DE2948162A1

DE2948162A1 - Geformte, feuerfeste, waermeisolierende gegenstaende

Info

Publication number: DE2948162A1
Application number: DE19792948162
Authority: DE
Inventors: Tarek El Prof. 5100 Aachen Gammel
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1981-06-04

Description

Geformte, feuerfeste, wärmeisolierende Gegenstände
Die Erfindung bezieht sich auf wärmeisolierende Gegenstände, insbesondere zur Verwendung in der metallurgischen Industrie.
Zur Beschränkung des Wärmeverlustes aus Metallschmelzen werden wärmeisolierende und/oder exotherme Materialien in weitem Umfang in der metallurgischen Industrie verwendet.
Beispielsweise kann das Kopfmetall in einer Form, wie einer Blockform oder in einem getrennten Gießaufsatz oder einer Wärmehaube bei einer solchen Form von einer sogenannten "hot-top"-Auskleidung in Form einer Buchse oder von Platten aus wärmeisolierendem und/oder exothermem Material umgeben werden. Auch die Oberfläche von geschmolzenem Metall in einem metallurgischen Gefäß kann durch eine Platte oder Platten aus wärmeisolierendem und/oder exothermem Material bedeckt werden, wobei solche Platten als lunkerverhütende Platten im Fall von Blockformen bekannt sind. Solche Platten können auch dazu benutzt werden, die obere Metalloberfläche in Zwischengefäßen oder Tundishen zu bedecken, und die Seiten oder Unterteile von Zwischengefäßen können mit wärmeisolierenden und/oder exothermen Platten verkleidet werden.
Gemäß der Erfindung ist ein geformter, feuerfester, warmeisolierender Gegenstand zur Verwendung in einem metallurgschen Gefäß vorgesehen, der teilchenförmige, entfaserte Bagasse od. dgl., ein teilchenförmiges, feuerfestes Material und ein Bindemittel umfaßt.
Gewisse Pflanzen haben Stengel oder Stiele, die eine äuBere Hülle aus Fasermaterial haben, welches einen hohen Anteil von Saft enthaltendem Gewebe, d.h. Marx, in der Form von Zellen mit dünnen,weichen Wänden einschließt. Zuckerrohr ist ein Beispiel einer solchen Pflanze, Mais ist ein anderes, und es sind weitere Beispiele in den Unterfamilien derGraminae (Gramineen), Saccharum und Achillea (SchafgarbeBvorhanden.
Zum Erhalten von Zucker aus Zuckerrohr wird das Zuckerrohr zerkleinert, der Zucker enthaltende Saft in dem Mark extrahiert bzw. ausgepreßt, und der Rückstand ist als Bagasse bekannt. In dem vorliegenden Zusammenhang wird unter "Bagasse od.dgl." verstanden, daß es sich um Bagasse oder zerkleinerte oder sonstwie gebrochene Stiele oder Stengel von anderen Mark enthaltenden Pflanzen handelt, aus denen der Saft extrahiert worden ist oder die getrocknet worden sind. Zusätzlich zu den Pflanzen der vorstehend genannten Arten sind auch gewisse Hölzer, insbesondere Hölzer von bestimmten Laubbäumen, geeignet, die einen beträchtlichen Anteil an Markzellen haben.
Auch diese besonderen Hölzer sind im zerkleinerten Zustand von dem Ausdruck "Bagasse od.dgl." umfaßt.
Der Ausdruck entfasert" bedeutet, daß ein wesentlicher Anteil des Fasermaterials z.B. von der äußeren Hülle der Stiele oder Stengel von der Bagasse od. dgl. entfernt worden ist. In dem Mark von Zuckerrohr sind Faserbündel eingestreut oder eingelagert, die allgemein mit dem Rohr ausgerichtet sind, und diese bilden einen verhältnismäßig geringen Anteil des Volumens des inneren Teils des Rohrs und können in ihrem ursprunglichen Anteil oder vorzugsweise in einem verringerten Anteil in der entfaserten Bagasse, die für die Zwecke der Erfindung geeignet ist, vorhanden sein. Die entfaserte Bagasse od.dgl. kann in der Weise hergestellt werden, wie sie ir! der US-'S 2 729 856 beschrieben ist. Dies bedeutet, daß das Produkt in der gewünschten feinen Teilchenform erhalten und auf irgendeine gewünschte Teilchenform gesiebt werden kann.
Bei der entfaserten Bagasse od.dgl. ist der Faseranteil vorzugsweise um 40 bis 70, insbesondere etwa um 50%, herabgesetzt. Die entfaserte Bagasse od. dgl. kann vorzugsweise eine Teilchengröße haben, die durch ein Sieb mit einer Uchten Maschenweite von etwa 1 bis 8 mm (16 bis 2 1/2'mesh) hindurchgeht. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wurde insbesondere eine entfaserte Bagasse od.dgl. verwendet, die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 4,5 mm hindurchging.
Das entfaserte Material kann sehr billig erhalten werden, da Bagasse selbst grundsätzlich ein Abfallprodukt ist, und es ihr Faseranteil ist, der gewöhnlich z.B. bei der Papierherstellung geschätzt worden ist. Im allgemeinen liefert eine trockene Bearbeitung in der Hammermühle eine zweckmäßige Art und Weise, um die Bagasse od.dgl. niederzubrechen, so daß sie leicht entfasert werden kann.
Das entfaserte Material ist hoch porös und weist eine sehr geringe Schüttdichte, vorzugsweise in dem Bereich von o,o5 bis o,l g/cm3, insbesondere von etwa o,o85 g/cm3 auf.
Im Gegensatz dazu ist die Schüttdichte von Sägemehl etwa o,2 g/cm3. Es ist gefunden worden, daB das Material ein sehr wirksamer Wärmeisolator ist und die Erzeugung von Gegenständen oder Formkörpern niedriger Dichte, z.B. weniger als o,7 g/cm3, gestattet, wobei diese Gegenstände auge=eichnete wärmeisolierende oder wärmedämmende Eigenschaften haben.
Es ist anzunehmen, daß die guten Isoliereigenswhaften nicht nur mit der hohen Porosität der en';faserten Bagdsse od.dgl., sondern auch mit der allgemein kleinen Größe der Poren verbunden ist.
Das teilchenförmige feuerfeste Material kann ein solches sein, das üblicherweise in Produkten der in Betracht kommenden allgemeinen Art verwendet wird, und es können Mischungen von zwei oder mehr solcher Materialien verwendet werden. Vorzugsweise ist das feuerfeste Material Sand, Siliciumdioxyd,'Quarz, Schamotte (zerkleinerte, feuerfeste Steine), Olivin, Sillimanit, Magnesiumoxyd, Kalk, calcinierter Dolomit, Ton, Zirkon, Chromit, Aluminiumoxyd oder ein Aluminosilicat. Das feuerfeste Material ist vorzugsweise pulverförmig oder körnig, vorzugsweise mit einer durchschnittlichen Korngröße bis etwa 0,3 oder 0,4 mm, es kann Jedoch ein Teil davon oder alles faserförmig sein und z.B. aus Aluminosilicatfasern bestehen. Anorganische Fasern von begrenzten feuerfesten Eigenschaften, z.B. Glaswolle und Schlackenwolle, können auch eingeschlossen werden. Ein Teil oder das gesamte feuerfeste Material kann ein leichtes Gewicht aufweisen und z.B. aus expandiertem Perlit oder calcinierten Reisschalen bestehen.
Zusätzlich zu der teilchenförmigen, entfaserten Bagasse od. dgl. kann das Produkt andere organische Füllstoffe enthalten, die faserförmig sein können, wie z.B. Papierfasern oder Zellstoff, oder körniges Material, z.B. Sägespäne.
Das Bindemittel kann organisch sein und z.B. aus Stärke, einem Harz wie einem Harnstofformaldehyd oder Phenolformaldehydharz bestehen, oder es kann anorganisch sein und z.B. aus Bentonit oder einem Silicat wie Natriumsilicat bestehen. Es kann eine Mischung von Bindemittel angewendet werden. Das verwendete Bindemittel soll mit den anderen Bestandteilen des Gegenstandes verträglich sein, beispielsweise soll ein Harz, das durch Anwendung einer Säure gehärtet wird, nicht als Bindemittel benutzt werden, wenn das teilchenförmige, feuerfeste Material ein basis dies ist, wie z.B. Magnesiumoxyd.
Gegenstände der in Betracht kommenden allgemeinen Art sind gewöhnlich durch Filtrieren von wäßrigen Aufschlämmungen in durchlässigen Formen hergestellt worden, weil, obwohl dies auch Nachteile hat, andere Techniken nicht praktisch ausführbar waren. Schlammtechniken werden bei der Herstellung der Gegenstände gemäß der Erfindung nicht verwendet, und die Gegenstände können leicht dadurch hergestellt werden, daß man die Bestandteile einschließlich eines Bindemittels, das sich bei niedrigen Temperaturen, z.B. Raumtemperatur, verfestigt oder härtet, mischt, die Mischung in die gewünschte Gestalt überführt und eine Verfestigung oder Härtnng herbeiführt. Wenn ein Harzbindemittel verwendet wird, kann dies bei Raumtemperatur durch die Verwendung eines Katalysators, gewöhnlich eines sauren, zur Verfestigung oder zum Härten gebracht werden, während, wenn Natriumsilicat verwendet wird, dies durch die Einwirkung von Kohlendioxyd gehärtet werden kann. Gegebenenfalls können Bindemittel verwendet werden, die durch Erwärmen auf eine niedrige Temperatur verfestigt werden können. Bis das Bindemittel verfestigt ist, wi,d die Mischung vorzugsweise unter Druck gehalten.
Zur Erleichterung der Bildung der Mischung in die gevilzischte Gestalt und/oder zur Herabsetzung der Dz. Dichte aes endgültigen Gegenstandes kann Flüssigkeit in der Mischung in Schaum übergeführt werden, wodurch die richtige Füllung der verwendeten Form unterstützt wird, und wenn der Schaum nicht zusammenfällt, bevor das Bindemittel verfestigt oder gehärtet worden ist, sich ein Produkt mit einer gewissen Schaumstruktur und daher einer verringerten Dichte ergibt.
Die Anteile der Bestandteile können in weitem Umfang variiert werden, wobei die entfaserte Bagasse od.dgl. z.B.
bis zu 50% des Gewichts, z.B. 1 bis 30%, vorzugsweise wenigstens 596, bildet, während das feuerfeste Material z.B.
50 bis 90% des Gewichts und das Bindemittel 1 bis 20,' des Gewichts, beispielsweise 3 bis lo," bilden. Bei gegebenen MAterialien ermöglicht die Auswahl von besonderen Anteilen die Regelung oder Steuerung der Festigkeit, der Wärmeisolier oder -dämmeigenschaften und von anderen Eigenschaften der Gegenstände. Eine geeignete Zusammensetzung für den Gegenstand enthalt z.B. los Bindemittel, 20,' Bagasse und 7096 teilchenförmiges, feuerfestes Material.
Exotherm reagierende Materialien können in die Bestandteile der Gegenstände eingeschlossen werden. Vorzugsweise umfassen derartige exotherm reagierende IMaterialien ein leicht oxydierbares Metall, z.B. Aluminium, Magnesium oder deren Legierungen in Teilchenform und ein festes Oxydationsmittel, z.B. Eisenoxyd und/oder Manganoxyd, oder ein Metallnitrat in Teilchenform. Wenn Aluminium eingesetzt wird, wird vorzugsweise auch ein anorganisches Fluorid, z.B. Kryolit, verwendet.
Die Gegenstände können die Form von Buchsen oder Einsätzen zum Auskleiden der Blockformköpfe oder der Gießaufsätze oder der Steiger von Gießformen, Ringen zur Anordnung auf dem Unterteil von Gic-ßformaufsätzen oder vorzugsweise Platten oder Tafeln insbesondere zum Auskleiden von Formköpfen oder Gießaufsätzen für Stahiblöcke haben.
Metallurgischa Gefäße, die mit Gegenständen oder Formkörpern gemäß der Erfindung ausgestattet sind, bilden einen Teil der Erfindung ebenso wie die Verwendung dar so ausgestatteten Gefäße.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht.
Beispiel Die folgenden Bestandteile wurden verwendet: 1) 68 Gew.,S0 Siliciumdioxydmehl1/2) 68 Gew.% entfaserte Bagasse ' 15,2 Gew.tS Phenolformaldehyd-Resolharz 8,4 Gew .
65%ige wäßrige p-Toluolsulfonsäure 4,2 Gew.t' Methanol 4,2 Gew.%.
1) (geht durch Sieb mit o,355 mm lichter Maschenweite) 2) (geht durch Sieb mit 4,5 mm lichter Maschenweite).
Die festen Bestandteile wurden gründlich zusmmengemischt, die flüssigen Bestandteile wurden zusarmengemischl und das flüssige Gemisch wurde dann zu der festen Mischung zugesetzt und gründlich mit dieser gemischt.
Die Mischung wurde in ein Gesenk oder eine Matrize eingebracht, und es wurde ein Druck von 13,5 kg/cm2 angelegt. Wenn das Harz gehärtet war, wurde die Mischung in Form einer Platte aus dem Gesenk herausgenommen.
Die Platte hatte ein glattes, gleichförmiges Aussehen und hatte eine Dichte von o,68 g/cm3 und einen Bruchmodul von 24 kg/cm2, Die Platte wurde in Berührung mit geschmolzenem Stahl geprüft, und es wurde gefunden, daß sie wenig Rauch oder Dunst aussendet, gegenüber Eindringen durch den Stahl widerstandsfähig ist und leicht von dem Stahl abgestreift werden kann, nachdem der Stahl sich verfestigt hatte.
Durch Ändern des Verhältnisses von Siliciumdioxydmehl zu entfaserter Bagasse und/oder des angelegten Drucks wurden allgemein ähnliche Platten, jedoch mit unterschiedlichen Dichten hergestellt.
Sämtliche Teile und Prozentsätze in dem vorliegenden Zusammenhang sind auf das Gewicht bezogen, soweit nichts anderes angegeben ist.

Claims

Patentanserüche 1. Geformter, feuerfester, wärmeisolierender Gegenstand zur Verwendung in einem metallurgischen Gefäß, der ein teilchenförmiges feuerfestes Material und ein Bindemittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß er teilchenförmige, entfaserte Bagasse oder zerkleinerte Stengel von anderen Mark enthaltenden Pflanzen enthält.
2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gckennzeichnst, daß er 50 bis 90 Gew.C*5 teilchenförmiges. feuerfestes Material, 5 bis 30 Ges.% entfaserte Bagasse od.dgl. und 3 bis lo Ges.% Bindemittel enthält.
3. Verfahren zur erstellung eines geformten Gegenstandes gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch grzennzeichnet, daß eine Mischung aus dem feuerfesten Material der entfaserten Bagasse od.dgl. und dem Bindemittel gebildet wird, die Mischung in eine Form eingebracht und einem Druck unterworfen wird, und daß das Bindemittel zur Verfestigung gebracht oder sich verfestigen gelassen wird.
4. Verwendung eines geformten Gegenstandes nach .einem der Anspruche 1 oder 2 zur Auskleidung des Kopfes oder eines Gießaufsatzes einer Blockform, wobei gegebenenfalls mehrere geformte Gegenstände verwendet werden können.