DE102009041677A1 - Foundry additive based on graphite - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gießereiadditiv, welches einen fein gemahlenen, vorzugsweise mikrokristallinen oder amorphen Grafit enthält. Der Grafit weist eine mittlere Partikelgröße Dvon weniger als 100 µm und eine mittlere Kristallitgröße von weniger als 70 nm auf. Ferner betrifft die Erfindung eine Formstoffmischung, welche das Gießereiadditiv enthält, ein Verfahren zur Herstellung dieses Gießereiadditivs, eine Gießereiform, aus einem körnigen feuerfesten Formstoff, welche das Gießereiadditiv enthält und die Verwendung der Gießereiform für den Metallguss.The invention relates to a foundry additive which contains a finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite. The graphite has an average particle size D of less than 100 µm and an average crystallite size of less than 70 nm. The invention further relates to a molding material mixture which contains the foundry additive, a method for producing this foundry additive, a foundry mold from a granular refractory molding material which contains the foundry additive, and the use of the foundry mold for metal casting.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießereiadditiv, eine Formstoffmischung, welche das Gießereiadditiv enthält, ein Verfahren zur Herstellung des Gießereiadditivs, eine Gießereiform aus einem körnigen feuerfesten Formstoff, welches das Gießereiadditiv enthält, sowie die Verwendung der Gießereiform für den Metallguss.The invention relates to a foundry additive, a molding material mixture containing the foundry additive, a method for producing the foundry additive, a foundry mold from a granular refractory molding material containing the foundry additive, and the use of the foundry mold for metal casting.

Die meisten Erzeugnisse der Eisen- und Stahlindustrie sowie der Nichteisenmetallindustrie durchlaufen zur ersten Formgebung Gießprozesse. Dabei werden die Schmelzflüssigwerkstoffe, Eisenmetalle bzw. Nichteisenmetalle, in geometrisch bestimmte Gegenstände mit bestimmten Werkstückeigenschaften überführt. Für die Formgebung der Gussstücke müssen zunächst zum Teil sehr komplizierte Gießformen zur Aufnahme der Schmelze hergestellt werden. Die Gießform stellt im Wesentlichen eine Negativform des herzustellenden Gussstücks dar. Dabei werden Hohlräume im Inneren des Gussstücks durch Kerne wiedergegeben, während die äußere Begrenzung des Gussstücks durch Formen abgebildet wird. Gießformen bestehen aus einem feuerfesten Formstoff, beispielsweise Quarzsand, dessen Körner nach dem Ausformen durch ein geeignetes Bindemittel verbunden werden, um eine ausreichende mechanische Festigkeit der Gießform zu gewährleisten. Für die Herstellung von Gießformen verwendet man also einen feuerfesten Formstoff, welcher zunächst mit einem geeigneten Bindemittel versetzt wird. Die aus Formstoff und Bindemittel erhaltene Formstoffmischung liegt bevorzugt in einer rieselfähigen Form vor, sodass sie in eine geeignete Hohlform eingefüllt und dort verdichtet werden kann. Durch das Bindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Körnern des Formstoffs erzeugt, sodass die Gießform die erforderliche mechanische Stabilität erhält. Für Kerne werden oft organische Bindemittel verwendet, die nach der Formgebung durch eine chemische Reaktion ausgehärtet werden, die beispielsweise durch eine Begasung mit Aminen initiiert wird. In jüngerer Zeit werden zunehmend anorganische Bindemittel auf der Basis von Wasserglas für die Herstellung von Kernen verwendet. Hier muss allerdings dafür Sorge getragen werden, dass die Kerne nach dem Abguss wieder zu einem feinen Sand zerfallen. Für Formen wird meist Ton als Bindemittel verwendet. Hier sind insbesondere Natriumbentonite wegen ihrer guten Wasseraufnahmefähigkeit und Quellfähigkeit von Bedeutung. Um eine ausreichende Bindewirkung zu erzielen, muss der Ton eine bestimmte Feuchte aufweisen. Die Bindewirkung des Tons entfaltet sich durch das Kompaktieren der Formstoffmischung.Most products of the iron and steel industry and the non-ferrous metal industry undergo casting processes for the first shaping. The molten materials, ferrous metals or non-ferrous metals, are converted into geometrically determined objects with specific workpiece properties. To shape the castings, very complicated casting molds for receiving the melt must first be produced. The casting mold essentially represents a negative mold of the casting to be produced. Cavities in the interior of the casting are represented by cores, while the outer boundary of the casting is represented by molding. Molds are made of a refractory molding material, such as quartz sand, whose grains are connected after molding by a suitable binder to ensure sufficient mechanical strength of the mold. For the production of molds so you use a refractory molding material, which is first mixed with a suitable binder. The molding material mixture obtained from molding material and binder is preferably present in a free-flowing form, so that it can be filled into a suitable mold and compacted there. The binder produces a firm cohesion between the grains of the molding material, giving the mold the requisite mechanical stability. For cores, organic binders are often used, which are cured after shaping by a chemical reaction initiated, for example, by fumigation with amines. More recently, water glass based inorganic binders have been increasingly used for the production of cores. Here, however, care must be taken that the cores disintegrate again after the casting into a fine sand. For molds clay is mostly used as a binder. In particular, sodium bentonites are important because of their good water absorption capacity and swelling capacity. In order to achieve a sufficient binding effect, the clay must have a certain moisture content. The binding effect of the clay unfolds by compacting the molding material mixture.

Beim Abguss wird flüssiges Metall in den Hohlraum der Gießform eingefüllt. Beim Kontakt mit der Gießform wird das flüssige Metall abgeschreckt und bildet eine relativ stabile Randschale aus, in welcher dann das flüssige Metall aufgenommen wird.During casting liquid metal is poured into the cavity of the mold. Upon contact with the mold, the liquid metal is quenched and forms a relatively stable peripheral shell, in which then the liquid metal is absorbed.

Um eine möglichst genaue Abbildung der durch den Hohlraum der Gießform vorgegebenen Form des Gussstücks zu erreichen und eine Nachbearbeitung des Gussstücks zu vermeiden muss gewährleistet sein, dass das flüssige Metall nicht in das poröse Material der Gießform eindringt. Man erhält sonst eine raue Oberfläche, welche nachbearbeitet werden muss, um beispielsweise angesinterten Sand zu entfernen. Dringt das Metall tiefer in die Gießform ein, sodass Sand in das Gussstück eingeschlossen wird, spricht man von Vererzungen, welche das Gussstück unbrauchbar machen können.In order to achieve the most accurate possible representation of the shape of the casting predetermined by the cavity of the casting mold and to avoid post-processing of the casting, it must be ensured that the liquid metal does not penetrate into the porous material of the casting mold. Otherwise you get a rough surface, which must be reworked, for example, to remove sintered sand. If the metal penetrates deeper into the casting mold so that sand is trapped in the casting, we speak of mineralization that can render the casting unusable.

Um also eine zufriedenstellende Oberfläche des Gussstücks zu erhalten muss die Oberfläche der Gießform gegenüber dem Metall abgedichtet werden. Gleichzeitig muss die Oberfläche des Gießhohlraums jedoch noch so durchlässig sein, dass gasförmige Produkte, welche beim Kontakt von Metall und Gießform durch das heiße Metall freigesetzt werden, beispielsweise Wasserdampf, durch die Gießform nach außen entweichen können und nicht in das flüssige Metall übergehen.Thus, to obtain a satisfactory surface of the casting, the surface of the casting mold must be sealed against the metal. At the same time, however, the surface of the casting cavity still has to be so permeable that gaseous products which are released on contact of metal and casting mold with the hot metal, for example water vapor, can escape through the casting mold and do not pass into the liquid metal.

Man versieht daher den Hohlraum der Gießform oft mit einer Schlichte. Dies ist eine Aufschlämmung fein gemahlener anorganischer Bestandteile in einem geeigneten Lösungsmittel, meist Wasser oder Alkohol, welche auf die Wand des Hohlraums der Gießform aufgetragen wird. Das Aufbringen der Schlichte erfordert jedoch einen separaten Arbeitsschritt. Eine andere Möglichkeit, die Poren der Gießform gegenüber dem Gießhohlraum zu verschließen besteht in der Verwendung von Glanzkohlenstoffbildnern. Als Glanzkohlenstoffbildner werden beispielsweise gemahlene Steinkohle oder synthetische und natürliche Harze verwendet. Beim Kontakt mit dem flüssigen Metall zersetzen sich diese Materialien in der dann stark reduzierenden Atmosphäre, wobei niedermolekulare Fragmente organischer Verbindungen freigesetzt werden. Diese gasförmigen organischen Verbindungen kondensieren auf der Oberfläche der Körner des feuerfesten Formstoffs und bilden eine dünne Kohlenstoffschicht aus. Die Kohlenstoffschicht ändert das Benetzungsverhalten von Metallschmelzen gegenüber Quarzsand und verhindert so, dass das flüssige Metall zwischen den Körnern des feuerfesten Formstoffs in die Wand der Gießform eindringt.Therefore, it often provides the cavity of the mold with a sizing. This is a slurry of finely ground inorganic ingredients in a suitable solvent, usually water or alcohol, which is applied to the wall of the cavity of the mold. However, the application of the size requires a separate operation. Another way to seal the pores of the mold from the casting cavity is to use lustrous carbon formers. For example, ground coal or synthetic and natural resins are used as the lustrous carbon formers. Upon contact with the liquid metal, these materials decompose in the then strongly reducing atmosphere, releasing low molecular weight fragments of organic compounds. These gaseous organic compounds condense on the surface of the grains of the refractory molding material and form a thin carbon layer. The carbon layer changes the wetting behavior of molten metals to quartz sand, thereby preventing the liquid metal between the grains of the refractory molding material from penetrating into the wall of the casting mold.

Die beim Abguss aus den Glanzkohlenstoffbildnern gebildeten organischen flüchtigen Bestandteile weisen zum Teil jedoch eine hohe Toxizität auf. Dies gilt insbesondere für flüchtige Aromaten, wie Benzol und höher kondensierte polyzyklische Kohlenwasserstoffe, die im Formstoff verbleiben. Diese toxischen Stoffe bilden eine Gefährdung am Arbeitsplatz und müssen daher aufgefangen werden. Da sie nicht einfach in die Umwelt abgegeben werden können, muss die Abluft nachbehandelt und beispielsweise nachverbrannt werden. Man ist daher bemüht, Formstoffmischungen bereitzustellen, bei welchen die Emission toxischer Stoffe möglichst gering ist. However, some of the organic volatiles formed on casting from the lustrous carbon formers have high toxicity. This is especially true for volatile aromatics, such as benzene and higher-condensed polycyclic hydrocarbons, which remain in the molding material. These toxic substances constitute a hazard at the workplace and must therefore be absorbed. Since they can not easily be released into the environment, the exhaust air must be post-treated and burned, for example. Efforts are therefore made to provide molding material mixtures in which the emission of toxic substances is as low as possible.

In der WO 98/50181 werden Additive für Formsande beschrieben, welche Aktivkohle enthalten. Die Aktivkohle kann auch während des Gießprozesses in situ gebildet werden. Formsande, welche mit derartigen Additiven versetzt sind, emittieren während des Abgusses geringere Mengen an flüchtigen organischen Verbindungen. Um die Aktivkohle in situ erzeugen zu können, wird der Formsand mit einem huminsäurehaltigen Mineral versetzt, wobei dem huminsäurehaltigen Mineral auch Aktivkohle oder Grafit beigegeben sein kann. Als huminsäurehaltiges Mineral wird bevorzugt Leonardit eingesetzt. Das huminsäurehaltige Mineral sowie die kohlenstoff- oder grafithaltigen Additive weisen vorzugsweise eine Partikelgröße von weniger als 1000 μm, bevorzugt weniger als 105 μm und insbesondere bevorzugt weniger als 74 μm auf, um Oberflächendefekte bei den Gussstücken zu vermeiden. Der Anteil des huminsäurehaltigen Minerals, welches dem Formsand zugegeben wird, wird vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,25 bis 0,5 Gew.-% gewählt, bezogen auf das Gesamtgewicht von Formsand und Additiven. Bei den Beispielen wird eine Mischung beschrieben, welche Grafit und Leonardit enthält. Der Grafit emittiert keine organischen Verbindungen. Der in der Mischung enthaltene Grafit soll nach Vorstellung der Erfinder durch das Lignit bzw. den Leonardit während des Abgusses aktiviert werden, sodass der aktivierte Grafit einen überraschend hohen Anteil des aus dem oxidierten Leonardit emittierten Benzols absorbiert.In the WO 98/50181 are described additives for molding sands containing activated carbon. The activated carbon can also be formed in situ during the casting process. Molded sands, mixed with such additives, emit smaller amounts of volatile organic compounds during casting. In order to generate the activated carbon in situ, the molding sand is mixed with a humic acid-containing mineral, wherein the humic acid-containing mineral and activated carbon or graphite may be added. Leonardite is preferably used as humic acid-containing mineral. The humic acid-containing mineral and the carbon or graphite-containing additives preferably have a particle size of less than 1000 .mu.m, preferably less than 105 .mu.m and particularly preferably less than 74 .mu.m, in order to avoid surface defects in the castings. The proportion of the humic acid-containing mineral which is added to the foundry sand is preferably in the range from 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, particularly preferably 0.25 to 0.5% by weight. % selected, based on the total weight of foundry sand and additives. The examples describe a mixture containing graphite and leonardite. The graphite does not emit any organic compounds. The graphite contained in the mixture is to be activated according to the inventors by the lignite or the Leonardite during the casting, so that the activated graphite absorbs a surprisingly high proportion of the emitted from the oxidized Leonardite benzene.

In der DE 10 2007 027 621 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kern- und/oder Formsandes für Gießereizwecke beschrieben. Dabei wird ein mineralischer feuerfester Formstoff mit einem anorganischen Bindemittel, beispielsweise Bentonit, sowie einem anorganischen Blähadditiv vermischt. Als organisches Blähadditiv kann beispielsweise Blähgrafit verwendet werden. Als weiteres anorganisches Additiv kann der Kern- bzw. Formsand auch makrokristallinen Grafit enthalten. Dem Formsand sind keine organischen Zusätze beigegeben. Nach den Vorstellungen der Erfinder verschließt der Blähgrafit während des Abgießens in der Gießform verbliebene Poren, wodurch die Rauigkeit der Gussoberfläche verringert werden kann. Weiter wirkt das Blähadditiv als Adsorptionsmittel, sodass Trennöle, Kondensate oder Benzol, welche während des Abgusses freigesetzt werden, gebunden werden. Durch das Blähadditiv werden Bindemittelbrücken, die sich zwischen einzelnen Sandkörnern ausgebildet haben, während des Abgusses gesprengt, sodass die Gießform nach dem Abguss wieder zu einem feinen Sand zerfällt. Die Körnung der Mischungsteilchen wird bevorzugt zwischen 5 und 500 μm, insbesondere bevorzugt zwischen 10 und 200 μm gewählt. Der mittlere Korndurchmesser kann beispielsweise bei ca. 65 μm liegen. Eine solche anorganische Vormischung wird erhalten, indem das anorganische Bindemittel und das anorganische Blähadditiv vorab vermischt werden. Die Mischung kann dann dem Formstand zugegeben werden. Die Körnung des Blähadditivs wird vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 3000 nm gewählt. Der mittlere Korndurchmesser soll bei ca. 1 μm liegen.In the DE 10 2007 027 621 A1 For example, a method for producing a core and / or foundry sand for foundry purposes is described. Here, a mineral refractory molding material is mixed with an inorganic binder, such as bentonite, and an inorganic blowing additive. As an organic blowing additive, for example, expandable graphite can be used. As a further inorganic additive, the core or molding sand can also contain macrocrystalline graphite. The molding sand are added no organic additives. According to the inventors, the expanding graphite closes pores remaining in the casting mold during casting, whereby the roughness of the casting surface can be reduced. Furthermore, the blowing additive acts as an adsorbent, so that separating oils, condensates or benzene, which are released during the casting, are bound. Through the blowing additive binder bridges, which have formed between individual grains of sand, blown up during the casting, so that the casting mold decays back into a fine sand after casting. The grain size of the mixture particles is preferably selected between 5 and 500 μm, particularly preferably between 10 and 200 μm. The mean grain diameter can be, for example, about 65 microns. Such an inorganic masterbatch is obtained by premixing the inorganic binder and the inorganic swelling additive. The mixture can then be added to the mold. The grain size of the bulking additive is preferably selected in the range from 10 nm to 3000 nm. The mean grain diameter should be about 1 micron.

In der WO 03/066253 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines insbesondere im Kreislauf geführten Formsandes für Gießereizwecke beschrieben. Dabei wird dem Gießereisand ein poröses, in Wasser nicht quellfähiges Material zugegeben, welches über eine sehr hohe spezifische Oberfläche verfügt. Beispielhafte Materialien sind Gerüst- oder Tektosilikate, Bims, Allophan, Imogolit, Kieselgur, Palygorskite, Sepiolite, Diatomeenerde sowie mit Säure und/oder Wärme behandelte Tone.In the WO 03/066253 A1 For example, a method is described for producing a molding sand, in particular recycled, for foundry purposes. In this case, a porous, non-swellable in water material is added to the foundry sand, which has a very high specific surface area. Exemplary materials include framework or tectosilicates, pumice, allophane, imogolite, kieselguhr, palygorskites, sepiolites, diatomaceous earth, and acid and / or heat treated clays.

Als weitere Zuschlagstoffe können dem Formsand ergänzend auch Kohlenstoffprodukte, wie Glanzkohlenstoffbildner, Steinkohlenstaub oder Grafit zugesetzt werden. Durch die Zugabe von Grafit soll eine bessere und schnellere Aufnahme des Wassers durch das nicht quellfähige Material bzw. den Bentonit erreicht werden. Ferner wird durch die Grafitzugabe die Fließfähigkeit des Formsandes verbessert.As further additives, the molding sand may additionally be supplemented with carbon products, such as lustrous carbon formers, hard coal dust or graphite. By adding graphite, a better and faster absorption of the water by the non-swellable material or the bentonite is to be achieved. Furthermore, the flowability of the molding sand is improved by the Grafitzugabe.

In der EP 0 279 031 A1 wird ein Verfahren zum Beschleunigen der Wasseradsorption von Bentonit, insbesondere als Zuschlagstoff für Formsande beschrieben. Dazu wird dem Bentonit Grafit zugeschlagen. Bei dem verwendeten Grafit kann es sich um Naturgrafit oder einen Elektro-/Synthetikgrafit handeln.In the EP 0 279 031 A1 describes a process for accelerating the water adsorption of bentonite, in particular as an additive for molding sands. For this purpose, the bentonite graphite slammed. The graphite used may be natural graphite or an electro / synthetic graphite.

In der DE 32 46 324 A1 werden Gießereiformsande beschrieben, welche als Zusatz kohlenstoffhaltige Materialien umfassen, die sich durch einen geringen Anteil flüchtiger Bestandteile auszeichnen. Als kohlenstoffhaltiges Material wird bevorzugt ein Grafitmineral verwendet, insbesondere ein von mineralischen Bestandteilen befreiter Naturgrafit. Alternativ können auch synthetische Grafite eingesetzt werden. Die Teilchengröße wird vorzugsweise kleiner als ein 1 mm, insbesondere bevorzugt kleiner als 0,15 mm gewählt.In the DE 32 46 324 A1 foundry molding sands are described, which include as an additive carbonaceous materials, which are characterized by a low proportion of volatile components. The carbonaceous material used is preferably a graphite mineral, in particular one of mineral Components of liberated natural graphite. Alternatively, synthetic graphites can also be used. The particle size is preferably chosen to be smaller than 1 mm, particularly preferably smaller than 0.15 mm.

In der EP 0 337 080 A2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen aus tongebundenem Formsand beschrieben. Dabei wird zunächst eine Form aus einem Formsand hergestellt, der im Wesentlichen frei von Glanzkohlenstoffbildnern und pyrolytisch zersetzbaren organischen Bestandteilen ist. Auf diejenigen Oberflächen der Form, die mit dem gegossenen Metall in Berührung kommen, wird dann eine Schlichte aufgebracht, welche die üblichen feuerfesten anorganischen Bestandteile enthält und im Wesentlichen frei von pyrolytisch zersetzbaren organischen Bestandteilen ist. Als feuerfeste anorganische Bestandteile können beispielsweise Tone, Talkum, Quarz, Glimmer, Zirkonsilikat, Magnesit, Aluminiumsilikat und Schamotte verwendet werden. Im weiteren Sinn können als anorganische Bestandteile auch Grafit bzw. Koks verwendet werden. Die Teilchengröße der feuerfesten anorganischen Bestandteile beträgt weniger als 75 μm und liegt vorzugsweise unter etwa 60 μm. Nach unten ist der Teilchengröße keine Grenze gesetzt. Beispielsweise kann die Primärteilchengröße bei Bentonit und Kaolin bis hinab zu etwa 0,1 μm reichen, wobei zum Beispiel bei Bentonit ein Maximum der Primärteilchen im Bereich von etwa 1 μm liegt.In the EP 0 337 080 A2 describes a method for the production of molds from clay-bonded molding sand. In this case, first of all a mold is produced from a molding sand which is essentially free from lustrous carbon formers and pyrolytically decomposable organic constituents. Onto those surfaces of the mold which come into contact with the cast metal, a sizing is then applied which contains the usual refractory inorganic constituents and is substantially free of pyrolytically decomposable organic constituents. As refractory inorganic constituents, for example, clays, talc, quartz, mica, zirconium silicate, magnesite, aluminum silicate and chamotte can be used. In a broader sense can be used as inorganic constituents and graphite or coke. The particle size of the refractory inorganic constituents is less than 75 μm and is preferably less than about 60 μm. Down the particle size is no limit. For example, the primary particle size of bentonite and kaolin can reach down to about 0.1 μm, with a maximum of primary particles in the range of about 1 μm, for example, for bentonite.

Die Emission toxischer Substanzen während des Abgusses bleibt trotz der in jüngerer Zeit erreichten Fortschritte ein beständiges Problem und die Verringerung dieser Emissionen bleibt ein Ziel, welches ständig und in allen Aspekten des Gießprozesses verfolgt werden muss.The emission of toxic substances during casting remains a persistent problem, despite the recent progress made, and the reduction of these emissions remains an objective that needs to be constantly monitored in all aspects of the casting process.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Verfügung zu stellen, welche eine weitere Reduktion der Emission toxischer Substanzen während des Gießvorgangs ermöglichen.The invention therefore an object of the invention to provide means that allow a further reduction of the emission of toxic substances during the casting process.

Diese Aufgabe wird mit einem Gießereiadditiv mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved with a foundry additive having the features of patent claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Im Rahmen der Entwicklungsarbeiten zu umweltfreundlichen Alternativen hat sich herausgestellt, dass die Wirkungsweise von Grafit ganz erheblich gesteigert werden kann, wenn der Grafit in möglichst fein gemahlener Form bereitgestellt wird. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, gehen die Erfinder davon aus, dass die Grafitpartikel wegen ihrer sehr geringen Größe das Korn des feuerfesten Formstoffs, insbesondere Quarzsands, umhüllen und damit die Oberflächeneigenschaften des feuerfesten Formstoffs, insbesondere seine Benetzbarkeit durch flüssiges Metall, nachhaltig verändern. So kann anhand von Experimenten nachgewiesen werden, dass das Ausmaß von Sandanhaftungen am Gussstück nach dem Entformen deutlich verringert werden kann, wenn der Sand erfindungsgemäß mit einer dünnen Schicht Grafit umhüllt wurde. Das Ergebnis wird dabei umso besser, je feiner der Grafit vermahlen wurde.As part of the development of environmentally friendly alternatives, it has been found that the effect of graphite can be significantly increased if the graphite is provided in as finely ground form as possible. Without wishing to be bound by this theory, the inventors assume that the graphite particles because of their very small size envelop the grain of the refractory molding material, in particular quartz sand, and thus permanently change the surface properties of the refractory molding material, in particular its wettability by liquid metal , Thus, it can be demonstrated by experiments that the extent of sand buildup on the casting after demoulding can be significantly reduced if the sand was coated with a thin layer of graphite according to the invention. The result is the better, the finer the graphite was ground.

Die Gleichmäßigkeit der Grafitumhüllung des feuerfesten Formgrundstoffs zeigt sich beispielsweise bei der Bestimmung des Weißgrades. Mikroskopische Untersuchungen der mit Grafit umhüllten feuerfesten Formgrundstoffe zeigen, dass die Grafitumhüllung umso gleichmäßiger ist, je niedriger der Weißgrad ausfällt. Dies lässt sich dadurch erklären, dass ein Großteil der bei der Bestimmung des Weißgrades eingestrahlten Lichtstrahlung von dem Grafit adsorbiert wird.The uniformity of the graphite coating of the refractory base molding material is evident, for example, in the determination of the whiteness. Microscopic investigations of the graphite-coated refractory mold raw materials show that the lower the whiteness, the more uniform the graphite coating is. This can be explained by the fact that a large part of the incident in the determination of the degree of whiteness of light radiation is adsorbed by the graphite.

Durch die Erfindung wird daher ein Gießereiadditiv zur Verfügung gestellt, welches einen fein gemahlenen, mikrokristallinen oder amorphen Grafit umfasst, welcher eine mittlere Partikelgröße D₅₀ von weniger als 100 μm und eine mittlere Kristallitgröße von weniger als 90 nm aufweist.The invention therefore provides a foundry additive which comprises a finely ground, microcrystalline or amorphous graphite having an average particle size D ₅₀ of less than 100 μm and an average crystallite size of less than 90 nm.

Unter einer mittleren Partikelgröße D₅₀ wird eine Größe verstanden, bei welcher 50% der Teilchen größer und 50% der Teilchen kleiner als der D₅₀-Wert sind. Die Partikelgröße wird dabei als Mittelwert der Ausdehnung der Teilchen in alle drei Raumrichtungen bestimmt. Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung bzw. der mittleren Partikelgröße D₅₀ ist beispielsweise Laserdiffraktometrie.By an average particle size D ₅₀ is meant a size at which 50% of the particles are larger and 50% of the particles are smaller than the D ₅₀ value. The particle size is determined as the mean value of the expansion of the particles in all three spatial directions. A suitable method for determining the particle size distribution or the mean particle size D ₅₀ is, for example, laser diffractometry.

Wie bereits erläutert, werden umso geringere Sandanhaftungen oder Sandansinterungen am Gussstück beobachtet, je feinteiliger der im Gießereiadditiv enthaltene Grafit ist. Gemäß einer Ausführungsform ist daher bevorzugt, dass die mittlere Partikelgröße D₅₀ weniger als 50 μm, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 20 μm beträgt. Grafit lässt sich durch übliche Verfahren bis zu einer mittleren Partikelgröße D₅₀ von etwa 1 μm aufmahlen. Soll die mittlere Partikelgröße D₅₀ auf Werte von weniger als 1 μm erniedrigt werden, bedeutet dies einen hohen Aufwand für die erforderlichen Vorrichtungen sowie einen hohen zeitlichen Aufwand, bis die gewünschte geringe Partikelgröße erreicht ist. Gemäß einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die mittlere Partikelgröße D₅₀ mehr als 1 μm beträgt.As already explained, the finer the graphite contained in the foundry additive, the lower is the sand buildup or sanding sintering observed on the casting. According to one embodiment, it is therefore preferred that the mean particle size D _{50 is} less than 50 μm, and according to a further embodiment, less than 20 μm. Graphite can be ground by conventional methods up to an average particle size D ₅₀ of about 1 micron. If the mean particle size D _{50 is} to be lowered to values of less than 1 μm, this means a high outlay for the required devices and a high expenditure of time until the desired small particle size has been reached. According to one embodiment, it is therefore provided that the mean particle size D _{50 is} more than 1 μm.

Der in dem Gießereiadditiv enthaltene Grafit weist bevorzugt eine sehr geringe mittlere Kristallitgröße auf. Die mittlere Kristallitgröße lässt sich beispielsweise aus der mittleren Halbwertsbreite des Röntgenbeugungsdiagramms ermitteln. Die mittlere Kristallitgröße beträgt weniger als 90 nm, gemäß einer Ausführungsform weniger als 80 nm, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 70 nm und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weniger als 50 nm. Gemäß einer Ausführungsform liegt die mittlere Kristallitgröße des Grafits im Bereich von 20 bis 45 nm. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird mikrokristalliner oder amorpher Grafit verwendet, das heißt der Grafit erzeugt im Röntgenbeugungsdiagramm sehr breite Reflexe. The graphite contained in the foundry additive preferably has a very low average crystallite size. The mean crystallite size can be determined, for example, from the mean half-width of the X-ray diffraction diagram. The average crystallite size is less than 90 nm, less than 80 nm in one embodiment, less than 70 nm in another embodiment and less than 50 nm according to yet another embodiment. In one embodiment, the average crystallite size of the graphite is in the range of 20 to 45 nm. According to another embodiment, microcrystalline or amorphous graphite is used, that is, the graphite produced in the X-ray diffraction pattern very broad reflections.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Grafit in Form einer wässrigen Suspension bereitgestellt. Es hat sich gezeigt, dass sich Sandansinterungen am Gussstück noch deutlich verringern lassen, wenn der Grafit nicht in trockener Form sondern in Form einer wässrigen Suspension zum körnigen feuerfesten Formstoff, insbesondere Quarzsand gegeben wird. Der Grafit ist in der Suspension bevorzugt in einem Anteil zwischen 20 und 50 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Suspension enthalten. Insbesondere, wenn sehr feinteiliger Grafit im Gießereiadditiv verwendet wird, beispielsweise ein Grafit mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 10 μm, ist es bevorzugt, dass die Suspension Dispergierhilfsmittel enthält, um eine vollständige Benetzung der Grafitpartikel zu erreichen. Durch die Verwendung von Dispergierhilfsmittel gelingt es, Grafitsuspensionen mit hohem Grafitanteil bei vergleichsweise niedrigen Viskositäten zu erhalten. Es hat sich auch gezeigt, dass das Dispergierhilfsmittel Einfluss auf das Gussergebnis hat, also auf die Menge des am Gussstück angesinterten Sands. Geeignete Dispergierhilfsmittel sind beispielsweise anionische oder nichtionische Tenside. Bevorzugte anionische Tenside sind beispielsweise Alkalisalze von Polycarbonsäuren. Bevorzugte nichtionische Dispergierhilfsmittel sind beispielsweise Fettalkoholethoxylate. Ein geeignetes, nichtionisches Dispergierhilfsmittel ist beispielsweise Pluronic PE 10400 der Fa. BASF. Bezogen auf den trockenen Grafitanteil sind die Dispergierhilfsmittel bevorzugt in einem Anteil von 2 bis 10 Gew.-% in der Suspension enthalten.In one embodiment, the graphite is provided in the form of an aqueous suspension. It has been shown that sandane sinterings on the casting can be significantly reduced if the graphite is not added in dry form but in the form of an aqueous suspension to the granular refractory molding material, in particular quartz sand. The graphite is preferably present in the suspension in a proportion of between 20 and 50 parts by weight per 100 parts by weight of the suspension. In particular, when very finely divided graphite is used in the foundry additive, for example a graphite having an average particle size of less than 10 μm, it is preferred that the suspension contains dispersing aids in order to achieve complete wetting of the graphite particles. The use of dispersing aids makes it possible to obtain graphite suspensions with a high proportion of graphite at comparatively low viscosities. It has also been found that the dispersing aid has an influence on the casting result, ie on the amount of sand sintered on the casting. Suitable dispersing aids are, for example, anionic or nonionic surfactants. Preferred anionic surfactants are, for example, alkali metal salts of polycarboxylic acids. Preferred nonionic dispersing aids are, for example, fatty alcohol ethoxylates. A suitable nonionic dispersing aid is, for example, Pluronic PE 10400 from BASF. Based on the dry graphite content, the dispersing aids are preferably present in a proportion of from 2 to 10% by weight in the suspension.

Neben Dispergierhilfsmitteln können der Suspension auch viskositätsregulierende Zusätze zugegeben sein. Geeignete viskositätsregulierende Zusätze sind beispielsweise hochmolekulare Polyacrylate oder natürliche Verdickungsmittel, wie Xanthan oder Zelluloseether. Ein geeigneter viskositätsregulierender Zusatz ist beispielsweise Natriumbentonit. Durch den Zusatz von Verdickern wird eine Sedimentation des Grafits während der Lagerung wirkungsvoll verhindert. Bezogen auf den trockenen Grafitanteil sind die Verdicker bevorzugt in einem Anteil von weniger als 10 Gew.-%, gemäß einer Ausführungsform in einem Anteil von weniger als 5 Gew.-% in der Suspension enthalten. Um einen ausreichenden Effekt zu erhalten ist der Verdicker gemäß einer Ausführungsform in einem Anteil von zumindest 0,5 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem Anteil von zumindest 1 Gew.-% und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform in einem Anteil von mehr als 2 Gew.-% enthalten, jeweils bezogen auf den trockenen Grafitanteil. Bei Verwendung von organischen, viskositätsregulierenden Zusätzen ist der weitere Zusatz von Fungiziden bzw. Bioziden sinnvoll.In addition to dispersants, viscosity-adjusting additives may also be added to the suspension. Suitable viscosity-regulating additives are, for example, high molecular weight polyacrylates or natural thickeners, such as xanthan or cellulose ethers. A suitable viscosity-regulating additive is, for example, sodium bentonite. The addition of thickeners effectively prevents sedimentation of the graphite during storage. Based on the dry graphite content, the thickeners are preferably present in a proportion of less than 10% by weight, in one embodiment in a proportion of less than 5% by weight in the suspension. In order to obtain a sufficient effect, the thickener according to one embodiment in a proportion of at least 0.5 wt .-%, according to another embodiment in a proportion of at least 1 wt .-% and according to yet another embodiment in a proportion of more contained as 2 wt .-%, each based on the dry graphite content. When organic, viscosity-regulating additives are used, the further addition of fungicides or biocides makes sense.

Für Formen werden bevorzugt tongebundene Sande, insbesondere Quarzsande, als feuerfester Formstoff eingesetzt. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass dem Gießereiadditiv ein Bentonit zugegeben ist. Der Bentonit, insbesondere Natriumbentonit oder Calciumbentonit, kann ganz oder teilweise der Menge an Bindemittel entsprechen, welches in einer Formstoffmischung zur Herstellung tongebundener Gießformen verwendet wird. Das Gießereiadditiv enthält gemäß einer Ausführungsform eine innige Mischung von Bentonit und fein gemahlenem, vorzugsweise mikrokristallinem oder amorphem, Grafit, sodass bei der Herstellung einer Formstoffmischung der ggf. als Bindemittel wirkende Bentonit und der fein gemahlene, vorzugsweise mikrokristalline oder amorphe Grafit gleichzeitig zugegeben und beim Mischen gleichmäßig im körnigen feuerfesten Formstoff, insbesondere Quarzsand verteilt werden.For molds, clay-bound sands, in particular quartz sands, are preferably used as the refractory molding material. According to one embodiment, it is provided that a bentonite is added to the foundry additive. The bentonite, especially sodium bentonite or calcium bentonite, may be wholly or partially equivalent to the amount of binder used in a molding material mixture to make clay bonded molds. According to one embodiment, the foundry additive contains an intimate mixture of bentonite and finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite, so that in the production of a molding material mixture the bentonite, which may act as a binder, and the finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite are added simultaneously and during mixing evenly distributed in the granular refractory molding material, especially quartz sand.

Der Anteil des fein gemahlenen mikrokristallinen oder amorphen Grafits, bezogen auf das wasserfreie Gießereiadditiv, wird dabei gemäß einer Ausführungsform größer als 1 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% gewählt. Der Bentonit wird vorzugsweise ebenfalls in fein gemahlener Form zugegeben. Die mittlere Partikelgröße D₅₀ des Bentonits wird vorzugsweise geringer als 100 μm, gemäß einer weiteren Ausführungsform geringer als 80 μm gewählt. Gemäß einer Ausführungsform wird die mittlere Partikelgröße D₅₀ des Bentonits größer als 10 μm, gemäß einer weiteren Ausführungsform größer als 20 μm gewählt. Der Anteil des Bentonits, bezogen auf das wasserfreie Gießereiadditiv, wird vorzugsweise geringer als 99 Gew.-%, gemäß einer Ausführungsform im Bereich von 98 bis 80 Gew.-% und gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 95 bis 85 Gew.-% gewählt.The proportion of the finely ground microcrystalline or amorphous graphite, based on the anhydrous foundry additive, according to one embodiment is greater than 1 wt .-%, according to another embodiment in the range of 2 to 20 wt .-%, and according to yet another embodiment in the range of 5 to 15% by weight. The bentonite is preferably also added in finely ground form. The average particle size D _{50 of} the bentonite is preferably chosen to be less than 100 μm, and according to a further embodiment, less than 80 μm. According to one embodiment, the average particle size D _{50 of} the bentonite is greater than 10 .mu.m, chosen according to a further embodiment greater than 20 microns. The proportion of bentonite, based on the anhydrous foundry additive, is preferably less than 99% by weight, in one embodiment in the range of 98 to 80% by weight and in another embodiment in the range of 95 to 85% by weight ,

Als Bentonit wird bevorzugt ein Alkalibentonit, insbesondere bevorzugt ein Natriumbentonit verwendet.As the bentonite, an alkali bentonite, particularly preferably a sodium bentonite, is preferably used.

Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform kann der zur Herstellung einer Formstoffmischung verwendete Bentonit vollständig im Gießereiadditiv enthalten sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann jedoch auch in der Weise verfahren werden, dass nur ein Teil des Bentonits, welcher in der Formstoffmischung als Bindemittel wirkt, im Gießereiadditiv enthalten ist und die restliche Menge des Bentonits getrennt zum körnigen feuerfesten Formstoff gegeben wird. In diesem Fall kann der relative Anteil des Bentonits im Vergleich zum fein gemahlenen Grafit geringer gewählt werden, sodass der Anteil des fein gemahlenen Grafits am wasserfreien Bindemittel Werte zwischen 1 und 99 Gew.-% annehmen kann. Insbesondere bei Verwendung einer Grafitsuspension kann der Bentonit, insbesondere Natriumbentonit, auch als Verdickungsmittel wirken, welcher ein Absetzen der Grafitpartikel während der Lagerung verhindert. Da Natriumbentonit bereits in geringen Anteilen stark verdickend wirkt, wird der Anteil des Bentonits, berechnet als Trockengewicht, an der Suspension bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% gewählt. Bei dieser Ausführungsform wird der Bentonit bevorzugt in Gewichtsverhältnis von 10:1 bis 1:10 zum Grafit eingesetzt. In the embodiment just described, the bentonite used to make a molding mixture may be fully contained in the foundry additive. According to a further embodiment, however, it is also possible to proceed in such a way that only a part of the bentonite which acts as a binder in the molding material mixture is contained in the foundry additive and the remaining amount of bentonite is added separately to the granular refractory molding material. In this case, the relative proportion of bentonite compared to the finely ground graphite can be chosen to be lower, so that the proportion of finely ground graphite in the anhydrous binder can assume values between 1 and 99 wt .-%. In particular, when using a graphite suspension, the bentonite, in particular sodium bentonite, also act as a thickener, which prevents settling of the graphite particles during storage. Since sodium bentonite has a strongly thickening effect even in small proportions, the proportion of bentonite, calculated as dry weight, in the suspension is preferably selected in the range from 1 to 10% by weight. In this embodiment, the bentonite is preferably used in a weight ratio of 10: 1 to 1:10 to graphite.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gießereiadditiv in Form eines Granulats bereitgestellt ist. Dazu können der fein gemahlene mikrokristalline oder amorphe Grafit und ggf. weitere Bestandteile des Gießereiadditivs, beispielsweise Bentonit, insbesondere Natriumbentonit, beispielsweise innig vermischt und dann zu einem Granulat geformt werden. Der fein gemahlene Grafit ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise homogen im Volumen des Granulatkorns verteilt.According to a preferred embodiment, it is provided that the foundry additive is provided in the form of granules. For this purpose, the finely ground microcrystalline or amorphous graphite and optionally other constituents of the foundry additive, for example bentonite, in particular sodium bentonite, for example, intimately mixed and then formed into a granulate. The finely ground graphite in this embodiment is preferably distributed homogeneously in the volume of the granule.

Ein Granulat lässt sich wegen seiner Rieselfähigkeit sehr einfach und genau dosieren.A granulate can be very easily and accurately dose because of its flowability.

Der mittlere Durchmesser D₅₀ der Granulatkörner wird gemäß einer Ausführungsform zwischen 0,05 und 5 mm, gemäß einer weiteren Ausführungsform zwischen 0,1 und 3 mm gewählt. Das Granulat lässt sich mit üblichen Vorrichtungen herstellen. Eine geeignete Vorrichtung ist beispielsweise ein Pelletierteller oder ein Intensivmischer.The mean diameter D _{50 of} the granules is selected according to an embodiment between 0.05 and 5 mm, according to another embodiment between 0.1 and 3 mm. The granules can be produced by conventional means. A suitable device is for example a pelletizing plate or an intensive mixer.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Granulat sehr feinkörnig ausgestaltet ist und einen mittleren Durchmesser D₅₀ von weniger als 1 mm aufweist. Ein solches Feingranulat lässt sich beispielsweise durch Sprühtrocknen herstellen. Hierzu kann beispielsweise eine Suspension hergestellt werden, welche vorzugsweise einen Anteil von 20 bis 45 Gew.-% feingemahlenen Grafit aufweist. Eine solche Suspension wird vorzugsweise mit Hilfe eines stark scherenden Rühraggregats hergestellt. Als flüssige Phase der Suspension wird vorzugsweise Wasser verwendet. Der Suspension können noch weitere Bestandteile des Gießereihilfsmittels zugesetzt werden, beispielsweise Bentonit, insbesondere Natriumbentonit, welcher gleichzeitig auch als Bindemittel für das Granulat wirken kann.According to one embodiment, it is provided that the granules are designed very fine-grained and has a mean diameter D ₅₀ of less than 1 mm. Such fine granules can be prepared, for example, by spray drying. For this purpose, for example, a suspension can be prepared, which preferably has a proportion of 20 to 45 wt .-% finely ground graphite. Such a suspension is preferably prepared by means of a high shear agitator. Water is preferably used as the liquid phase of the suspension. The suspension may also be added to further constituents of the foundry auxiliary, for example bentonite, in particular sodium bentonite, which at the same time may also act as a binder for the granules.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Suspension auch ein organisches Bindemittel enthalten, beispielsweise Celluloseether, Polyvinylalkohol, heiß- oder kaltwasserlösliche Stärken oder Dextrine. Der Anteil des Bindemittels, bezogen auf den trockenen Grafit, wird vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 10 Gew.-% gewählt.According to a further embodiment, the suspension may also contain an organic binder, for example cellulose ethers, polyvinyl alcohol, hot or cold water-soluble starches or dextrins. The proportion of the binder, based on the dry graphite, is preferably selected in the range between 1 and 10 wt .-%.

Die Suspension kann dann anschließend in einem üblichen Sprühtrockner unter üblichen Bedingungen getrocknet werden.The suspension can then be subsequently dried in a conventional spray dryer under customary conditions.

Das Gießereiadditiv lässt sich mit den üblichen Vorrichtungen zum feuerfesten Formstoff dosieren und mit diesem vermischen. Bei dem erfindungsgemäßen Gießereiadditiv ist es also nicht erforderlich, Arbeitsabläufe bei der Herstellung der Gießform zu verändern.The foundry additive can be dosed with the usual devices for refractory molding material and mix with this. In the foundry additive according to the invention, it is therefore not necessary to change work processes in the production of the casting mold.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gießereiadditiv ein Bentonitgranulat, welches mit dem fein gemahlenen, vorzugsweise mikrokristallinen oder amorphen Grafit beschichtet ist. Bei dieser Ausführungsform wird also zunächst ein Bentonitgranulat hergestellt, wozu übliche Vorrichtungen verwendet werden können. Auf das Granulat wird dann der fein gemahlene, vorzugsweise mikrokristalline oder amorphe Grafit aufgetragen. Dies kann in üblichen Mischern erfolgen. Der fein gemahlene, vorzugsweise mikrokristalline oder amorphe Grafit kann in trockener Form zum Bentonitgranulat gegeben werden. Bevorzugt wird jedoch in der Weise verfahren, dass der fein gemahlene mikrokristalline oder amorphe Grafit in Form einer Suspension zum Bentonitgranulat gegeben wird. Der Anteil des Grafits, bezogen auf das trockene Granulat, wird vorzugsweise im Bereich von weniger als 20 Gew.-% gewählt. Gemäß einer Ausführungsform wird der Anteil des fein gemahlenen mikrokristallinen oder amorphen Grafits am trockenen Granulat in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform in Anteil von 1 bis 5 Gew.-% gewählt.According to a particularly preferred embodiment, the foundry additive comprises a bentonite granules which is coated with the finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite. In this embodiment, therefore, a bentonite granules is first prepared, including conventional devices can be used. The finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite is then applied to the granules. This can be done in conventional mixers. The finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite can be added in dry form to the bentonite granules. However, preference is given to proceeding in such a way that the finely ground microcrystalline or amorphous graphite is added in the form of a suspension to the bentonite granules. The proportion of graphite, based on the dry granules, is preferably selected in the range of less than 20 wt .-%. According to one embodiment, the proportion of the finely ground microcrystalline or amorphous graphite in the dry granules in a range of 0.1 to 10 wt .-% is selected according to another embodiment in proportion of 1 to 5 wt .-%.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gießereiadditiv, insbesondere, wenn dieses in Form eines Granulats eingesetzt wird, eine Feuchte im Bereich von 15 bis 35 Gew.-% aufweist. Auf diese Weise können die Bestandteile des Gießereiadditivs, insbesondere bei der Verwendung als Granulat, bei der Herstellung der Formstoffmischung sehr rasch und effizient im feuerfesten Formstoff dispergiert werden. Wird eine Feuchte von weniger als 10 Gew.-% gewählt, erhöht sich die Mischzeit bei der Herstellung der Formstoffmischung deutlich, sodass der Prozess an Wirtschaftlichkeit einbüßt. Wird andererseits ein Gießereiadditiv verwendet, welches eine sehr hohe Feuchte aufweist, beispielsweise eine Feuchte von mehr als 40 Gew.-%, erhält das Gießereiadditiv eine hohe Klebrigkeit, sodass die Ausbildung von Klumpen im Mischer auftreten kann. Eine gleichmäßige Verteilung des Grafits im körnigen Formstoff, insbesondere bei gleichzeitiger Anwesenheit von Bentonit, erfordert dann sehr lange Mischzeiten. Der Feuchtegehalt des Gießereiadditivs, insbesondere wenn dieses in Form eines Granulats bereitgestellt wird, lässt sich beispielsweise durch den Wassergehalt der Grafitsuspension einstellen, welche gemäß einer Ausführungsform zur Herstellung des Granulats verwendet wird. Die wässrige Grafitsuspension kann dabei direkt als Granuliermittel eingesetzt werden oder die Feuchte des Granulats wird eingestellt, indem das zuvor hergestellte Bentonitgranulat mit der wässrigen Grafitsuspension beschichtet wird. According to a further preferred embodiment, it is provided that the foundry additive, in particular when used in the form of granules, has a moisture in the range from 15 to 35% by weight. In this way, the constituents of the foundry additive, in particular when used as granules, can be dispersed very rapidly and efficiently in the refractory molding material during the production of the molding material mixture. If a moisture content of less than 10 wt .-% is selected, the mixing time increases significantly during the production of the molding material mixture, so that the process loses economic efficiency. If, on the other hand, a foundry additive is used which has a very high moisture content, for example a moisture content of more than 40% by weight, the foundry additive is given a high tackiness so that the formation of lumps in the mixer can occur. A uniform distribution of the graphite in the granular molding material, in particular in the simultaneous presence of bentonite, then requires very long mixing times. The moisture content of the foundry additive, in particular if this is provided in the form of a granulate, can be adjusted, for example, by the water content of the graphite suspension, which according to one embodiment is used to produce the granules. The aqueous graphite suspension can be used directly as a granulating agent or the moisture content of the granules is adjusted by coating the previously prepared bentonite granules with the aqueous graphite suspension.

An sich kann der feinteilige Grafit den in bisherigen Formstoffmischungen verwendeten Glanzkohlenstoffbildner vollständig ersetzen. Es ist aber auch möglich, nur einen Teil der kohlenstoffhaltigen Verbindungen, welche üblicherweise in Formstoffmischungen als Glanzkohlenstoffbildner enthalten sind, durch den feinteiligen Grafit zu ersetzen. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gießereiadditiv einen fein gemahlenen Kohlenstoffträger umfasst. Der Kohlenstoffträger weist vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße D₅₀ von weniger als 300 μm, gemäß einer Ausführungsform eine mittlere Partikelgröße D₅₀ von weniger als 200 μm auf. Gemäß einer Ausführungsform weist der Kohlenstoffträger vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße D₅₀ von mindestens 20 μm auf. Als Kohlenstoffträger werden bevorzugt Glanzkohlenstoffbildner verwendet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Kohlenstoffträger ausgewählt aus der Gruppe von Kohle, Koks und Aktivkohle. Bevorzugt ist der Anteil des Kohlenstoffträgers, bezogen auf den trockenen Grafit, im Bereich von 10 bis 100 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsfrom im Bereich von 20 bis 80 Gew.-% gewählt.As such, the finely divided graphite can completely replace the lustrous carbon formers used in previous molding mixtures. However, it is also possible to replace only part of the carbon-containing compounds which are customarily contained in molding material mixtures as lustrous carbon formers by the finely divided graphite. According to one embodiment, it is provided that the foundry additive comprises a finely ground carbon carrier. The carbon support preferably has an average particle size D ₅₀ of less than 300 μm, according to one embodiment an average particle size D ₅₀ of less than 200 μm. According to one embodiment, the carbon support preferably has an average particle size D ₅₀ of at least 20 μm. As carbon supports, preference is given to using lustrous carbon formers. In one embodiment, the carbon support is selected from the group of coal, coke and activated carbon. Preferably, the proportion of the carbon support, based on the dry graphite, in the range of 10 to 100 wt .-%, selected according to another Ausführungsfrom in the range of 20 to 80 wt .-%.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Formstoffmischung, welche einen körnigen feuerfesten Formstoff sowie das oben beschriebene Gießereiadditiv enthält. Als körniger feuerfester Formstoff können an sich alle Formstoffe verwendet werden, die auf dem Gebiet der Gießereitechnik üblich sind. Insbesondere für die Herstellung von Formen wird bevorzugt Quarzsand verwendet. Der körnige feuerfeste Formstoff weist vorzugsweise eine Partikelgröße im Bereich von 0,05 bis 1 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,7 mm auf. Die Einstellung der Partikelgröße kann beispielsweise durch Sieben oder Sichten erfolgen. Das Gießereiadditiv ist gleichmäßig in der Formstoffmischung verteilt. Der Anteil des fein gemahlenen, vorzugsweise mikrokristallinen oder amorphen Grafits wird, bezogen auf das Trockengewicht der Formstoffmischung, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% und gemäß einer Ausführungsform im Bereich von 0,2 bis 1,0 Gew.-% gewählt.In another aspect, the invention relates to a molding material composition containing a granular refractory molding material and the foundry additive described above. As a granular refractory molding material can be used in itself all molding materials that are common in the field of foundry technology. Especially for the production of molds quartz sand is preferably used. The granular refractory molding material preferably has a particle size in the range of 0.05 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.7 mm. The adjustment of the particle size can be done, for example, by sieving or sifting. The foundry additive is evenly distributed in the molding material mixture. The proportion of finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite, based on the dry weight of the molding material mixture, preferably in the range of 0.1 to 2 wt .-% and according to one embodiment in the range of 0.2 to 1.0 wt. % selected.

Gemäß einer Ausführungsform enthält die Formstoffmischung einen Ton als Bindemittel, wobei Natriumbentonit bevorzugt ist. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Anteil des Bindemittels (absolut trocken), insbesondere Natriumbentonit, bezogen auf die trockene Formstoffmischung, zwischen 5 und 15 Gew.-%, gemäß einer Ausführungsform zwischen 6 und 10 Gew.-%.In one embodiment, the molding material mixture contains a clay as a binder, with sodium bentonite being preferred. According to one embodiment, the proportion of the binder (absolutely dry), in particular sodium bentonite, based on the dry molding material mixture, between 5 and 15 wt .-%, according to one embodiment, between 6 and 10 wt .-%.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gießereiadditivs wie es oben beschrieben wurde. Zur Herstellung des fein gemahlenen, vorzugsweise mikrokristallinen oder amorphen Grafits, wie er im Gießereiadditiv enthalten ist, kann an sich jeder mikrokristalline oder amorphe Grafit verwendet werden. Die mittlere Kristallitgröße des als Ausgangsmaterial verwendeten Grafits sollte weniger als 90 nm betragen und beträgt gemäß einer Ausführungsform weniger als 60 nm. Gemäß einer Ausführungsform liegt die mittlere Kristallitgröße der als Ausgangsmaterial eingesetzten Grafite zwischen 15 und 45 nm. Für das Mahlen des Grafits können übliche Vorrichtungen verwendet werden. Geeignete Mühlen sind beispielsweise Luftstrahlmühlen. Die Wirkungsweise des Grafits wird umso besser, je niedriger die Teilchengröße ist. Um Grafit mit einer Partikelgröße von weniger als 5 μm zu erhalten, wird vorzugsweise der Grafit nass vermahlen. Das Vermahlen kann dabei auch mehrstufig erfolgen. Beispielsweise kann der Grafit zunächst trocken auf eine Partikelgröße von weniger als 100 μm vermahlen werden, vorzugsweise von weniger als 20 μm, und dann in einem weiteren Schritt nass vermahlen werden.Another aspect of the invention relates to a method of making a foundry additive as described above. For the production of the finely ground, preferably microcrystalline or amorphous graphite, as it is contained in the foundry additive, any microcrystalline or amorphous graphite can be used per se. The average crystallite size of the graphite used as the starting material should be less than 90 nm and is less than 60 nm in one embodiment. According to one embodiment, the average crystallite size of the starting graphite is between 15 and 45 nm. Conventional devices may be used for grinding the graphite be used. Suitable mills are, for example, air jet mills. The effectiveness of the graphite becomes better, the lower the particle size. To obtain graphite having a particle size of less than 5 microns, preferably the graphite is ground wet. The grinding can also be done in several stages. For example, the graphite may first be ground dry to a particle size of less than 100 microns, preferably less than 20 microns, and then wet ground in a further step.

Zum Gießereiadditiv können weitere Komponenten zugegeben werden. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass der Grafit in Form einer Suspension bereitgestellt wird. Die Suspension kann direkt erhalten werden, indem der Grafit beispielsweise nass vermahlen wird und die dann erhaltene Suspension ggf. verdünnt wird, sodass die Suspension einen Anteil von vorzugsweise 20 bis 50 Gewichtsteilen Grafit pro 100 Gewichtsteilen der Suspension aufweist.Additional components can be added to the foundry additive. It is particularly preferred that the graphite is provided in the form of a suspension. The suspension can be obtained directly by, for example, wet-ground the graphite and, if appropriate, diluting the resulting suspension, so that the suspension has a proportion of preferably 20 to 50 parts by weight of graphite per 100 parts by weight of the suspension.

Der Suspension können gemäß einer Ausführungsform Dispergiermittel zugesetzt werden. Diese können auch bereits während des Vermahlens zugegeben werden. Geeignete Dispergiermittel sind beispielsweise anionische oder nichtionische Tenside. Beispielhafte Tenside wurden bereits weiter oben beschreiben. Die Dispergiermittel werden vorzugsweise in einem Anteil von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Grafit, zur Suspension gegeben.According to one embodiment, dispersants may be added to the suspension. These can also be added during grinding. Suitable dispersants are, for example, anionic or nonionic surfactants. Exemplary surfactants have already been described above. The dispersants are preferably added in a proportion of 2 to 10 wt .-%, based on the dry graphite, to the suspension.

Ferner können auch Verdickungsmittel zugegeben werden, welche ein Absinken der Grafitpartikel während des Lagerns verhindern. Geeignete Substanzen wurden bereits weiter oben erläutert.It is also possible to add thickeners which prevent the graphite particles from sinking during storage. Suitable substances have already been explained above.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Gießereiadditiv Bentonit, insbesondere Natriumbentonit oder Calciumbentonit. Der Bentonit kann beispielsweise zur Grafitsuspension gegeben werden oder die Grafitsuspension kann zu einem pulverförmigen Bentonit, insbesondere Calciumbentonit gegeben werden, wobei die Feuchte der Mischung gemäß einer Ausführungsform so eingestellt wird, dass aus der Mischung beispielsweise ein Granulat hergestellt werden kann.According to a particularly preferred embodiment, the foundry additive contains bentonite, in particular sodium bentonite or calcium bentonite. The bentonite can be added to the graphite suspension, for example, or the graphite suspension can be added to a powdered bentonite, in particular calcium bentonite, wherein the moisture content of the mixture is adjusted according to one embodiment so that, for example, a granulate can be produced from the mixture.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Bentonit, insbesondere Calciumbentonit zunächst zu einem Granulat verarbeitet. Wie bereits erläutert, kann dies mit üblichen Vorrichtungen erfolgen, beispielsweise mit einem Pelletierteller oder mittels eines Intensivmischers. Das Granulat sollte keine zu hohe Festigkeit aufweisen. Bei der Herstellung des Granulats wird daher der Bentonit vorzugsweise mit mittlerer Energie beaufschlagt. Beispielsweise kann der Bentonit in einem Intensivwirbelmischer vorgelegt werden und anschließend bei vorzugsweise maximaler Wirblerdrehzahl das Wasser zudosiert werden. Ein geeigneter Intensivmischer ist beispielsweise das Modell R08 der Firma Eirich. Die Menge des Wassers wird bezogen auf den eingesetzten Bentonit, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% gewählt. Bei weiterlaufendem Drehteller und Wirbler bildet sich im Verlauf von etwa 30 Sekunden bis 5 Minuten ein gleichmäßiges Granulat aus. Das Granulat wird anschließend vorzugsweise auf die gewünschte Größe abgesiebt. Ein geeignetes Sieb weist beispielsweise eine Maschenweite von 2 mm auf. Die abgesiebte Fraktion kann dann in einem Trockenofen bis zur gewünschten Feuchtigkeit getrocknet werden, beispielsweise auf eine Feuchte im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%.According to a particularly preferred embodiment, the bentonite, in particular calcium bentonite, is first processed into a granulate. As already explained, this can be done with conventional devices, for example with a pelletizing plate or by means of an intensive mixer. The granules should not have too high strength. In the production of granules, therefore, the bentonite is preferably applied with medium energy. For example, the bentonite can be introduced into an intensive vortex mixer and then the water is metered in at preferably maximum swirling speed. A suitable intensive mixer is, for example, the R08 model from Eirich. The amount of water is based on the bentonite used, preferably selected in the range of 20 to 30 wt .-%. When the turntable and whirler continue, a uniform granulate forms over a period of about 30 seconds to 5 minutes. The granules are then preferably sieved to the desired size. A suitable sieve has, for example, a mesh width of 2 mm. The sieved fraction can then be dried in a drying oven to the desired moisture, for example to a moisture in the range of 10 to 20 wt .-%.

Auf das Granulat, welches gegebenenfalls vorher auch noch getrocknet werden kann, wird dann gemäß einer Ausführungsform die Grafitsuspension aufgegeben. Dies kann beispielsweise direkt im Intensivmischer erfolgen, indem die Grafitsuspension auf das bewegte Granulat aufgegeben wird, beispielsweise indem die Suspension in einem dünnen Strahl in den Mischkessel des Intensivmischers eingeleitet wird.On the granules, which may optionally also be dried before, then the graphite suspension is given up according to one embodiment. This can for example be done directly in the intensive mixer by the graphite suspension is applied to the moving granules, for example by the suspension is introduced in a thin stream into the mixing vessel of the intensive mixer.

Nach der Beschichtung kann das Granulat getrocknet werden um eine Feuchte im oben angegebenen Bereich einzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch der Wassergehalt der Suspension bzw. die Feuchte des Bentonitgranulats vor der Beschichtung mit dem Grafit so eingestellt, dass das grafitbeschichtete Bentonitgranulat nach der Beschichtung nicht getrocknet wird. Wird nach dieser Ausführungsform verfahren, wird ein Granulat erhalten, dass sich bei der Herstellung der Formstoffmischung sehr leicht und rasch im feuerfesten Formstoff verteilen lässt.After coating, the granules can be dried to set a moisture in the range specified above. According to a preferred embodiment, however, the water content of the suspension or the moisture of the bentonite granules is adjusted prior to coating with the graphite so that the graphite-coated bentonite granules are not dried after the coating. When proceeding according to this embodiment, granules are obtained which can be distributed very easily and rapidly in the refractory molding material during the production of the molding material mixture.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Gießereiform aus einem körnigen feuerfesten Formstoff, welches das oben beschriebene Gießereiadditiv enthält. Die Gießereiform ist vorzugsweise als Form ausgebildet, das heißt als der Teil der Gießereiform, welche die Außenkontur des Gussstücks abbildet.In another aspect, the invention relates to a foundry mold made from a granular refractory molding material containing the foundry additive described above. The foundry mold is preferably formed as a mold, that is as the part of the foundry mold, which images the outer contour of the casting.

Die Herstellung der Gießereiform erfolgt an sich in üblicher Weise. Das erfindungsgemäße Gießereiadditiv wird unter Bewegen zum körnigen feuerfesten Formstoff gegeben, wobei als feuerfester Formstoff bevorzugt Quarzsand verwendet wird. Das Gießereiadditiv wird bevorzugt in einem Anteil zum feuerfesten Formstoff gegeben, sodass die Formstoffmischung einen Anteil an feinteiligem Grafit im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% aufweist, bezogen auf die trockene Formstoffmischung. Der Formstoffmischung wird vorzugsweise ein Ton, insbesondere ein Bentonit, vorzugsweise Natriumbentonit zugegeben. Der Anteil des Tons wird in einem üblichen Bereich gewählt. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Anteil des Tons an der Formstoffmischung 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Formstoffmischung. Die Formstoffmischung weist einen üblichen Feuchtegehalt auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Formstoffmischung einen Wassergehalt im Bereich von 2 bis 4 Gew.-% auf.The production of the foundry mold is carried out in a conventional manner. The foundry additive according to the invention is added while moving to the granular refractory molding material, preferably quartz sand being used as the refractory molding material. The foundry additive is preferably added in a proportion to the refractory molding material, so that the molding material mixture has a proportion of finely divided graphite in the range of 0.1 to 2 wt .-%, based on the dry molding material mixture. The molding material mixture is preferably a clay, in particular a bentonite, preferably sodium bentonite added. The proportion of sound is chosen in a common range. According to one embodiment, the proportion of the clay in the molding material mixture is 5 to 15 wt .-%, based on the dry weight of the molding material mixture. The molding material mixture has a conventional moisture content. According to one embodiment, the molding material mixture has a water content in the range of 2 to 4 wt .-%.

Zur Herstellung der Gießform wird die Formstoffmischung in einen entsprechenden Formkasten gegeben und in üblicher Weise verdichtet. Es erfolgt dann ein Zusammenbau der Gießform, wobei gegebenenfalls noch Kerne im Gießhohlraum eingebaut werden können. Ebenso wird die Gießform in üblicher Weise mit einem Zulaufsystem für das flüssige Metall sowie mit Speisern versehen. To produce the mold, the molding material mixture is placed in a corresponding molding box and compacted in the usual way. There then takes place an assembly of the casting mold, it being possible where appropriate to install cores in the casting cavity. Likewise, the mold is provided in a conventional manner with a feed system for the liquid metal and with feeders.

Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung der Gießereiform für den Metallguss. Die erfindungsgemäße Gießereiform kann an sich alle bisher bekannten Gießereiformen ersetzen. Sie eignet sich sowohl für den Stahl- und Eisenguss als auch für den Guss von Nichteisenmetallen, beispielsweise den Aluminiumguss. Nach dem Abguss wird das Gussstück in üblicher Weise entformt. Der Formsand kann dann in üblicher Weise wieder aufbereitet werden und erneut für die Herstellung von Gießformen verwendet werden.Furthermore, the invention relates to the use of the foundry mold for metal casting. The foundry mold according to the invention can in itself replace all previously known foundry molds. It is suitable both for steel and cast iron as well as for the casting of non-ferrous metals, such as aluminum casting. After casting, the casting is demoulded in the usual way. The molding sand can then be recycled in the usual way and used again for the production of molds.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Beispielen genauer erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to examples.

1. Herstellung der Formsandmischungen1. Preparation of the molding sand mixtures

In einem Wirbelmischer, Modell R 08 der Fa. Eirich, werden 40 kg Quarzsand F 32 (Quarzwerke Frechen) vorgelegt. Unter Rühren werden anschließend 500–600 ml Wasser zugegeben, und es wird 15 sec gemischt. Anschließend werden alle weiteren Additive sukzessive zugegeben und 30 sec gemischt. Danach wird die Verdichtbarkeit geprüft. Es wird dann soviel Wasser nachdosiert, dass sich am Ende des Mischzyklus eine Verdichtbarkeit von 45% einstellt. Nach erfolgter Wassernachdosierung wird noch weitere 60 sec gemischt. Die Formsandmischung wird dem Mischer entnommen und in einer verschließbaren Kunststofftrommel für 1 h bei Raumtemperatur gelagert.In a vortex mixer, model R 08 of Eirich, 40 kg of quartz sand F 32 (quartz works Frechen) are presented. With stirring, 500-600 ml of water are then added, and it is mixed for 15 seconds. Subsequently, all further additives are added successively and mixed for 30 seconds. Thereafter, the compressibility is checked. It is then replenished so much water that sets a compressibility of 45% at the end of the mixing cycle. After the water has been dosed, it is mixed for a further 60 seconds. The molding sand mixture is removed from the mixer and stored in a closable plastic drum for 1 h at room temperature.

2. Herstellung und Abguss der Grünsandform2. Production and casting of the green sand mold

Nach der Lagerung wird die Formsandmischung in einer Rüttelpressanlage APM S1 der Fa. Künkel & Wagner über einer Modellplatte mit vier Scheiben von einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 40 mm abgeformt. Hierzu wird ein Kasten mit 350 mm × 310 mm × 100 mm eingesetzt. Ober- und Unterkasten werden anschließend zu einer Gießform. In einem Induktionstiegelofen wird eine ausreichende Menge Gusseisen mit Lamellengrafit (GJL) mit etwa 3,5% C erschmolzen und bei 1400°C über einen Zeitraum von 10–12 sec in die Gießform eingegossen. Das Eisen-/Sandverhältnis beträgt 1:3.After storage, the molding sand mixture is molded on a model plate with four discs of a diameter of 100 mm and a height of 40 mm in an APM S1 vibrating press plant from Künkel & Wagner. For this purpose, a box with 350 mm × 310 mm × 100 mm is used. Upper and lower box then become a casting mold. In an induction crucible furnace, a sufficient amount of lamellar graphite cast iron (GJL) is melted at about 3.5% C and poured into the casting mold at 1400 ° C. over a period of 10-12 sec. The iron / sand ratio is 1: 3.

3. Bestimmung der Menge angesinterten Sandes3. Determination of the amount of sintered sand

Nach einer Abkühlzeit von 2 h werden Ober- und Unterkasten getrennt, und die Gusstraube mit den 4 scheibenförmigen Gussstücken wird entnommen. Die Gusstraube wird anschließend aus etwa 1 m Höhe auf einen steinernen Fußboden fallengelassen, wobei sich die Scheiben vom Angusssystem trennen. Im Anschluss daran wird der anhaftende Sand mit einer weichen Kunststoffbürste von der Unterseite sowie dem gesamten Umfang der Scheiben möglichst vollständig entfernt, so dass nur noch die Stirnfläche anhaftenden Sand aufweist. Zur Bestimmung der Menge des angesinterten Sandes wird diese Stirnfläche zunächst mit einer weichen Kunststoffbürste behandelt. Hierzu wird die Eisenscheibe auf eine Mörsermühle der Fa. Retsch (Typ RMO) aufgesetzt, wobei zwischen Gussstück und Porzellanmörser ein Kunststoffdeckel eingefügt wird, der die Metallscheibe trägt. Anschließend wird bei einem Auflagedruck von 0,07 N/cm² und einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 90 Upm 30 sec gebürstet. Hierdurch ist gewährleistet, dass der lockere und nicht angesinterte Sand vollständig und gleichmäßig von der Oberfläche entfernt und nicht als angesinterter Sand erfasst wird.After a cooling time of 2 h upper and lower box are separated, and the Gusstraube with the 4 disc-shaped castings is removed. The Gusstraube is then dropped from a height of about 1 m on a stone floor, with the discs separate from the Angusssystem. Subsequently, the adhering sand is as completely as possible removed with a soft plastic brush from the bottom and the entire circumference of the discs, so that only the end face adhering sand has. To determine the amount of sintered sand, this face is first treated with a soft plastic brush. For this purpose, the iron disc is placed on a mortar mill from the company Retsch (type RMO), wherein between the casting and porcelain mortar, a plastic lid is inserted, which carries the metal disc. Subsequently, brushing is carried out at a contact pressure of 0.07 N / cm ² and a rotational speed of 90 rpm for 30 sec. This ensures that the loose and non-sintered sand is completely and evenly removed from the surface and not captured as sintered sand.

Nachfolgend wird die so vorbehandelte Eisenscheibe in einen Metallring eingelegt, wobei der innere Durchmesser der Metallrings 11 cm beträgt. Im Metallring ist unterhalb der Eisenscheibe ein kreisförmig ausgeschnittener Schwamm mit einer Höhe von 1 cm auf einer Grundplatte angeordnet. Anschließend wird die Probenoberfläche mit einer Feilenbürste Typ 533 720 der Firma LUX, die über ein Adapterstück in einen Laborrührer eingespannt ist, über einen Zeitraum von 120 sec bei 70 UpM abgebürstet. Der Laborrührer, der fest mit der Feilenbürste verbunden ist, ist über ein Scharnier mit einem stabilen Stativ verbunden. Hierdurch wird die Oberfläche der Metallscheibe mit dem Eigengewicht des Rührers einschließlich der Feilenbürste belastet. Aus dem Eigengewicht des Rührers von etwa 2,6 kg und der Auflagefläche der Feilenbürste auf der 10 cm Eisenscheibe ergibt sich ein Auflagedruck von 0,8 N/cm², mit dem die Eisenscheibe von der Feilenbürste belastet wird. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Bürste beträgt 70 Upm. Aus der Gewichtsdifferenz der Eisenscheibe vor und nach dem Bürstentest ergibt sich gravimetrisch der Teil des Sandes, der bereits an der Metalloberfläche angesintert war.Subsequently, the thus pretreated iron disk is inserted into a metal ring, wherein the inner diameter of the metal ring is 11 cm. In the metal ring, a circular cut out sponge with a height of 1 cm is arranged on a base plate below the iron disk. Subsequently, the sample surface is brushed off with a file brush Type 533 720 from LUX, which is clamped via an adapter into a laboratory stirrer over a period of 120 sec at 70 rpm. The laboratory stirrer, which is firmly connected to the file brush, is connected by a hinge to a sturdy stand. As a result, the surface of the metal disc is loaded with the weight of the stirrer including the file brush. From the weight of the stirrer of about 2.6 kg and the bearing surface of the file brush on the 10 cm iron disc results in a bearing pressure of 0.8 N / cm ² , with which the iron disk is loaded by the file brush. The rotational speed of the brush is 70 rpm. From the difference in weight of the iron disk before and after the brush test is obtained gravimetrically the part of the sand that was already sintered on the metal surface.

Um den angesinterten Sand vollständig zu erfassen, wird die Stirnfläche der Eisenscheibe anschließend 30 sec lang mit einem Stahlgranulat (1,0–1,6 mm) gestrahlt. Auch hier wird der Anteil des angesinterten Sandes durch die Gewichtsdifferenz vor und nach dem Strahlvorgang bestimmt. Die Addition der beiden Einzelsandmengen aus Strahl- und Metallbürstentest ergibt die Gesamtmenge des an der Stirnseite der Eisenscheibe angesinterten Sandes. In order to fully grasp the sintered sand, the face of the iron disk is then blasted with a steel granulate (1.0-1.6 mm) for 30 sec. Again, the proportion of sintered sand is determined by the weight difference before and after the blasting process. The addition of the two individual sand amounts of jet and metal brush test results in the total amount of sand sintered on the front side of the iron disk.

4. Bestimmung der Nasszugfestigkeit sowie der Nassdruckfestigkeit der Formsandmischungen (VDG Merkblatt P38)4. Determination of wet tensile strength and wet compressive strength of foundry sand mixtures (VDG leaflet P38)

Nach Fertigmischen und entsprechender Maukzeit wird der Formstoff durch Einstellung des Wassergehalts auf eine Verdichtbarkeit von 45% eingestellt und auf einer Ramme Typ PRA der Firma Georg Fischer mit drei Rammschlägen zu Zylindern verdichtet mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 50 mm. Mit Hilfe des Festigkeitsprüfgerät Typ PNZ der Firma Georg Fischer wird an 5 Probekörpern die Nassdruckfestigkeit bestimmt und der Mittelwert gebildet.After final mixing and appropriate Maukzeit the molding material is adjusted by adjusting the water content to a compressibility of 45% and compressed on a rammer type PRA Georg Fischer with three ram strokes to cylinders with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm. With the aid of the strength tester type PNZ from Georg Fischer, the wet compressive strength is determined on 5 specimens and the mean value is formed.

5. Messung der Partikelgrößenverteilung der eingesetzten Grafite5. Measurement of the particle size distribution of the Grafite used

Die Grafite werden im Anlieferungszustand auf einem Laserbeugungsgerät Mastersizer^® 2000 der Fa. Malvern im kontinuierlichen Luftstrom bzgl. der Partikelgrößenverteilung gemessen. Im Falle von Grafitdispersion erfolgt die Messung in wässriger Dispersion. Hierzu wird die Suspension 30 sec mit Ultraschall behandelt und anschließend in destilliertem Wasser vermessen.The graphites are measured in the delivery state on a laser diffraction device Mastersizer ^® 2000 from Malvern in a continuous air flow with respect to the particle size distribution. In the case of graphite dispersion, the measurement is carried out in aqueous dispersion. For this purpose, the suspension is treated with ultrasound for 30 seconds and then measured in distilled water.

6. Bestimmung der Kristallinität der eingesetzten Grafite6. Determination of the crystallinity of the graphites used

Zur Bestimmung der Kristallinität der eingesetzten Grafite wird der 002-Reflex aus der Röntgenbeugungsanalyse herangezogen. Mit Hilfe des Röntgendiffraktometers Philipps X'Pert wird an einer Pulverprobe bei folgenden Parametern das Röntgenbeugungsdiagramm im Winkelbereich 2 θ von 10–40° aufgenommen: Winkelbereich (2 θ) 10–40° Schrittweite 0,02° Zeit pro Schritt 5 s Divergenzblende (primär) 1 mm Streustrahlblende (sekundär) 1 mm Detektorblende (sekundär) 0,1 mm Monochromator (sekundär) To determine the crystallinity of the graphites used, the 002 reflection from the X-ray diffraction analysis is used. With the help of the X-ray diffractometer Philipps X'Pert, the X-ray diffraction pattern in the angular range 2 θ of 10-40 ° is recorded on a powder sample with the following parameters: Angular range (2 θ) 10-40 ° increment 0.02 ° Time per step 5 s Divergence diaphragm (primary) 1 mm Diffuser (secondary) 1 mm Detector panel (secondary) 0.1 mm Monochromator (secondary)

Der für die Berechnung der Kristallitgröße zugrunde liegende 002-Reflex tritt zwischen 26 und 27 2 θ auf. An diesem Reflex wird zunächst die Halbwertsbreite berechnet. Anschließend wird diese Halbwertsbreite zur Berechnung der Kristallinität in die Scherrer-Gleichung übernommen:

L_C

Kristallinität/Dicke [nm]

Λ

Wellenlänge CuKα = 0,154051 nm

K

dimensionslose Konstante

ΔH

Halbwertsbreite (FWHM) [rad]

Θ

Beugungswinkel [rad].

The underlying for the calculation of crystallite size 002-Reflex occurs between 26 and 27 2 θ. At this reflex the half width is first calculated. Subsequently, this half-width is used to calculate the crystallinity in the Scherrer equation:

L _C

Crystallinity / thickness [nm]

Λ

Wavelength CuKα = 0.154051 nm

K

dimensionless constant

AH

Half-width (FWHM) [rad]

Θ

Diffraction angle [rad].

Für Grafit wird als Scherrer-Konstante ein Wert von 0,89 eingesetzt ( Determination of the crystallinity of calcined and graphite cokes by X-ray diffraction Analyst, April 1998, Vol. 123 (pp 595–600) ).For graphite, a value of 0.89 is used as the Scherrer constant ( Determination of the crystallinity of calcined and graphite cokes by X-ray Diffraction Analyst, April 1998, Vol. 123 (pp 595-600) ).

7. Bestimmung des Weißgrades der grafithaltigen Formsandmischungen7. Determination of the whiteness of the graphitic molding sand mixtures

Zunächst wird die grafithaltige Formstoffmischung wie in Absatz 1 beschrieben hergestellt. Anschließend wird die noch feuchte Formstoffmischung in die Probenhalterung des Weißgradmessgeräts Gretag Macbeth CE 7000 A eingepresst. Danach wird die Probenhalterung mitsamt Formstoff bei 110°C 12 h getrocknet. Im Anschluss daran wird die Probenhalterung mit dem Formstoff in das Messgerät eingebracht und der Weißgrad nach der TAPPI-Methode T 452 bei einer Farbtemperatur von 6500°C und bei einem Einstrahlwinkel von 10° gemessen.First, the graphite-containing molding material mixture is prepared as described in paragraph 1. Subsequently, the still moist molding material mixture is pressed into the sample holder of the whiteness measuring device Gretag Macbeth CE 7000 A. Thereafter, the sample holder is dried together with molding material at 110 ° C for 12 h. Subsequently, the sample holder with the molding material is introduced into the measuring instrument and the whiteness is measured according to the TAPPI method T 452 at a color temperature of 6500 ° C. and at an angle of incidence of 10 °.

8. Vermahlung von Grafit auf einer Luftstrahlmühle8. Grinding of graphite on an air jet mill

Die Trockenvermahlung der Grafite erfolgte auf einer Luftstrahlmühle AFG 100 der Fa. Hosokawa mit einem angeschlossenen Sichter ATP 50. Die Luftstrahlmühle ist mit einer 2 mm-Düse ausgerüstet. Durch Justierung der Umdrehungszahl des Sichters, des Mahldrucks und der Aufgabemenge konnte die mittlere Partikelgrößenverteilung D₅₀ zwischen 1,5 und 20 μm eingestellt werden.The dry grinding of the graphite was carried out on an air jet mill AFG 100 from Hosokawa with an attached classifier ATP 50. The air jet mill is equipped with a 2 mm nozzle. By adjusting the number of revolutions of the classifier, the grinding pressure and the feed quantity, the average particle size distribution D ₅₀ between 1.5 and 20 μm could be set.

9. Herstellung einer wässrigen Grafitdispersion9. Preparation of an aqueous graphite dispersion

In einem 3 l-Kunststoffbecher werden zunächst 1,5 l demineralisiertes Wasser vorgelegt. Anschließend wird mit Hilfe eines Rührers Typ LD 50 der Firma Pendraulik bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 2000 Upm und angesetzter Dissolverscheibe so viel trocken vermahlener Grafit eingerührt bis in Abhängigkeit der Partikelgröße eine Konzentration zwischen 20 und 40% erreicht ist. Im Anschluss daran werden unter vorsichtigem Rühren zwischen 2 und 10% eines geeigneten Dispergierhilfsmittels zugegeben. Die Dispergiermittelmenge bezieht sich hierbei auf die Einwaage des trockenen Grafits. Nachdem das Dispergiermittel in der Dispersion gleichmäßig verteilt ist, wird unter langsamem Rühren so viel weiteres Grafitpulver zugegeben, bis die angestrebte Endkonzentration erreicht ist. Hierbei ist ein Schäumen soweit wie möglich zu vermeiden. Gegebenenfalls kann der Suspension 0,1–0,3% Degressal^® SD 20 der Firma BASF als Entschäumer zugegeben werden.1.5 l of demineralized water are initially introduced into a 3 l plastic cup. Subsequently, with the aid of a stirrer type LD 50 from Pendraulik, at a rotational speed of 2000 rpm and attached dissolver disc, so much dry-ground graphite is stirred in until, depending on the particle size, a concentration between 20 and 40% is reached. Subsequently, between 2 and 10% of a suitable dispersing aid is added with gentle stirring. The amount of dispersant here refers to the weight of the dry graphite. After the dispersant is evenly distributed in the dispersion, so much more graphite powder is added with slow stirring until the desired final concentration is reached. Foaming should be avoided as far as possible. Optionally, the suspension may 0.1-0.3% Degressal ^® SD 20 are added from BASF as defoamers.

Die Bedingungen für die Herstellung der fein vermahlenen Grafite sowie deren mittlere Partikelgröße sind in Tabelle 1 zusammengefasst.The conditions for the preparation of the finely ground graphite and their average particle size are summarized in Table 1.

Die Ergebnisse der Beispiele sind Tabelle 2 zusammengefasst.The results of the examples are summarized in Table 2.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• WO 98/50181 [0008] WO 98/50181 [0008]
• DE 102007027621 A1 [0009] DE 102007027621 A1 [0009]
• WO 03/066253 A1 [0010] WO 03/066253 Al [0010]
• EP 0279031 A1 [0012] EP 0279031 A1 [0012]
• DE 3246324 A1 [0013] DE 3246324 A1 [0013]
• EP 0337080 A2 [0014] EP 0337080 A2 [0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• Determination of the crystallinity of calcined and graphite cokes by X-ray diffraction Analyst, April 1998, Vol. 123 (pp 595–600) [0064] Determination of the crystallinity of calcined and graphite cokes by X-ray Diffraction Analyst, April 1998, Vol. 123 (pp 595-600) [0064]

Claims (15)

Gießereiadditiv, umfassend feingemahlenen mikrokristallinen oder amorphen Grafit, welcher eine mittlere Partikelgröße D₅₀ von weniger als 100 μm und eine mittlere Kristallitgröße von weniger als 90 nm aufweist.Foundry additive comprising finely ground microcrystalline or amorphous graphite having an average particle size D ₅₀ of less than 100 μm and an average crystallite size of less than 90 nm. Gießereiadditiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grafit in Form einer wässrigen Suspension bereitgestellt ist.Foundry additive according to claim 1, characterized in that the graphite is provided in the form of an aqueous suspension. Gießereiadditiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gießereiadditiv ein Bentonit zugegeben ist.Foundry additive according to claim 1 or 2, characterized in that a bentonite is added to the foundry additive. Gießereiadditiv nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bentonit in Form eines Granulats bereitgestellt ist.Foundry additive according to claim 3, characterized in that the bentonite is provided in the form of granules. Gießereiadditiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bentonitgranulat mit dem feingemahlenen mikrokristallinen oder amorphen Grafit beschichtet ist.Foundry additive according to claim 4, characterized in that the bentonite granules are coated with the finely ground microcrystalline or amorphous graphite. Gießereiadditiv nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat eine Feuchte im Bereich von 15 bis 35 Gew.-% aufweist.Foundry additive according to one of claims 4 or 5, characterized in that the granules have a moisture in the range of 15 to 35 wt .-%. Gießereiadditiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießereiadditiv einen feingemahlenen Kohlenstoffträger umfasst, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von Kohle, Koks, Aktivkohle.Foundry additive according to one of the preceding claims, characterized in that the foundry additive comprises a finely ground carbon support, preferably selected from the group of coal, coke, activated carbon. Formstoffmischung, enthaltend einen körnigen feuerfesten Formstoff und ein Gießereiadditiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.A molding material mixture comprising a granular refractory molding material and a foundry additive according to one of claims 1 to 7. Formstoffmischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des feingemahlenen mikrokristallinen oder amorphen Grafits im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% gewählt ist, bezogen auf das Trockengewicht der Formstoffmischung.Molding material mixture according to claim 8, characterized in that the proportion of the finely ground microcrystalline or amorphous graphite is selected in the range of 0.1 to 2 wt .-%, based on the dry weight of the molding material mixture. Verfahren zur Herstellung eines Gießereiadditivs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein grobkristalliner oder amorpher Grafit bereitgestellt wird, der grobkristalline oder amorphe Grafit gemahlen wird, sodass ein feingemahlener mikrokristalliner oder amorpher Grafit erhalten wird, welcher eine mittlere Partikelgröße D₅₀ von weniger als 100 μm und eine mittlere Kristallitgröße von weniger als 90 nm aufweist, und ggf. weitere Komponenten des Gießereiadditivs zugegeben werden.A method of making a foundry additive according to any one of claims 1 to 7, wherein a coarse or amorphous graphite is provided which is ground into coarsely crystalline or amorphous graphite to give a finely ground microcrystalline or amorphous graphite having an average particle size D ₅₀ of less than 100 μm and an average crystallite size of less than 90 nm, and if necessary further components of the foundry additive are added. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der feingemahlene mikrokristalline oder amorphe Grafit in Wasser suspendiert wird, sodass eine Grafitsuspension erhalten wird.A method according to claim 10, characterized in that the finely ground microcrystalline or amorphous graphite is suspended in water, so that a Grafitsuspension is obtained. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bentonitgranulat hergestellt wird und das Bentonitgranulat mit der Grafitsuspension beschichtet wird sodass ein grafitbeschichtetes Bentonitgranulat erhalten wird.A method according to claim 11, characterized in that a bentonite granules is prepared and the bentonite granules are coated with the graphite suspension so that a graphite-coated bentonite granules is obtained. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das grafitbeschichtete Bentonitgranulat nach der Beschichtung nicht getrocknet wird.A method according to claim 12, characterized in that the graphite-coated bentonite granules are not dried after the coating. Gießereiform aus einem körnigen feuerfesten Formstoff, welches ein Gießereiadditiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.A foundry mold of a granular refractory molding material containing a foundry additive according to any one of claims 1 to 7. Verwendung einer Gießereiform nach Anspruch 14 für den Metallguss.Use of a foundry mold according to claim 14 for metal casting.