DE1922444C2

DE1922444C2 - Schutzschicht fuer mit geschmolzenem metall in beruehrung kommende oberflaechen

Info

Publication number: DE1922444C2
Application number: DE19691922444
Authority: DE
Inventors: Williamson John Wilson
Original assignee: WILLIAMSON JOHN WILSON
Current assignee: WILLIAMSON JOHN WILSON
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1972-04-20
Also published as: DE1922444B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung spezieller Werkstoffe als Schutzschicht für Oberflächen, die mit geschmolzenem Metall in Berührung kommen, insbesondere für Innenflächen von Behältern, die die geschmolzenen Metalle aufnehmen.
Kokillen, die als Formen zur Herstellung von Knüppeln oder Blöcken aus geschmolzenem Metall verwendet werden, haben den Nachteil, daß ihre Innenflächen dem Abrieb oder einer Abtragung durch das geschmolzene Metall unterliegen, wodurch die Oberflächen angefressen werden und Krater entstehen. Unter Umständen kann man die Knüppel oder Blöcke nicht oder nur mit Schwierigkeiten aus den Kokillen herausbekommen, da das geschmolzene Metall in die Krater fließt und darin erstarrt. Häufig müssen Kokillen zerbrochen werden, um die Blöcke zu entnehmen, wodurch die Kosten des Gießens erheblich gesteigert werden.
Um diese Schwierigkeiten auszuschalten, wurden bereits verschiedenartige Schlichten verwendet, die aus Eisenoxyd (deutsche Patentschrift 53433), aus Eisenoxyd - Äluminiumoxyd - Gemischen oder aus Oxyden des Zirkoniums, Siliciums, Magnesiums oder Aluminiums bestanden, wie in der deutschen Patentschrift 1 198 474 erwähnt ist, die sich mit wäßrigen, organische Bindemittel enthaltende Dispersionen hitzebeständiger Stoffe beschäftigt.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schlichte aufzufinden, die sowohl bei metallischen als auch nichtmetallischen Oberflächen, die mit geschmolzenem Metall in Berührung kommen, als Schutzschicht verwendet werden kann, leicht aufzubringen und nach dem Trocknen ohne weitere Behandlung ausreichend widerstandsfähig ist.
Außerdem sollte die Schutzschicht nach Möglichkeitohne völlige Erneuerung leicht ausgebessert werden können.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß hierfür ein Abfallprodukt besonders geeignet ist, das bisher nicht verwertet werden konnte und dessen Beseitigung stets mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden war, nämlich der bei der Vorbehandlung von Bauxit zur Aluminiumherstellung anfallende Vorbehandlungsrückstand. Seine Verwendung als Schutzschicht für mit geschmolzenem Metall in Berührung kommende Oberflächen stellt die Lösung der Aufgabe der Erfindung dar.
Bei der Herstellung von Aluminium aus Bauxit wird eine Vorbehandlung des Bauxits, der im allgemeinen eisenschüssigen Laterit enthält, vorgenommen. Bei dieser Vorbehandlung werden Verunreinigungen entfernt, die nachstehend als »Vorbehandlungsrückstand« bezeichnet werden. Der Vorbehandlungsrückstand kann die Form eines sogenannten »Rotschlammes« oder auch die Form - eines- rotbraunen Tons haben, der durch-Dekantieren und Filtration des Rotschlammes entsteht. Für diesen Vorbehandlungsrückstand wurde bisher keine technische Verwendung gefunden, so daß er gewöhnlich als Abfall beseitigt werden mußte.
Obwohl bereits Kokillenauskleidungen aus Eisenoxyd, gegebenenfalls in Mischung mit Aluminiumoxyd und auch Titanoxyd bekannt waren, lag es nicht nahe, nun gerade diesen speziellen Vorbehandlungsrückstand der Aluminiumherstellung aus Bauxit als Schutzschicht zu verwenden; denn es war nicht vorauszusehen, daß es möglich sein könnte, diesen bei der Bauxitvorbehandlung anfallenden Rot- schlamm oder den aus diesem Rotschlamm gewonnenen und mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit angeteigten Ton ohne weitere Behandlung auf die dann später mit geschmolzenem Metall in Berührung kommenden, metallischen oder nichtmetallischen Oberflächen aufzubringen und nur zu trocknen und dabei eine Auskleidung zu erhalten, die einen mehrstündigen ununterbrochenen Gebrauch gewährleistet, im Bedarfsfalle leicht ausgebessert werden kann, ohne daß die gesamte Auskleidung erneuert werden muß, und durch einfaches Spülen der beschichteten Flächen mit Wasser leicht wieder zu entfernen ist.
Bei der Verwendung als Schutzschicht kann der Vorbehandlungsrückstand mit einer Flüssigkeit unter Bildung einer Überzugsmasse gemischt und die Überzugsmasse auf die Wandoberfläche zur Bildung der Auskleidung aufgetragen werden. Außerdem ist es möglich, den Vorbehandlungsrückstand zu Ziegeln, Platten oder ähnlichen Bausteinen zu formen und zu brennen und die Behälter mit diesen Bausteinen auszumauern. In diesem Fall kann die Schutzschicht natürlich nicht mehr mit Wasser wieder abgespült werden.
Beispiel 1 Eine Kokillenschlichte oder Beschichtungsmasse in Form eines Breies wird hergestellt durch Mischen von 40 Gewichtsteilen Wasser und 100 Gewichtsteilen eines Vorbehandlungsrückstandes in Form eines rotbraunen Tons, der bei der Vorbehandlung eines ghanaischen Bauxits bei der Herstellung von Aluminium aus Bauxit anfällt. Das Mischen kann in beliebigen üblichen Mischern vorgenommen werden und wird fortgesetzt, bis ein praktisch gleichmäßiger Brei gebildet worden ist.
Für den bei diesem Versuch-verwendeten Ton wurde die folgende Zusammensetzung ermittelt: Gewichtsprozent aufTrockenbasis Al203 . ........ ........ 16 Fe2O3 ..... ..... . 53 TiO2 ............. ................ 8 SiO2 ...... ........................ 6 CaO ... ......................... 3 Na2O ... . ................ 5 Glühverlust ... ................. 9 Dieser Brei wird auf die Innenflächen eines Behälters für geschmolzenes Metall aufgetragen und vorzugsweise getrocknet, bevor der Behälter mit geschmolzenem Metall gefüllt wird.
Bei~s-piele-2bis 15 Vorbehandlungsrückstände wurden auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise zum Auskleiden der Innenflächen von Kokillen, Pfannen, Öfen und anderen Oberflächen, die mit geschmolzenem Metall in Berührung kommen, verwendet.
Als Flüssigkeit zum Anrühren des Vorbehandlungsrückstandes wurde in jedem Fall Wasser verwendet, wobei die Wassermenge in der Auskleidungsmasse in jedem Fall auf etwa 40 Gewichts prozent eingestellt wurde, um eine Auskleidungsmasse zu bilden, deren Viskosität den einwandfreien Auftrag der Masse auf die Oberflächen mit Hilfe eines Pinsels ermöglicht.
Die Analysenwerte (Trockenbasis) für die Vorbehandlungsrückstände sind in der folgenden Tabelle in Gewichtsprozent angegeben.

Zusammensetzung des Vorbehandlungsräckstandes

Beispiel SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ti2 CaO Na2O Glühverlust
2 5,49 15,60 54,18 7,08 2,25 4,80 9,90
3 5,49 15,96 52,31 7,51 2,35 5,00 - 10,96
4 5,43 18,52 50,13 6,81 2,35 5,00 11,69-
5 5,57 15,57 55,12 7,31 1,57 4,40 10,15
6 5,38 15,79 53,55 6,86 2,35 4,70 @ 10,99
7 5,65 16,18 52,93 7,01 2,35 4,50 10,94
8 5,28 15,77 53,08 7,17 3,47 4,80 10,50
9 5,32 19,01 50,44 6,85 2,40 5,10 10,84
10 5,54 15,85 53,35 7,40 2,44 4,80 10,55
11 5,26 17,43 52,89 7,18 2,46 4,20 10,55
12 5,28 18,95 49,46 6,77 3,48 4,00 11,71
13 5,30 16,01 53,82 7,21 3,14 4,30 10,31
14 5,12 13,30 58,17 7,45 3,14 3,70 9,73
1-5 4,75 13,43 55,07 8,50 3,56 3,50 11,09

Die in der vorstehenden Tabelle aufgeführten Vorbehandlungsrückstände fielen bei der Verarbeitung von ghanaischem Bauxit an.

Beispiel 16 Die Vorbehandlungsrückstände aus einem französischen Bauxit können ebenfalls auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise verarbeitet werden. Für einen Vorbehandlungsrückstand aus französischem Bauxit sind die folgenden Analysenwerte typisch (in Gewichtsprozent auf Trockenbasis): SiO ... ... 8,28 Al2O3 . .................. . 15,52 Fe2O3 .. . ..................... 54,99 TiO . . 8,12 MnO . . ..................... 0,11 CaO .. ......... 1,04 Na2O ..................... 6,04 Glühverlust .................. . 6,01 Die Tatsache, daß die Analysenzahlen bei der Addition nicht genau 100 0/o ergeben, ist kleinen Ungenauigkeiten zuzuschreiben, die sich bei der Analyse ergeben.
Es zeigt sich, daß durch das Auskleiden der Innenflächen von gußeisernen Kokillen, in denen Stahl, Aluminium und andere geschmolzene Metalle vergossen werden, die Entnahme des festen Knüppels oder Blocks aus der Kokille erleichtert wird. Die Innenflächen werden zuerst gereinigt, um sie von Rost u. dgl. zu befreien, worauf eine Schicht des Breies auf die gereinigten Oberflächen mit einem Pinsel aufgetragen und die Kokille anschließend zur Trocknung des Überzuges erwärmt wird. Dann wird mit dem Gießen begonnen, wobei eine leichte Entnahme der Knüppel oder Blöcke für eine Zahl von Abgüssen bis zu acht gewährleistet ist, ohne daß eine erneute Auskleidung notwendig ist.
Die Innenfläche einer Handpfanne, wie sie bei- spielsweise beim Dauerformguß und Kokillenguß verwendet wird, wird gereinigt, indem ein etwaiger Anstrich, Teer oder Schutzmittel, abgebrannt wird, worauf eine Schicht des Breies mit einem gewöhnlichen Pinsel auf die gereinigte Oberfläche aufgetragen wird. Die Pfanne wird dann zur Trocknung des Überzuges erwärmt. Ein Überzug schützt die Oberfläche während eines achtstündigen ununterbrochenen Gebrauchs der Pfanne. Hierbei wird festgestellt, daß die Lebensdauer der Pfanne von wenigen Wochen auf 6 bis 8 Monate verlängert wird.
Die Ziegelausmauerung oder Zustellung von Öfen, Pfannen usw. wird geschützt, indem ein Überzug des Breies aufgebracht wird, der nach dem~ Trocknen die Ausmauerung und Zustellung schützt und Anhängen und »sculls« u. dgl. weitgehend ausschaltet. Die Auskleidung der Gießrinne, die vom Ofen zur Pfanne führt, kann in der gleichen Weise mit den gleichen vorteilhaften Ergebnissen ausgekleidet werden.
Schadhafte Stellen, die sich in der Auskleidung bilden; können durch Auftragen des Breies auf die betreffenden Stellen ausgebessert werden. Beispielsweise können Krater ausgefüllt werden, ohne daß es notwendig ist, die Auskleidung, in der sie sich gebildet haben, vollständig zu erneuern.
Aus dem Schlamm gebildete Überzüge lassen sich durch Spülen der beschichteten Flächen mit Wasser leicht entfernen. Die Oberflächen können wiederholt auf diese Weise behandelt werden.
Zur Bildung des Schlamms können außer Wasser auch andere Flüssigkeiten verwendet werden.
Der bei der Bauxitverarbeitung anfallende Rotschlamm kann unmittelbar als Überzugsmasse verwendet werden. Es ist auch möglich, den - Flüssigkeitsgehalt des Rotschlammes nach Belieben zu verändern und die erhaltene Masse zu verwenden. Diese Veränderung des Flüssigkeitsgehalts bedingt eine Modifikation der Dekantier- und Filtrationsverfahren in der Bauxit-Vorbehandlungsanlage.
Beispiel 17 Ein Vorbehandlungsrückstand in Form von rotbraunem Ton wird zu Ziegeln, Platten und ähnlichen Bausteinen nach üblichen Verfahren verarbeitet. Die Ziegel, Platten usw. werden zur Ausmauerung der mit geschmolzenem Metall in Berührung kommenden Wände von Öfen u. dgl. verwendet.
Die Erfindung ermöglicht somit die technische Verwendung eines Abfallprodukts, das bisher nicht verwertet wurde und dessen Beseitigung ein schwieriges Problem darstellt.
Durch die Erfindung kann die Lebensdauer von Gießformen, Kokillen, Pfannen, Ofenzustellungen, Gießrinnen, Öfen u. dgl. sehr stark verlängert werden, wodurch sich große Kosteneinsparungen ergeben.
Patentansprüche: 1. Verwendung des bei der Vorbehandlung von Bauxit zur Aluminiumherstellung anfallenden Vorbehandlungsrückstandes als Schutzschicht für mit geschmolzenem Metall in Berührung kommende Oberflächen.

Claims

2. Verwendung des in Anspruch 1 genannten Vorbehandlungsrückstandes im Gemisch mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.