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Sämtliche Metalle oder die in der Metallurgie auf thermischem Wege hergestellten Legierungen weisen Einschlüsse. Schlacken und Verunreinigungen auf, die entweder aus chemischen Reaktionen (z. B. Oxyde und eingeschlossene Gase bei Stählen), aus dem Ganggestein der Mineralien oder aber aus
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auf, so dass die Feinheit ihrer Partikel ein Aufsteigen zur Oberfläche des zähen Bades verhindert. Während des Schmelzens liegen diese Metalle in den Schmelztiegeln oder-pfannen mehr oder weniger in Schichten übereinander, so dass sie beim Ausfliessen veränderliche Zusammensetzungen zeigen.
Massgebend für die Güte metallurgischer Produkte ist nicht nur die Homogenität des Erzeugnisses, sondern auch der kristallinische Aufbau, der sämtliche Eigenschaften weitestgehend beeinflusst. Es ist bsskannt, dass die Aufbaukristalle von grösseren Ausmassen sowie die im Überschuss vorhandenen
Bestandteile, die sich vor dem Erstarren niederschlagen, Keimzellen für die Kristallisation bilden, die im Verlauf der späteren Erstarrung die Ausmasse der Kristalle dieser Bestandteile übermässig vergrössern.
Im Gegensatz dazu kristallisiert eine homogene Lösung, deren Bestandteile nicht im Überschuss vorliegen, durch ein selbsttätiges Keimen zu einem sehr dichten Gefüge, was sich für die Eigenschaften des Metalls überaus günstig auswirkt.
Die genannten nachteiligen Vorgänge in der Kristallisation, die sich aus den Verhältnissen bei der Metallverarbeitung ergeben, können durch eine spätere Behandlung nicht mehr beseitigt werden, es sei denn, dass bei dieser Behandlung die Temperatur über diejenige der vorhergehenden Behandlung erhöht wird. Es ist ferner klar. dass, wenn eine bestimmte, sehr geringe Menge von Verunreinigungen zugelassen wird. diese weit weniger schädlich sind, wenn sie in möglichst weitgehender Verteilung vorliegen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von geschmol- zenem Metall, die bei sämtlichen Metallen und Metallegierungen von ähnlichem spezifischem Gewicht wie die Metalle anwendbar sind, die auf thermischem Wege hergestellt oder einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Das Reinigungsverfahren hat folgende Wirkungen :
1. Die Homogenisierung der Mischungen, bestehend aus bezüglich des Gewichtes homogenen Elementen, die allgemeine Homogenisierung der kristallinischen Struktur dieser Elemente oder die gleichmässige Verteilung der Zusätze, die man gegebenenfalls mit der Legierung vor oder während des Reinigungsprozesses nach Wunsch zur Reaktion bringen kann, in der gesamten Legierungsmasse.
2. Die Abscheidung von gasförmigen flüssigen oder selbst festen Einschlüssen sowie von solchen Teilehen, von denen die Legierung bei den chemischen und physikalischen Bedingungen der Behandlung übersättigt sein würde, oder im allgemeinen von sämtlichen Teilchen geringeren spezifischen Gewichts, die man gewöhnlich mit Schlacke bezeichnet, sowie die Abscheidung chemischer Reaktionsprodukte, die aus Zusätzen stammen, welche gegebenenfalls vor oder während des Reinigungsprozesses zugefügt worden sind.
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3. Das Ansammeln oder Anhäufen der Teilchen von gleicher Art, wie diese Schlacke, und im allgemeinen von leiehteren Teilchen, die, wie in Punkt 2 gesagt, bereits abgeschieden sind.
4. Die Intensivierung und restlose Durchführlng sämtlicher ehemischer Reaktionen, die in der Legierung normalerweise unter den physikalischen und chemischen Bedingungen der Behandlung vor I sich gehen sollten, und im besonderen aller Reaktionen,, die sich aus den allfälligen Zusätzen ergeben, die vor oder während der Reinigung erfolgen.
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Vorrichtung aus einer oder mehreren Leitungen, die sich in Umdrehung befinden und von dem zu reinigenden Metall oder der Legierung durchflossen werden, wobei das Metall oder die Legierung sich während der gesamten Dauer der Reinigung im Schmelzfluss befindet.
Eine oder mehrere dieser Leitungen, aber nicht notwendigerweise alle, führen eine Drehbewegung um ihre Achse aus, so dass das Metall sieh
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Diese Leitungen können zylindrisch oder konisch oder aus einzelnen Kegelstumpfen und Zylindern zusammengesetzt oder nach beliebigen Umdrehungskörpern so geformt sein, dass der Ausfluss des Metalls in Richtung der Achsen der Leitungen unter Berücksichtigung der Schleuderwirkung mit verschiedener
Geschwindigkeit und Schichtstärke erfolgt, jedoch entsprechend den bei der Behandlung der Legierung angestrebten Ergebnissen und der Ausflussmenge des geschmolzenen Metalls.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit der einzelnen Kegelstumpf teile kann verschieden sein, der eine kann sieh in umgekehrter Richtung wie der andere drehen. Die Neigungen der Achsen der verschiedenen
Kegelstumpf teile können gleichfalls verschieden sein. Sie werden jeweilig von der festgesetzten Durchflussdauer mit Berücksichtigung ihrer Querschnitte, Lingsprofile und Umdrehungsgeschwindigkeiten bestimmt. Um in jedem Falle einen jeden Kegelstnmpfteil der Leitung nicht nur der angestrebten Wirkung, sondern auch den unvermeidlichen Schwankungen in der Durchflussmenge anzupassen, muss die Um- drehungsgeschwindigkeit und die Richtung seiner Achse entsprechend geändert werden.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als Schnitt durch eine konische Leitung dargestellt, die sich um ihre Achse dreht.
Es bezeichnet 1 die Reinigungszentrifuge in Form einer konischen Rohrleitung, die mit feuerfestem Futter ausgekleidet ist und sich mit den Laufflächen 8 auf von Trägern 10 getragenen Kugeln 9 abstützt und mit einem Zahnkranz 6 ausgerüstet ist, der durch ein Zahnrad 7 angetrieben wird, das auf der Achse eines Elektromotors 5 oder eines andern geeigneten Antriebsmotors aufgekeilt ist. Bei 3 ist der Zuführungskanal für das geschmolzene Metall angedeutet. Ein fester Trichter 2 sammelt das Metall am Ausfluss der Leitung 1 und führt es in den Abflusskanal 4.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur eine einzige Leitung 1 dargestellt, aber es ist denkbar, dass der Aufschlusskanal4 als Zuführungskanal für eine weitere Leitung von gleicher oder unterschiedlicher Form und Neigung dient. Die Leitungen, die vorteilhaft im Querschnitt die Form eines Paraboloids besitzen, befinden sich gleich im Anschluss an den Ausfluss des Hochofen, Schmelzofen od. dgl.
Beim Zuführen des geschmolzenen Metalls, welches kontinuierlich oder mit Unterbrechung zu einem oder mehreren kegelförmigen rotierenden Rohren erfolgt, wird das Metall von diesen plötzlich mitgerissen und in schnelle Umdrehung versetzt, u. zw. in entgegengesetzter Richtung gegenüber der vorherigen.
Dieses plötzliche Mitreissen bewirkt ein kräftiges Umrühren des Metalls, wodurch folgende Wirkungen erzielt werden : (i) die Homogenisierung der bezüglich des Gewichtes homogenen Elemente, welche den reinen Teil der Legierung bilden, b) die homogene Verteilung der allfälligen Zusätze, e) die restlose Durchführung sämtlicher chemischer Reaktionen, die in dem Metall normalerweise unter den chemischen und physikalischen Bedingungen der Behandlung vorsieh gehen sollen, sowie aller Reaktionen, die sich aus den allfälligen Zusätzen ergeben, d) die allgemeine Homogenisierung der kristallinischen Struktur durch die Zerstörung des groben Kristallgefüges.
Der Zufluss, die Umdrehungsgeschwindigkeit sowie die Dauer des Durchflusses bestimmen sich nach dem behandelten Metall in der Weise, dass sich die eingeschlossenen Gase und in der Legierung eingeschlossenen Fremdkörper, sowie die Teilchen von verschiedenem spezifischem Gewicht, die im beschränkten Umfange gelöst sind und mit denen die Legierung übersättigt ist, in konzentrischen Schichten an der Innenwand des Rotationskörpers abscheiden. Die Behandlungsdauer und die Schichtdicke sind bei den einzelnen Leitungen verschieden und werden bestimmt durch den Eintritt der oben angeführten Abseheidungen, sowie durch die Häufung der Teilchen von gleichen oder ähnlichen Eigenschaften der Schlacke und leichteren Elemente, die bereits aus dem spezifisch schwereren Teil der Legierung abgeschieden sind. Die Neigung der Achsen, die Durchmesser bzw.
Durchtrittsquerschnitte und die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Leitungen werden der Eigenart des Metalles oder der Legierung und der Ausflussmenge angepasst, von der die Behandlungsdauer und die veränderliche Schicht dicke des Ausflussstrahles abhängig sind.
Um die Umdrehungsgeschwindigkeit vergrössern zu können ; ist es wesentlich, dass die Neigung der Achse der Leitung vergrössert und die des Kegels steiler gewählt wird.
Die oben beschriebenen Wirkungen müssen nicht in der Zeit und dem Raum aufeinanderfolgen, sondern bestimmte Wirkungen können auch zugleich eintreten. Sie brauchen auch nicht notwendiger-
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weise in der oben angegebenen Reihenfolge einzutreten und schliesslich können sie in einzelnen Abschnitten erzielt werden, u. zw. entweder in mehreren nacheinander geschalteten Vorrichtungen mit oder ohne
Unterbrechung der Behandlung zwischen zwei Vorrichtungen, oder in einer einzigen Leitung. die ent- sprechend geformt und bemessen ist.
Die angeführten, verschiedenen Wirkungen können gegebenenfalls durch einen chemischen Zusatz beschleunigt werden, welcher vor oder während des Duchganges durch eine oder mehrere Leitungen beigegeben wird, beispielsweise durch Zusatz von entschwefelnden Mitteln, wie kohlensaurem Natron, oder von desoxydierenden Mitteln, wie Aluminium, oder einfach von Zuschlägen, wie Giessereisand, oder auch durch eine physikalische oder thermische Behandlung, wie durch Umriihren oder Überhitzen, um die abzuscheidenden Teile in eine solche Form überzuführen, dass ihre Abscheidung, Anhäufung oder Reinigung sich besser ausführen lässt.
Die Erfindung sieht das getrennte Auffangen des gereinigten Metalls und seiner Schlacke einmal im Anschluss an die Behandlung, ferner im Falle der unterbrochenen Behandlung zwischen zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungsstufen vor.
Die Aufzählung der Wirkungen, die sich aus dem Zentrifugieren beim Durchgang durch die Reinigungsvorrichtung ergeben, ist nicht vollständig. Die Vorrichtung kann folglich auch für andere Zwecke verwendet werden ; wie beispielsweise zu Änderungen der metallurgischen Eigenschaften des Metalls.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Reinigen von Metallen oder Legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass man das geschmolzene Metall eine oder mehrere Leitungen, die eine schnelle Drehbewegung ausführen, durchfliessen lässt.
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