatte folgende Eigenschaften: Trockenrohdichte p 0 (DIN EN 1094-4 (09/1995)) 0,73 g/cm 3

Porosität (DIN EN 1094-4 (09/1995)) 70,00 %

Kaltdruckfestigkeit (DIN EN 993-5 (12/1998)) 4,4 N/mm 2

Kaltbiegefestigkeit (DIN EN 993-6 (04/1995)) 2,4 N/mm 2