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Die Erfindung bezieht sich auf ein basisches Abdeckmittel fur Schmelzbadoberflächen zum Abdichten der Schmelze, insbesondere Stahlschmelze gegenüber atmosphärischem Angriff sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen basischen Abdeckmittels
Abdeckmittel sollen die unmittelbare Berührung von Schmelzbadoberflächen 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 Schwefelblute als Abdeckmittel versetzt, wobei für Schmelzen von Aluminiumlegierungen 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 freiem Kohlenstoff aus Als weiterer Nachteil der Reisschalenasche ist der durch den SiOrGehalt 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 Abdeckpulver 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 Abdeckpulvem notwendig, die beiden Komponenten in staubförmigen Zustand miteinander zu vermischen, um die Ausbildung von Agglomeraten bzw.
Granulaten zu verhindern Beim Einsatz derartiger Produkte auf Stahlpfannen kommt es daher zu einer relativ hohen Staubentwicklung durch die herrschende Thermik, wobei die Verteilung des Pulvers aufgrund des eingeschrankten 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 ursprünglichen Isoliereigenschaft verloren ging und in der Regel zusätzliche Isoliermittel erforderlich wurden Mit basischen Abdeckpulvem mit einem Litergewicht > 750 g/l konnte aufgrund des relativ hohen Litergewichtes keine befriedigende Isoherwirkung erzielt werden
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein neues basisches Abdeckpulver 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 gewahrleistet Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe basische Abdeckmittel im wesentlichen darin, 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 Tragermaterial vorliegt, wird ein trockenes Granulat bereitgestellt, weiches wesentlich geringere Neigung zum Zusammenpacken neigt und aufgrund seiner Körnung ein verbessertes Fliessverhalten zeigt Da das basische Material als Hülle auf dem inerten Tragermaterial vorliegt, wird auch die Staubbildung beim Aufbringen und beim Verarbeiten gegenüber bekannten Abdeck- mitteln 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 Stahlbad 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 entscheidend 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 kömigen Abdeckmittel konnten die
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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 Erweichungstemperatur unter 1350 C, vorzugsweise zwischen 1200 C und 1250 C, liegt
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines derartigen basischen Abdeckmittels ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass Tragermaterialkugeln 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 Vergleichsversuchen geblähte Tonkugeln, Vermiculit oder Perlit eingesetzt wurde Derartige poröse Materialien, wie Tonkugeln, Vermiculit und Perlit zeigten aber bei der einer Granulierung nachgeschalteten Trocknung unerwünschte Sprengungen der Kausterumhüllung und teilweise sogar der Trägermaterial- körperteilchen selbst Derartige poröse Materialien nehmen bei der Beschichtung mit der Umhüllung relativ hohe Mengen an Feuchtigkeit auf, welche beim Trocknen dampfformig wieder abgegeben wird.
Umhüllte Glaskugeln und insbesondere umhüllte geblähte Glaskugeln blieben auch bei rascher Trocknung weitestgehend stabil, wobei die Wärmespeicherfähigkeit von derartigen Glaskugeln besonders vorteilhaft für die Produkteigenschaft und insbesondere fur die Verringerung der Staubbildung ist, da es hier zu keinen Abplattungen 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 eingesetzt wurden, zeigten jedoch beim Aufbringen auf die Schmelze einen sehr intensiven und unangenehmen Essiggeruch bzw.
Verbrennungsgeruch, sodass die Wahl von Wasser fur 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, vorzugsweise dem 4 bis 5-Fachen des Gewichtes des Trägermaterialeinsatzes gewählt wird. Ein auf diese Weise hergestelltes Produkt zeichnete sich durch ein besonders leichtes Kom und eine gute Rieselfähigkeit aus, wobei nach der Trocknung ohne Beeinträchtigung der Umhüllung Restfeuchtigkeitsgehalte von weit unter 1 % erzielt werden konnten.
In besonders vorteilhafter Weise wird so vorgegangen, 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, wodurch die entsprechende Menge an basischem Material in gleicher Schichtstärke auf getragen werden kann. Insgesamt wird mit Vorteil so vorgegangen, dass Wasser in einer Gewichtsmenge des 1,5 bis 2,5-Fachen des Gewichtes der eingesetzten Trägermaterialkugeln, insbesondere geblähten Glaskugeln, eingesetzt wird
Die auf diese Weise erzielten Produkte zeichnen sich durch chemisch inertes Material und trockenes Granulat aus, wobei aufgrund 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 Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert
Beispiel 1
In einem Mischer wurden 8 kg geblähte Glaskugeln mit einer Körnung von 2 - 4 mm vorgegeben und dann mit 4 I 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 (Mischdauer 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 Mischungs- gewicht von 44 kg auf. Nach einer Trocknung bei 110 C wurde eine Restfeuchte von 0,5 Gew.%
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und eine Schüttdichte von 480 g/l ermittelt
Beispiel 2
In einem Mischer wurden 8 kg geblähte Glaskugeln mit einer Körnung von 2 - 4 mm vorgegeben und dann mit 4 I 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 (Mischdauer 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 1100 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 Pro- dukten, wobei ein geringer Staubanfall durch Abrieb möglich ist Die hergestellten Produkte zeichnen sich durch gute Rieselfähigkeit, gute Verlaufeigenschaften auf ebener Oberfläche und ein spezifisches Gewicht in der Grössenordnung von etwa 500 g/l auf, wobei kein freies Si02 vorliegt.
Durch die Wahl von geblähten Glaskugeln konnte eine Erweichungstemperatur zwischen 1200 und 1220 C eine Sphänschtemperatur von 1500 C und eine Halbkugeltemperatur von grösser als 1700 C ermittelt werden Die Produkte zeichnen sich dadurch aus, dass sie keinen freien Kohlenstoff enthalten und Fliesstemperaturen von uber 1700 C aufweisen Aufgrund des körnigen Aufbaues mit porösen Granalien konnte eine überaus gute thermische Isolierfähigkeit beobachtet werden,
wobei aufgrund des Aufschmelzens der Körner und der Deckelbildung 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 Verteilung auf ebenen Flächen vor allem die geringere Erweichungstemperatur, die höhere Halbkugeltemperatur und die höhere Fliess- temperatur für die erzielten besseren thermischen Isoliereigenschaften und die verbesserte Abdichtung des Stahlbades gegenuber Sauerstoffzutntt von besonderem Vorteil.
Ein weiterer Vorteil ist der Umstand, dass das erfindungsgemässe Abdeckpulver zumindest teilweise weiterverwendet werden kann
PATENTANSPRÜCHE:
1 Basisches Abdeckmittel für Schmelzbadoberflächen zum Abdichten 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.