CH326237A - Wärmeentwickelnde Masse - Google Patents

Description

      Wärmeentwickelnde        Masse       Die Erfindung hat eine wärmeentwickelnde  Masse zum Gegenstand, die insbesondere dazu  dient, beim Giessen von Metallen das flüssige  Metall in den Steigern und  verlorenen Köp  fen  der     Gussformen    aufzuheizen und lange  flüssig zu halten.  



  Bekanntlich erfahren die flüssigen Metalle  nach dem Giessen, also     während    der Erstar  rung eine     Volumenminderung    oder     Schrump-          fung-,    die zum Teil sehr erheblich ist und bei  spielsweise beim Stahl etwa 8     bis        10i0    des Vo  lumens in flüssigem     Zustand    beträgt.

   Durch  diese Schrumpfung bilden sich an der Ober  fläche des     Gussstückes        Einfallstellen    und im  Innern des     Ciussstäekes        Schwindungshohl-          räume,    welche die     Gussstücke    unbrauchbar  machen.

   Zur Verhinderung der Bildung sol  cher Hohlräume und     Einfallstellen    werden  bekanntlich auf die     Cussstücke    Steiger oder  starke  verlorene Köpfe  aufgesetzt, aus denen       flüssiges    Metall in das     darunterliegende          Gussstüek    bis zur völligen     Erstarrung    dessel  ben nachfliessen kann.

   Damit die Steiger aber  ihren Zweck     erfüllen    können, muss das Metall  in denselben länger flüssig bleiben als im       CTussstück    oder dem betreffenden     Gussstüekteil.     Das ist aber nur möglich, wenn die Steiger  starkwandiger sind     als    die     darunterliegenden     Partien des     Gussstückes,    oder wenn das Metall  in den Steigern durch besondere     Massnahmen,     wie durch wiederholtes Nachgiessen von heissem    Metall oder durch künstliche     Aufheizung    län  ger flüssig gehalten wird als das     Gussstück.     Die Steiger erhalten aus diesem Grunde viel  fach ein Volumen,

   welches das Volumen des       Gussstückes    häufig weit übersteigt. Mitunter  beträgt das Gewicht der Trichter das Mehr  fache des     Gussstückgewichtes.    In Stahlgiesse  reien kann man, weil wegen der     starken     Schrumpfung besonders grosse Steiger not  wendig sind, im allgemeinen nur mit. einem  Ausbringen an gutem Guss in Höhe von etwa  40 bis 50% des vergossenen Stahls rechnen.  Der Rest entfällt auf die     Trichter.    Trotzdem  ist die Gefahr, dass     Schwindungshohlräume,          Lunker,    entstehen meist noch sehr gross.  



  Dieses niedrige Ausbringen an gutem Guss  und der hohe Anfall an     Kreislaufmaterial    in  Form von Trichtern beeinträchtigt die Wirt  schaftlichkeit der Giesserei ganz erheblich.  



  Auf Grund dieser Tatsache wurden bereits  Massnahmen     und    Mittel vorgeschlagen, durch  die das     Steigermetall    mittels künstlicher Ruf  heizung länger flüssig gehalten wird.  



       Thermit    ist. das älteste Mittel dieser Art,  welches sich zur     Steigeraufheizung    jedoch  nicht verwenden lässt, da die     Reaktion    zwi  schen Eisenoxyd und Aluminium zu schnell  und intensiv abläuft, ohne dass der Vorgang  zeitlich genügend reguliert werden kann. Bei  zu stürmischem Abbrennen der Heizmasse  würde das flüssige Giessmetall durch die plötz-      lieh in grossen Mengen entwickelten Verbren  nungsgase aus den Steigern geschleudert und  wäre eine dauernde     Unfallquelle.    Ausserdem  muss das für jede     exotherme    Masse notwendige       Zündgemiseh    ein Bestandteil der Heizmasse  sein, da die Reaktion selbsttätig durch das  Giessmetall. eingeleitet werden soll.

   Diese     For-          deruing        berüelz-sichtigt    eine weiter vorgeschla  gene Heizmasse, bei der die     Entzündung    und  die Regelung der Reaktionsgeschwindigkeit  durch     Fluoride,    namentlich durch     Alkalifluo-          ride    oder ein     Alkali-Aluininirim-Fluorid    oder  durch Kalium- bzw.     Natriumkryolit    oder durch  ein Gemisch derartiger     Fluornde    geschieht.

   Bei  dieser bekannten Heizmasse wird mit einer  wesentlich geringeren Menge an Oxydations  mitteln gearbeitet. als für eine vollständige  Verbrennung des Aluminiums notwendig wäre,  Die unvollständige     Verbrennung    des Alumi  niums gestattet natürlich auch keine volle  Entwicklung der     Heizkraft    der     Trichtermasse;     ausserdem ist, es notwendig, das Aluminium in  Form eines feinen und in Zusammensetzung  und Körnung möglichst gleichmässigen     Alu-          ininiumpulvers    einzusetzen. Ein     derartiges     Aluminiumpulver und die erwähnten     Fluoride     sind sehr kostspielige Rohstoffe.  



  Zur Vermeidung dieser Mängel ist die er  findungsgemässe wärmeentwickelnde Masse ge  kennzeichnet durch einen ausreichend bemes  senen Anteil an Oxydationsmitteln, um eine  vollkommene Verbrennung der     oxydierbaren     Bestandteile herbeizuführen, durch das Fehlen  wärmebindender Zusätze, durch Zusatz min  destens eines Sulfates eines     2wertigen,    eine  starke Base bildenden     Metalles    im Zündmittel,  durch Zusatz von     Eisenoxyd    und durch Zu  satz von     Koksgrus,    um die Entzündungsge  schwindigkeit und den Ablauf der Reaktion zu  verlangsamen.  



  Die erfindungsgemässe Heizmasse kann als       hülsenförmiger    Einsatz nach dem Trocknen  in die wesentlich kleiner als bisher bemessenen  Trichter und Druckköpfe eingebaut werden.  Durch die Temperatur des in den Steigern  bzw. in diesen     Hülsen    hochsteigenden Giess  metaller -wird zunächst das Zündgemisch zur  Verbrennung gebracht, das seinerseits den    grösseren, für die eigentliche     Heizwirkung     bestimmten Anteil an     Brennmasse    zur Reak  tion bringt.

   Es wird durch diese     Aufheizung     des flüssigen     Metalles    und die Isolierwirkung  der ausgebrannten     Trichtereinsätze    das Me  tall in den Steigern so lange flüssig gehalten,  dass dieselben auch bei wesentlich kleineren  Abmessungen als sie bisher angewandt werden  mussten, ihren Zweck voll erfüllen können.

    Es ist durch Anwendung dieser     Trichterheiz-          masse        möglich        geworden,    schon     rnit    15 bis     25 ö     der bisher notwendigen     Trielitergewichte    aus  zukommen, ohne dass die Sicherheit beim Gie  ssen dadurch     geringer        geworden    wäre.  



  Durch den hohen     Oxydgehalt    wird es auch  möglich, billige     Aluminium-Abfallstoffe,    wie       Aluminium-Schleif-    und -Fellspäne und wert  lose     Siebriickstände    zu verwenden. Die     starken     Schwankungen in der  Zusammensetzung und  in der Körnung dieses Abfallmaterials spielen  hei dem reichlichen Anteil an Sauerstoffträ  gern keine Rolle.  



  Als     Sauerstoffträger    können billige Abfall  materialien, wie     Hammersehlag    und Walz  sinter verwendet werden.  



  Für das     Zündgemiselr    können billige Sul  fate der Alkali- und     Erdalkalimetalle,    insbe  sondere Schwerspat oder     reines,    gefälltes Ba  riumsulfat, verwendet werden.  



  Es konnte festgestellt werden, dass diese  Sulfate, die sonst. in der Technik als Oxy  dationsmittel, zumindest. als Zündmittel bei       exothermen    Massen     urigebräuchlich    waren,  weil deren Zersetzungspunkt ausserordentlich  hoch liegt und bei der Umsetzung verhältnis  mässig geringe     Mengen    Sauerstoff frei wer  den, in Verbindung mit. nicht allzu leicht ent  zündlichem Kohlenstoff, dessen     Entzündbar-          keit    teilweise wieder durch seine Korngrösse  beeinflusst wird, eine     exotherme    Reaktion lang  sam einzuleiten vermögen.

   Als     geeignete        Koh-          lenstoffart    erwies sich Koksgrus mit. einer       Korngrössenstufung    von 0,1 bis 4 mm Koks  grus in feinerer     llahlung    als 0,1 mm beschleu  nigt die Entzündung zu sehr, während     Koks-          grus    von mehr als 4 mm Korngrösse nicht.  mehr genügend reaktionsfähig ist.      Es wurde auch gefunden, dass die notwen   < lige Menge an Sulfat und Koksgrus der ge  nannten Körnung abhängig ist von der Tem  peratur des vergossenen     Metalles    in den     Stei-          gern,    wobei Metalle mit niedrigen Giesstem  peraturen, wie z. B.

   Aluminium- und Kupfer  legierungen, einen höheren Zusatz an Sulfaten  erfordern als Gusseisen oder Stahl. bei welchen  der     Sulfatbedarf    am niedrigsten ist. Ferner  wurde gefunden, dass der notwendige Anteil  an     Koksgrus    gewichtsmässig etwa 60 bis 70%  des     Sulfatgehaltes    betragen soll, um das     Zünd-          remiseli    so zu gestalten, dass die Reaktion  langsam eingeleitet wird und ruhig verläuft.

    Der ruhige Verlauf des     Abbrennens    der     Trich-          terheizmasse    wird auch wesentlich durch die       Körnung    des     Koksgruses        beeinflusst,    der bei  der genannten     Korngrössenst.ufung    eine       ehnelle    und sichere     Abführung    der entstehen  den Verbrennungsgase bei möglichst geringem  Druck gestattet.  



  Die     Heizwirkunu    ist auch dadurch höher  als bei den bekannten Massen, dass auf die in  den bekannten Massen in grösseren Mengen       vorhandenen,    wärmebindenden Materialien,  wie gemahlene Schamotte, Quarzsand usw. ver  zichtet wird. Die Heizmasse muss, um zu     Trieh-          lereinsätzen    verwendbar zu sein, form- und       härtbar    sein.

   Dies kann erreicht werden durch  einen Zusatz von organischen oder anorgani  schen Bindemitteln, wie     Dextrin    oder     Bentonit     oder einer Mischung von beiden oder ähnlichen       \toffen.    Der Zusatz an Bindemitteln ist zweck  mässig so gewählt, dass nicht nur eine gute  Standfestigkeit in     ungetroeknetem    Zustand  sondern auch eine Trockenfestigkeit von etwa  10     kn-/em'*    erreicht wird.

   Diese hohe Festig  keit gestattet es, aus der Masse Hülsen, Seg  mente oder ähnliche Formstücke, auch in gro  ssen Abmessungen anzufertigen und dieselben  nach dem Trocknen beim Aufstampfen des  Oberkastens gleich mit einzustampfen, wo  durch umständliche Einbauarbeiten bei     nass-          regossenen    Formen vermieden werden.  



  Als Beispiel für eine solche     Trichterheiz-          masse    wird folgende Zusammensetzung ange  geben:  
EMI0003.0032     
  
    Aluminiumspäne <SEP> (Abfälle, <SEP> Korn  grösse <SEP> etwa <SEP> 0,06-3 <SEP> mm) <SEP> 18-30%
<tb>  Eisenoxyd <SEP> (Hammerschlag <SEP> oder <SEP> ;
<tb>  Walzsinter) <SEP> 45-65
<tb>  Bariumsulfat <SEP> (Schwerspat) <SEP> 7-20%
<tb>  Koksgrus <SEP> 5-15
<tb>  Bindemittel <SEP> (Dextrin <SEP> oder <SEP> dgl.) <SEP> 2-5%       Eine     Triehterheizmasse    in dieser     Zusam-          mensetzung    enthält keine feuergefährlichen  Rohstoffe und verbrennt mit geringster Rauch  entwicklung.

   Bei Verwendung als Streupulver  zum Abdecken des     Metalles    in den Steigern  und     Eingüssen    kann das Bindemittel weg  fallen.  



  Das in der     Trichterheizmasse    enthaltene  Eisenoxyd wird bei der Reaktion mit. dem  Aluminium     als    reduziertes metallisches Eisen  gewonnen und den Steigern zugeführt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Wärmeentwickelnde Masse, bestehend aus einer ein Gemisch von Aluminium und Oxydationsmitteln enthaltenden Heizmasse und aus einer zur Auslösung der Reaktion zwi schen Aluminium und Oxydationsmitteln die nenden Zündmasse, gekennzeichnet durch einen ausreichend bemessenen Anteil an Oxy dationsmitteln, um eine vollkommene Verbren nung der oxydierbaren Bestandteile herbeizu führen, durch das Fehlen wärmebindender Zusätze, durch Zusatz mindestens eines Sul= fates eines 2wertigen, eine starke Base bil denden Metalles im Zündmittel;

   durch Zusatz von Eisenoxyd und durch Zusatz von Koks grus, um die Entzündungsgeschwindigkeit und den Ablauf der Reaktion zu verlangsamen. 1I. Verwendung der Masse nach Patent anspruch I als Trichterheizmasse für Giess formen. UNTERANSPRÜCHE 1. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Sulfate zwischen 7 und 20% liegt. 2. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, da.ss sie mindestens ein Alkali- metallsulfat enthält. 3. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, da.ss sie mindestens ein Erd- alkalimetallsulfat enthält. 4.

   Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bariumsulfat enthält. 5. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bariumsulfat in Form von Schwerspat enthält. 6. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie Koksgrus in einer Korngrösse von 0,1-4 mm enthält. 7. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie Aluminium in Form von Abfällen mit Korngrössen von 0,06-3 mm verwendet enthält. B. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie Eisenoxyd in Form von Walzsinter und Hammerschlag enthält. 9. 1lasse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie<B>2-5%</B> organische Bindemittel enthält. 10.

   Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie 2-5% anorganische Bindemittel enthält. 11. Masse nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Zusammen setzung aufweist: 1.8-30% Aluminiumspäne und -abfälle in einer Korngrössenstufung von 0,06 bis 3 mm, 45-65% Eisenoxyd in Form von Hammer schlag und Walzsinter, 5-15% Koksgrus, 0,1--4 mm, 7-20% Bariumsulfat, 2-5% Bindemittel. 12.

   Verwendung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse zu hülsenförmigen Einsätzen geformt, getrocknet und in Trichter und Druckköpfe eingebaut wird. 13. Verwendung nach Patentansprueh II, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse zu segmentförmigen Einsätzen geformt, getrock net und in Trichter und Druekköpfe einge baut wird. 14. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse als Streupulver zum Abdecken des Metalles in die Steiger und Eingüsse verbracht wird.