DE3111611C1 - Process for preventing segregation of an aluminothermic mixture - Google Patents
Process for preventing segregation of an aluminothermic mixtureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung des Entmischens eines aluminothermischen Gemisches bei Lagerung und Transport.The invention relates to a method for preventing segregation of an aluminothermic mixture during storage and transport.
Aluminothermische Gemische bestehen aus feinteiligem Aluminium und Schwermetalloxiden, wobei dem Gemisch zur Dämpfung der Reaktion und/oder zur Bildung einer Legierung bei der Reaktion weitere feinteilige Metalle, Metalloxide oder andere Legierungselemente, wie z. B. Eisenspäne, Kupfer, Kupferoxide, Chrom, Mangan, Kohlenstoff o. dgl. zugesetzt werden können.Aluminothermic mixtures consist of finely divided aluminum and heavy metal oxides, with the Mixture to dampen the reaction and / or to form an alloy during the reaction finely divided metals, metal oxides or other alloy elements, such as. B. iron filings, copper, copper oxides, Chromium, manganese, carbon or the like can be added.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Reaktion und zu deren kontrolliertem Ablauf ist es erforderlich, daß die im aluminothermischen Gemisch enthaltenen Reaktionspartner innerhalb eines vorgegebenen Teilchengrößenbereichs und mit einer erwünschten Teilchengrößenverteilung vorliegen.To achieve a uniform reaction and its controlled course, it is necessary that the reactants contained in the aluminothermic mixture within a given particle size range and with a desired particle size distribution.
Die unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Reaktionspartner im aluminothermischen Gemisch sowie deren spezifische Teilchengestalt verursachen bei Transport und Lagerung, insbesondere bei rüttelnder Beanspruchung, wie sie bei der Verladung und beim Transport nicht ausgeschlossen werden können, Änderungen des bei der Produktion optimal eingestellten Mischungsverhältnisses der Reaktionspartner innerhalb einer Verpackungseinheit, z. B. eines 7 bis 15 kg aluminothermisches Gemisch enthaltenden Tuchbeutels als üblicher Verpackungsform für aluminothermische Schweißmassen zur Durchführung aluminothermischer Schienenverbindungsschweißungen.The different specific weights of the reactants in the aluminothermic mixture as well as their specific particle shape cause during transport and storage, especially with shaking Stress that cannot be ruled out during loading and transport, changes the optimally set mixing ratio of the reactants during production a packaging unit, e.g. B. a cloth bag containing 7 to 15 kg of aluminothermic mixture as the usual form of packaging for aluminothermic welding compounds for carrying out aluminothermic Rail connection welds.
Diese Entmischung kann zu ungleichmäßigem Ablauf der aluminothermischen Reaktion führen. Ist zum Beispiel bei der aluminothermischen Schienenschweißung die Reaktion aufgrund der Entmischung zu heftig oder ungleichmäßig, kann z. B. ein Teil der Schmelze aus dem Tiegel herausgeschleudert werden, wodurch das Bedienungspersonal gefährdet wird und es außerdem zu fehlerhaften Schweißungen infolge fehlenden Schweißgutes oder der Bildung von Legierungen unerwünschter Zusammensetzung kommen kann. Entmischte aluminothermische Gemische können auch zu langsam reagieren, was zu Wärmeverlusten und damit ebenfalls zu fehlerhaften Schweißungen führen kann. Da der überwiegende Anteil der aluminothermischen Gemisehe zur Schienenverbindungsschweißung verwendet wird, müssen solche Fehlerquellen schon aus Gründen der Verkehrssicherheit ausgeschlossen werden.This segregation can lead to an uneven course of the aluminothermic reaction. Is for For example, in the case of aluminothermic rail welding, the reaction is too violent due to segregation or unevenly, e.g. B. a part of the melt can be thrown out of the crucible, whereby the Operating personnel is at risk and there is also undesirable defective welds as a result of missing weld metal or the formation of alloys Composition can come. Separated aluminothermic mixtures can also react too slowly, which can lead to heat losses and thus also to faulty welds. Since the predominant part of the aluminothermic Gemisehe used for rail connection welding such sources of error must be ruled out for reasons of road safety.
Man hat versucht, der Entmischung aluminothermischer Gemische dadurch entgegenzuwirken, daß man die Reaktionspartner pelletisiert. Hierzu bedarf man aber anorganischer oder organischer Bindemittel. Ein mögliches organisches Bindemittel ist Wasserglas, mit dem man die aluminothermischen Gemische ansteigen und mit CO2 verfestigen könnte.Attempts have been made to counteract the segregation of aluminothermic mixtures by the reactants are pelleted. However, this requires inorganic or organic binders. A possible organic binding agent is water glass, with which the aluminothermic mixtures can be increased and solidify with CO2.
Hierdurch werden jedoch Fremdelemente in das Reaktionsgemisch eingebracht, welche in der Metallschmelze stören können. Verwendet man organische Bindemittel, können die organischen Bestandteile zur Gasentwicklung bei der Reaktion und damit zu porösen Reaktionsprodukten führen. Ein weiterer Nachteil pelletisierter Gemische liegt aber in der Erhöhung des Schüiivoiumens. Durch die plötzliche Wärmeentwicklung bei der aluminothermischen Reaktion dehnt sich die in der Schüttung enthaltene Luft stark aus und verursacht heftiges Spritzen der Reaktionsmasse zu Reaktionsbeginn.However, this introduces foreign elements into the reaction mixture which are in the molten metal can disturb. If organic binders are used, the organic components can be used Gas development during the reaction and thus lead to porous reaction products. Another disadvantage pelletized mixtures lies in the increase of the Schüiivoiumens. Due to the sudden development of heat in the aluminothermic reaction, the air contained in the bed expands and causes violent splashing of the reaction mass at the beginning of the reaction.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung des Problems der Verhinderung der Entmischung der bei der Produktion optimal gemischten aluminothermischen Gemische zu finden, ohne daß dem Gemisch Substanzen zugegeben werden müssen, die bei der aluminothermischen Reaktion verbleiben oder im Falle des Verbleibens stören. Insbesondere soll die Schüttdichte des Reaktionsgemisches nicht verringert werden. Alle anwendungstechnischen Eigenschaften des aluminothermischen Gemisches sollen unverändert bleiben.The invention is based on the object of a simple solution to the problem of preventing the To find segregation of the aluminothermic mixtures optimally mixed during production without substances that remain in the aluminothermic reaction must be added to the mixture or disturb in case of staying. In particular, the bulk density of the reaction mixture should not be reduced will. All application properties of the aluminothermic mixture should be unchanged stay.
Es ist allgemein bekannt, pulverförmige, schüttfähige Materialien wie z. B. gemahlenen Kaffee in luftdichte Gebinde, wie etwa Kunststoffbeutel, zu verpacken, aus der Verpackung die Luft zu evakuieren und das Gebinde in evakuiertem Zustand luftdicht zu verschließen. Dabei schmiegt sich das Verpackungsmaterial fest dem verpackten Gut an.It is well known to use powdery, pourable materials such. B. ground coffee in airtight Packing containers such as plastic bags, evacuating the air from the packaging and the container to close airtight in the evacuated state. The packaging material hugs it tightly packaged well.
Ein anderes Verpackungsverfahren beschreibt die DE-OS 26 45 882, die ein Verfahren zur Bildung einer evakuierten, verschweißten Packung durch Vorsehung eines Beutels mit einer offenen Mündung, der ein zu verpackendes Produkt enthält, durch Einführung einer Dampfeinspritzdüse in den Mündungsbereich des Beutels und durch Einspritzen von Dampf mittels der Düse in Beutel betrifft, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß Luft aus dem Inneren des Beutels mittels des Dampfs herausgedrückt wird, während Zugkräfte quer über einen Seitenbereich der Beutelmündung zur Einwirkung gebracht werden derart, daß diese Kräfte den Beutel seitlich strecken und die Beutelmündung auf die Düse flachlegen, wonach die Düse aus dem Beutel entfernt wird, während die seitlichen Zugkräfte in dem seitlichen Bereich aufrechterhalten werden derart, daß sich der Beutel fortschreitend hinter der Düse schließt, und daß der evakuierte Beutel hiernach versiegelt bzw. verschweißt wird.Another packaging method is described in DE-OS 26 45 882, which describes a method for forming a evacuated, sealed pack by providing a pouch with an open mouth that closes a containing the packaging product by inserting a steam injection nozzle into the mouth area of the Bag and by injecting steam by means of the nozzle into the bag, which is characterized is that air is pushed out of the interior of the bag by means of the steam, while pulling forces are transverse are brought into action via a side region of the mouth of the bag in such a way that these forces Stretch the bag sideways and lay the mouth of the bag flat on the nozzle, after which the nozzle out of the bag is removed while the lateral tensile forces are maintained in the lateral area such that the bag closes progressively behind the nozzle, and that the evacuated bag is then sealed or is welded.
Aus der CH-PS 4 05 153 ist ferner eine Luftsauerstofffreie, gasdichte Verpackung aus flexiblem Packstoff für Kohlendioxyd entwickelnde Füllgüter, z. B. Bohnenkaffee bekannt, gekennzeichnet durch wenigstens eine innerhalb des Verpackungsbehälters vorgesehene Einlage, weiche ein Mittel zur Bindung des Kohlendioxyds enthält.From CH-PS 4 05 153 is also an oxygen-free, gas-tight packaging made of flexible packaging material for Filling goods that develop carbon dioxide, e.g. B. coffee beans known, characterized by at least one Insert provided within the packaging container, soft a means for binding the carbon dioxide contains.
Dieser Stand der Technik lehrt somit eine Verpakkungstechnik, deren Grundidee die Verpackung eines rieselfähigen Gutes auf kleinstem Raum, bei gleichzeitigern Schutz gegen Sauerstoffeinwirkung, insbesondere zum Erhalt von Aromastoffen, ist. Probleme der Entmischung spielen hierbei keine Rolle und werden in diesem Stand der Technik nicht diskutiert.This prior art thus teaches a packaging technique, the basic idea of which is the packaging of a Free-flowing goods in the smallest of spaces, with simultaneous protection against the effects of oxygen, in particular to preserve flavorings. Problems of segregation do not play a role here and are in this prior art is not discussed.
Es ist deshalb überraschend, daß die erfindungsgemäße Aufgabe in einfacher Weise dadurch gelöst werden kann, daß man das alüminothermische Gemisch mit einer geringen Menge eines CCVbindenden Mittels in eine aus flexibler, im wesentlichen luftdichter Kunststoff-Folie bestehende Verpackungseinheit einfüllt, die in der Verpackungseinheit befindliche Luft durch CO2 verdrängt und die Verpackungseinheit in an sich bekannter Weise unter Einschluß eines möglichst geringen CO2- Volumens luftdicht verschließt.It is therefore surprising that the invention The object can be achieved in a simple manner that the alüminothermal mixture with a small amount of a CCV binding agent in a flexible, essentially airtight plastic film Fills the existing packaging unit, the air in the packaging unit by CO2 displaced and the packaging unit in a manner known per se, including a possible hermetically sealed with a small volume of CO2.
Durch die Absorption des Kohlendioxids legt sich die die Verpackungseinheit bildende Folie innerhalb kurzer Zeit dicht um das alüminothermische Gemisch, das zu einem Block verfestigt wird. Eine Entmischung ist nicht mehr möglich. Am Ort der Verwendung wird die Verpackungseinheit durch Aufreißen oder Aufschneiden der Folie geöffnet. Das alüminothermische Gemisch ist unmittelbar nach dem Öffnen der Verpackung wieder rieselfähig und kann in den Reaktionstiegel geschüttet werden.As a result of the absorption of the carbon dioxide, the film forming the packaging unit is laid down within a short period of time Time close to the alüminothermal mixture, which is solidified into a block. There is no segregation more is possible. At the point of use, the packaging unit is torn open or cut open the slide opened. The alüminothermal mixture is back immediately after opening the packaging free-flowing and can be poured into the reaction crucible.
Das CO2-bindende Mittel kann in dem aluminothermischen Gemisch verteilt sein. Dies ist vor allem dann möglich, wenn das CCh-bindende Mittel die alüminothermische Reaktion nicht stört und die erhaltene Metallschmelze nicht verunreinigt. Besonders bevorzugt ist deshalb als wirkungsvolles, preiswertes und metallurgisch indifferentes CXVBindemittel feinteiliger Natronkalk. Bei der aluminothermischen Reaktion verdampft die überwiegende Menge des Alkalikarbonates als Oxid, die Erdalkalien werden von der Schlacke aufgenommen. 4^The CO2-binding agent can be distributed in the aluminothermic mixture. This is possible above all if the CCh-binding agent does not interfere with the alüminothermal reaction and does not contaminate the molten metal obtained. Particularly preferred, therefore, as an effective, inexpensive and metallurgically indifferent CXV binder is finely divided soda lime. In the aluminothermic reaction, the majority of the alkali carbonate evaporates as oxide, the alkaline earths are absorbed by the slag. 4 ^
Man kann jedoch das CO2-bindende Mittel separat und CXVdurchlässig verpackt in die Verpackungseinheit einlegen. Das CO2-bindende Mittel kann in einer Patrone oder einem Beutel aus Papier oder textilem Material verpackt sein. Es ist dann möglich, nach dem Öffnen der Verpackung des aluminothermischen Gemisches vor der Reaktion die Patrone oder den Beutel mit dem Mittel, welches das Kohlendioxid absorbiert hat, zu entfernen.However, the CO2-binding agent can be packed separately and packed in a CXV-permeable manner in the packaging unit. The CO 2 -binding agent can be packaged in a cartridge or a bag made of paper or textile material. It is then possible, after opening the packaging of the aluminothermic mixture before the reaction, to remove the cartridge or the pouch containing the agent which has absorbed the carbon dioxide.
Die Verpackungseinheit für das alüminothermische Gemisch besteht im Regelfall aus einem Sack oder Beutel aus thermoplastischer Kunststoff-Folie, der durch Verschweißen in einfacher Weise geschlossen werden kann. Zur Erzielung höherer Festigkeit kann man auch eine Folie verwenden, welche insbesondere außenseitig mit Papier kaschiert ist.The packaging unit for the alüminothermal mixture usually consists of a sack or Bag made of thermoplastic plastic film, which is closed in a simple manner by welding can be. To achieve higher strength, you can also use a film, which in particular is lined with paper on the outside.
Als Folienmaterial haben sich insbesondere Polyäthylen-Folien einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,3 mm bewährt.In particular, polyethylene films with a thickness of about 0.1 to 0.3 mm have proven suitable as film material.
Das folgende Beispiel zeigt eine mögliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The following example shows a possible implementation of the method according to the invention.
Aus einem Schlauch aus Polyäthylen-Folie wird durch Querverschweißen ein Beutel von 20 cm Breite und 40 cm Länge gebildet. In diesen Beutel werden 10 kg eines aluminothermischen Gemisches aus Eisenoxid, Aluminiumgrieß, Feinstrahlgranalien und Manganpulver eingefüllt. Ein Beutel aus Baumwollgewebe mit den Abmessungen 5 · 5 cm, welcher 5 g Natronkalk enthält, wird zusätzlich eingelegt. Die in dieser Verpackungseinheit befindliche Luft wird nun durch Einblasen von CO2 entfernt und durch CO2 ersetzt. Anschließend wird der Beutel zugeschweißt und das alüminothermische Gemisch plattenförmig verteilt. Nach einigen Minuten hat sich die Folie so fest um das alüminothermische Gemisch gelegt, daß ein plattenförmiger, starrer Block entstanden ist. Dieser starre Block ist gut in Kisten zu verpacken und zu versenden. Auch nach einer Beobachtungszeit von mehreren Monaten erfolgt keine feststellbare Veränderung der Beschaffenheit des verpackten, starren Gemisches. Am Ort der Anwendung wird die Folie aufgeschnitten und der Beutel mit dem Natronkalk entnommen. Das Gemisch ist wieder rieselfähig und kann wie ursprünglich gemischt in den Gießtiegel geschüttet werden. Die alüminothermische Reaktion verläuft dadurch in der angestrebten Weise und führt zu Reaktionsprodukten definierter Menge und Zusammensetzung.A tube made of polyethylene film is transversely welded into a bag with a width of 20 cm and 40 cm long. 10 kg of an aluminothermic mixture of iron oxide, Aluminum grit, fine blasting granules and manganese powder filled in. A cotton fabric pouch with the Dimensions 5 x 5 cm, which contains 5 g of soda lime, is also inserted. The ones in this packaging unit Any air present is now removed by blowing in CO2 and replaced by CO2. Then the The bag is welded shut and the alüminothermal mixture is distributed in the form of a plate. After a few minutes the film is so tightly placed around the alüminothermal mixture that a plate-shaped, rigid block originated. This rigid block is easy to box and ship. Even after one Observation time of several months, there is no noticeable change in the nature of the packaged, rigid mixture. At the point of use, the film is cut open and the bag with the Soda lime taken. The mixture is free-flowing again and can, as originally mixed, into the Pouring the pouring pot. The alüminothermal reaction thus proceeds in the desired manner and leads to reaction products of a defined amount and composition.
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