DE3823410C1

DE3823410C1 - Thermally insulating covering composition for metal melts and process for producing the composition

Info

Publication number: DE3823410C1
Application number: DE19883823410
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. 4044 Buettgen-Kaarst De Becker; Ralf Ing.(Grad.) 4010 Hilden De Dabrowski
Original assignee: H Kramer & Co Kg 4000 Duesseldorf De GmbH
Current assignee: H Kramer & Co Kg 4000 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 1988-07-10
Filing date: 1988-07-10
Publication date: 1989-05-24

Abstract

Thermally insulating covering compositions for metal melts of expanded vermiculite and/or perlite as carrier material and an incorporated, adhering, very-finely divided lime (chalk, limestone) and/or dolomite in an amount such that this is absorbed by the carrier particles to their maximum absorption capacity and these, contained by very finely divided lime and/or dolomite, form a practically not demixable granular composition and process for the production thereof.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine wärmedämmende Abdeckmasse für Metallschmelzen.The invention relates to a heat-insulating Covering compound for molten metals.

Während des Transportes der Stahlschmelzen vom Konverter zur Gießanlage und während des Gießprozesses ist die Abdeckung der Oberfläche der Stahlschmelze erforderlich. Solche Abdeckmassen für Metallschmelzen sind aus der DE-OS 34 13 216 bekannt. Dieser Stand der Technik beschreibt eine Abdeckmasse eines mechanischen Gemenges aus expandierbarem Vermiculit oder Perlit mit sauren oder basischen, nicht expandierbaren Zusatzstoffen. Zur Vermeidung der Staubbildung soll dieses Gemenge keine Feinstpartikel unter 0,125 mm enthalten. Soweit gebrannter oder halbgebrannter Kalk eingesetzt wird, weist dieser eine grobe Körnung mit 32-43 Gew.-% von 2-3 mm und mit 53-62 Gew.-% von 1-2 mm auf.During the transport of molten steel from the converter to the casting machine and during the casting process is the cover of the Surface of molten steel required. Such masking compounds for molten metals are known from DE-OS 34 13 216. This prior art describes a covering compound of a mechanical Blend of expandable vermiculite or perlite with acidic or basic, non-expandable additives. To avoid dust formation should this mixture no Feinstpartikel below 0.125 mm. As far as burnt or half-burnt lime is used, this has a coarse grain 32-43 wt .-% of 2-3 mm and with 53-62 wt .-% of 1-2 mm.

Diese grobe Körnung kann nicht in die lamellare Struktur eines expandierten Vermiculits eindringen und nicht ausreichend haften.This coarse grain can not be in the lamellar structure of an expanded Vermiculites invade and not sufficiently stick.

Die Entmischung soll dadurch nach dem Aufbringen der Abdeckmasse auf die Metallschmelze verhindert werden, daß beide Komponenten der Stoffmischung annähernd die gleiche Schwebegeschwindigkeit (m/sec) aufweisen, und diese größer ist als die Geschwindigkeit der thermisch aufgetriebenen Luft. The segregation should thereby after the Applying the covering compound on the Molten metal can be prevented both components of the mixture approximately the same floating speed (m / sec), and these is greater than the speed of the thermally distended air.

Es werden in der Praxis zunehmend basische Auskleidungen der Gießpfannen verwendet. Diese machen auch basische Abdeckmassen erforderlich. Der Einsatz von ausschließlich Branntkalk ist wegen extremer Staubbildung nicht befriedigend. Dazu kommt, daß sich dieser nur schwierig auf der Oberfläche der Metallschmelze verteilen läßt. Bei der Verwendung gröberer Körnungen ist zwar die Staubbildung geringer, aber es wird die Dämm wirkung herabgesetzt. Diese Nachteile gelten ebenso für den Einsatz von Dolomit-Branntkallk.It's getting more and more in practice basic linings of the ladles used. Do this also basic covering materials required. The use of exclusively Burnt lime is because of extreme Dust formation unsatisfactory. In addition, this only difficult on the surface to disperse the molten metal. When using coarser Grits is dust formation less, but it will be the dam reduced effect. These disadvantages apply equally to the use of Dolomite Branntkallk.

Es sind auch Gemische aus Branntkalk oder Dolomit-Branntkalk mit Leicht stoffen nicht befriedigend, da diese wegen unterschiedlicher Korngrößen und spezifischer Gewichte sich leicht bei der Handhabung entmischen. There are also mixtures of quicklime or dolomitic lime with light weight substances are not satisfactory, as these are because of different grain sizes and specific weights themselves easy to segregate during handling.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckmasse für Metallschmelzen zu entwickeln, die einen minimierten Gehalt an SiO₂ bei optimalem Gehalt an CaO enthält, eine gute Wärmedämmung aufweist und bei der Handhabung bei guter Verteil barkeit auf der Metallschmelze praktisch nicht staubt.The invention is the task underlying, a covering for To develop molten metals the one minimized salary on SiO₂ at optimum content contains CaO, a good one Has thermal insulation and in handling with good distribution on the molten metal practically does not dust.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich bei einer Abdeckmasse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 aus dem kenn zeichnenden Teil des Anspruches 1. Die Ausgestaltung der Erfindung ist in den Unteransprüchen definiert. Diese betreffen bevorzugte Ausge staltungen der Abdeckmasse und ein Verfahren zur Herstellung derselben.The solution of the invention Task arises at a Covering compound according to the preamble of claim 1 from the kenn drawing part of claim 1. The embodiment of the invention is defined in the subclaims. These relate to preferred exc events of the covering compound and a Process for producing the same.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß feinstteilige basische Stoffe, wie gebrannter Kalk oder gebrannter Dolomitkalk, zwischen die Lamellen von expandiertem Vermiculit und in die offenen Poren von expandiertem Perlit inkorporiert werden können. Es ist vorteilhaft, diese basischen Stoffe mit Gehalten von je unter 1% CO₂ und H₂O zu verwenden.It has surprisingly been found that very finely basic Fabrics, such as quicklime or burnt dolomitic lime, between the lamellae of expanded Vermiculite and in the open Pores of expanded perlite can be incorporated. It is beneficial to use these basic ones Substances with contents of each below 1% CO₂ and H₂O use.

Es hat sich ferner überraschend gezeigt, daß die inkorporierten, feinstteiligen basischen Stoffe praktisch ausreichend durch Adhäsion an der Oberfläche der Lamellen des expandierten Vermiculits anhaften. It has also been surprising shown that the incorporated, finest basic substances practically enough Adhesion to the surface of the Lamellae of expanded vermiculite adhere.

Durch diese Fixierung ist nur ein geringer Anteil an frei beweglichen Feinstanteilen vorhanden.By this fixation is only one small proportion of free moving Fine parts available.

Dies liegt offenbar daran, daß die durch die Expandierung frei gelegten Lamellen sowie die offenen Poren des expandiertem Perlits eine große Oberfläche aufweisen und die OH-Gruppen an der Vermiculit oberfläche die Adhäsion besonders wirksam machen.This is apparently because the exposed by the expansion Lamellae as well as the open pores of expanded perlite one have a large surface and the OH groups on the vermiculite surface the adhesion especially make effective.

Eine Entmischung ist somit in dieser Abdeckmasse für Metallschmelzen beim Transport und bei der Handhabung praktisch nicht mehr möglich. Es ist auch die Staubentwicklung bei einem Wurfauftrag weitgehend reduziert.A segregation is thus in this covering material for molten metals during transport and handling practically impossible. It's also the dust in a litter order largely reduced.

Es ist ferner das Wegtragen feiner Teilchen des expandierten Stoffes durch thermischen Auftrieb auf der Metallschmelze unterbunden.It is also the removal of fine Particles of the expanded substance due to thermal buoyancy prevented the molten metal.

Es wurde auch gefunden, daß die Abdeckmasse der Erfindung weniger fragil ist als die Körnung des expandierten Stoffes für sich. Durch die auch äußere Adhäsion des basischen Stoffes an den Flächen des expandierten Stoffes ist die Abdeckmasse der Erfindung bei der pneumatischen Förderung weniger abrasiv und bleibt auch in ihrem Schüttgewicht praktisch konstant. Die Fließ eigenschaften entsprechen jedoch denen des reinen expandierten Vermiculits.It was also found that the Covering composition of the invention less is fragile than the grain of the expanded substance for themselves. By the also external adhesion of the basic substance to the Surfaces of the expanded material is the covering composition of the invention in pneumatic conveying less abrasive and stays also in their bulk density practically constant. The flow however, properties are the same those of the pure expanded Vermiculite.

Die Abdeckmasse der Erfindung benötigt wegen der starken Adhäsion des basischen Stoffes an dem expandiertem Stoff keine zusätzlichen organischen klebenden oder haft vermittelnden Zusatzstoffe, wie auch keine Ölzusätze.The covering composition of the invention needed because of the strong adhesion of the basic substance on the expanded Fabric no extra organic adhesive or adhesive mediating additives, such as also no oil additives.

Die Abdeckmasse der Erfindung ist also frei von kohlenstoff-haltigen und bei Anwendung kohlenstoff- bildenden Stoffen.The covering composition of the invention is So free of carbon-containing and when using carbon forming substances.

Die Verwendung von grobkörnigem Kalk würde bei mechanischer Bean spruchung zu einem Brechen und Zermahlen des expandierten Stoffes führen. Es würde dadurch das Schüttgewicht der Abdeckmasse wesentlich ansteigen und dadurch die Wärmedämmwirkung herabgesetzt werden.The use of coarse grained Lime would be at mechanical bean Spraying for a break and Crushing the expanded material to lead. It would mean that Bulk density of the covering compound increase substantially and thereby the thermal insulation effect are reduced.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß nach der Absättigung des expandierten Stoffes mit feinst teiligem Kalk noch ein weiterer Anteil an gröberer Körnung zugegeben werden kann, ohne daß dieser Anteil wesentlich zerstörend bei der pneumatischen Förderung auf das Korn der expandierten Stoffe wirkt. It has now surprisingly been found that after the saturation of the expanded fabric with very fine lime still another Proportion of coarser grain added can be without this Share significantly destructive pneumatic conveying on the Grain of expanded substances acts.

Dies liegt offenbar daran, daß das Korn des expandierten Stoffes durch Sättigung mit feinstteiligem basischem Stoff mechanisch stabiler als das ursprüngliche Korn ist.This is apparently because the grain of the expanded substance by saturation with feinstteiligem basic substance mechanically stable than the original grain is.

Es wurde auch der technische Effekt gefunden, daß eine nachträgliche Entmischung der Komponenten, beispielsweise bei pneumatischer Förderung, dadurch praktisch verhindert wird, daß die Schwebe geschwindigkeit des basischen Stoffes etwa auf die gleiche Schwebegeschwindigkeit eingestellt wird, die dem größten gesättigten Korn des expandierten Stoffes entspricht.It was also the technical effect found that a subsequent Separation of components, for example, in pneumatic Promotion, thereby practical prevents the suspension speed of the basic Stoffes about the same Hover speed set being the largest saturated one Grain of the expanded substance equivalent.

Es hat sich auch überraschend gezeigt, daß expandierten Vermiculit in den unterschiedlichen Kornbereichen zwischen 0,5 bis 10 mm eine maximale Speicherkapazität von annähernd 70 Gew.% an dem feinstteiligen basischen Stoff aufweist. Dies liegt offenbar daran, daß die spezifische Oberfläche, die maßgebend für den Adhäsionseffekt ist, praktisch gleichbleibend für alle Körnungen dieses weiten Körnungs bereiches ist und 8 bis 12 m²/g beträgt. It has also been surprisingly that expanded vermiculite in the different grain areas between 0.5 to 10 mm a maximum Storage capacity of approximately 70% by weight of the very finely divided basic Has fabric. This is obviously because the specific surface, the decisive for the adhesion effect is practically consistent for everyone Grains of this wide graining range is 8 to 12 m² / g.

Die Abdeckmasse nach der Erfindung enthält bevorzugt feinteiligen gebrannten Kalk als CaO oder CaO · MgO einer maximalen Korngröße von 0,1 mm folgender Kornfraktionen:Contains the covering composition according to the invention preferably finely divided quick lime as CaO or CaO.MgO a maximum grain size of 0.1 mm following grain fractions:

mmmm Gew.-% |0,1|0,00Wt .-% | 0.1 | 0.00 0,1 bis 0,05|10 bis 200.1 to 0.05 | 10 to 20 0,05 bis 0,03|10 bis 200.05 to 0.03 | 10 to 20 0,03 bis gegen 0,00|60 bis 70From 0.03 to about 0.00 | 60 to 70

oder dieser enthält einen Feinstanteil unter 0,05 mm von mindestens 50 bis 80 Gew.-%.or this contains a fine fraction less than 0.05 mm from at least 50 to 80% by weight.

In der Abdeckmasse nach der Erfindung ist der Kalkgehalt vorzugsweise auf etwa 60 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eingestellt.In the covering composition according to the invention the lime content preferably at about 60 to 80 wt .-%, based on the Total weight, adjusted.

Ferner ist diese auf ein Schüttgewicht (g/l) von etwa 250 bis 500, vorzugsweise von 260 bis 380 g/l eingestellt.Furthermore, this is a bulk density (g / l) of about 250 to 500, preferably from 260 to 380 g / l.

Diese weist vorzugsweise auch einen SiO₂-Gehalt von etwa 4 bis 16, insbesondere von etwa 8 Gew.-% auf, bezogen auf das Gesamtgewicht.This preferably also has one SiO₂ content of about 4 to 16, in particular of about 8% by weight, based on the total weight.

Die Abdeckmasse nach der Erfindung weist alternativ auch eine grobe Körnung des gebrannten Kalkes mit einer maximalen Korngröße von etwa 1,5 mm auf mit einem Anteil an feinstteiligem Kalk von etwa 30 bis 50 Gew.-% unter 0,1 mm.The covering composition according to the invention has alternatively also a coarse grain of the burned lime with a maximum grain size of about 1.5 mm on with a share very fine lime of about 30 to 50 wt .-% less than 0.1 mm.

Es wird dadurch der feinststeilige Kalk inkorporiert und der einer gröberen Körnung in den kalkgesättigten Partikeln des expandierten Stoffes in der Masse eingelagert. It thereby becomes the finest-particle lime incorporated and the one coarser Grain in the lime-saturated particles of the expanded substance in the mass stored.

Die Abdeckmasse der Erfindung enthält auch eine weitere Menge Kalk eines solchen Kornbereiches, daß die Schwebegeschwindigkeit der groben Partikel des basischen Stoffes nicht die der größten Partikel der Abdeck masse überschreitet.The covering composition of the invention contains also another amount of lime one such grain area, that the hover speed of the coarse Particles of the basic substance not the cover's biggest particle exceeds the mass.

Die Schwebegeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Fördermediums, die notwendig ist, das zu fördernde Stoff gemisch der Stoffpartikel in der Schwebe zu halten.The hover speed is the Speed of the pumped medium, the necessary, the substance to be promoted mixture of the substance particles in suspension to keep.

Die Schwebegeschwindigkeit (m/sec) ist durch die folgende Formel definiert:The levitation speed (m / sec) is defined by the following formula:

wobeiin which

W = Schwebegeschwindigkeit, (m/sec)
d = Teilchendurchmesser, (m)
γ F = Dichte des Festkörpers, (kg/m³)
γ L = Dichte des Mediums (Luft) (kg/m³) W = levitation speed, (m / sec)
d = particle diameter, (m)
γ F = density of the solid, (kg / m³)
γ L = density of the medium (air) (kg / m³)

bedeuten. mean.

Das Verfahren zur Herstellung der Abdeckmasse der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der feinstteilige Kalk dem Trägerstoff zugegeben und das Stoffgemisch so lange intensiv gemischt wird, bis der feinst teilige Kalk in den Lamellen und an der äußeren Oberfläche des Trägerstoffes fixiert und eine granulatförmige, frei fließende Masse gebildet ist.The process for producing the Covering composition of the invention characterized, that the finely divided lime the Carrier added and the Mixture so intense for so long mixed until the finest Partial lime in the slats and on the outer surface Fixed the carrier and a granular, free flowing mass is formed.

Fig. 1a zeigt expandierten Vermiculit, Handelsprodukt: Typ VET, Hersteller: H. Kramer GmbH & Co KG, Maximale Korngröße: 6 mm, Schüttgewicht: 80 g/l. Fig. 1a shows expanded vermiculite, commercial product: type VET, manufacturer: H. Kramer GmbH & Co. KG, maximum particle size: 6 mm, bulk density: 80 g / l.

Fig. 1b zeigt die Abdeckmasse, Schüttgewicht 310 g/l mit 30 Gew.-% expandiertem Vermiculit wie bei Fig. 1a und mit 70 Gew.-% feinstteiligem Kalk (CaO), maximale Korngröße 0,1 mm, Schüttgewicht: 1050 g/l. Fig. 1b shows the covering mass, bulk density 310 g / l with 30 wt .-% expanded vermiculite as in Fig. 1a and with 70 wt .-% Feinstteiligem lime (CaO), maximum particle size 0.1 mm, bulk density: 1050 g / l.

Fig. 2a zeigt expandierten Vermiculit, Handelsprodukt: Typ VEP, Hersteller: H. Kramer GmbH & Co KG, Maximale Korngröße: 2 mm, Schüttgewicht: 100 g/l. Fig. 2a shows expanded vermiculite, commercial product: type VEP, manufacturer: H. Kramer GmbH & Co. KG, maximum particle size: 2 mm, bulk density: 100 g / l.

Fig. 2b zeigt die Abdeckmasse, Schüttgewicht 340 g/l mit 30 Gew.-% expandiertem Vermiculit wie Fig. 2a und mit 70 Gew.-% feinstteiligem Kalk wie Fig. 1b. Fig. 2b shows the covering mass, bulk density 340 g / l with 30 wt .-% expanded vermiculite as Fig. 2a and 70 wt .-% feinstteiligem lime as Fig. 1b.

Die Fig. 1b und 2b zeigen die granulat förmige, frei fließende Abdeckmasse nach dem Verfahren der Erfindung mit beiden Korngrößen ohne Zugabe von Wasser oder Bindemitteln. Fig. 1b and 2b show the granular shaped, free-flowing covering composition according to the method of the invention with two grain sizes without the addition of water or binders.

Das Verfahren der Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.The method of the invention is characterized by following embodiments explained.

Zur Verwendung kamen:For use came:

1. Vermiculit der Körnung 1. Vermiculite of the grain

Es wurden Mischungen im Labormaßstab wie auch im fertigungstechnischen Maßstab hergestellt.There were blends on a laboratory scale like also on the production scale manufactured.

Die Labortests wurden 20 sec lang in einem Rührwerk der Firma Schöttle Typ MX 500 bei einer Tourenzahl von 500 U/min durchgeführt, wobei jeweils 1 kg Masse hergestellt wurde.The laboratory tests were carried out for 20 sec in a stirrer Schöttle type MX 500 at one Touring number of 500 rpm, where each 1 kg mass was produced.

Der Fertigungsversuch wurde kontinuierlich in einer Fördermischschnecke der Firma Segler/Quakenbrück durchgeführt. Tourenzahl 350 U/min, Verweilzeit in der Schnecke ca. 20 sec.The production attempt became continuous in a production mixing screw of the company Sailor / Quakenbrück performed. Tour number 350 rpm, residence time in the screw about 20 sec.

1. Laboratory experiment, discontinuous mixed
300 g vermiculite VEP
700 g quicklime fine
Bulk weight of the mixture 340 g / l
2. Laboratory experiment, mixed discontinuously
400 g vermiculite VEP
600 g quicklime fine
Bulk weight of the mixture 310 g / l
3. Production trial, continuously mixed
150 kg vermiculite VEP
350 kg burnt lime fine
Bulk weight of the mixture 355 g / l
4. Production trial, continuously mixed
150 kg vermiculite VEP
350 kg burnt lime coarse
Bulk weight of the mixture 324 g / l
5. Production experiment, continuously mixed
150 kg vermiculite VET
350 kg burnt lime fine
Bulk weight of the mixture 312 g / l

Claims

1. A thermal barrier coating material for metal melt using a mixture of expandable vermiculite or expandable perlite and coarse lime, characterized in that it consists of an expanded vermiculite and / or expanded perlite as a carrier and an incorporated and adhering finely divided lime and / or dolomite in Such an amount is that this is taken up in maximum absorption capacity of the carrier particles in this and this form of feinstteiligem lime and / or dolomite form a virtually non-separable granular mass.

2. covering composition according to claim 1, characterized in that the expanded vermiculite and / or Perlite graded grain areas with 1, or 2, or 4, or 6, or 10 mm Has maximum grain.

3. covering composition according to claims 1 and 2, characterized in that the finely divided lime and / or dolomite (CaO, CaO · MgO) has a maximum particle size of 0.1 mm following grain fractions: mm Weight% | 0.1 | 0.00 0.1 to 0.05 | 10 to 20 0.05 to 0.03 | 10 to 20 From 0.03 to about 0.00 | 60 to 70

or this contains a fines content below 0.05 mm of at least 50 wt .-%.

4. covering composition according to the claims 1 to 3, characterized that the lime content in the Covering mass to about 60 to 80 wt .-%, based on the Total weight, is set.

5. covering composition according to the claims 1 to 4, characterized that the covering mass on a Bulk density (g / l) of about 250 to 500, preferably from 260 to 380 g / l is.

6. covering composition according to the claims 1 to 5, characterized that this on a SiO₂ content from about 4 to 16, preferably of about 8% by weight on the total weight, adjusted is.

7. covering composition according to the claims 1 to 6, characterized that the coarse grain of the burned Lime and / or dolomite a maximum grain size up to about 1.5 mm, and this one Proportion of ultrafine basic Fabric of about 30 to 50 wt .-% below 0.1 mm.

8. covering composition according to the claims 1 to 7, characterized that the hover speed the coarse particles of the basic Stoffes not the biggest Particles of the covering over below.

9. Process for the preparation of Covering compound according to the claims 1 to 8, characterized that the finely divided lime the Carrier added and the Mixture so intense for so long mixed until the finest Partial lime in the slats and on the outer surface Fixed the carrier and a granular, free flowing mass is formed.