<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Entfernen suspendierter Oxyde aus geschmolzenem Metall
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von geschmolzenem Metall zum Entfernen von Ver- unreinigungen aus diesem. Sie ist besonders geeignet für die Behandlung aller geschmolzenen Metalle, aus denen suspendierte Oxyde entfernt werden sollen, wie z. B. Aluminium und dessen Legierungen, Ma- gnesiam und dessen Legierungen, Kupfer und dessen Legierungen und Eisen und dessen Legierungen, ein- schliesslich Stahl. Sie ist insbesondere wertvoll für die Behandlung von Aluminium und Magnesium und deren Legierungen und wird deshalb unter besonderer Bezugnahme auf diese Metalle beschrieben.
Es ist bekannt, dass bei der Herstellung von Blechen und Bändern aus Aluminium, Magnesium oder deren Legierungen, infolge des Auftretens von Blasen und andern Oberflächenschäden beträchtliche
Schwierigkeiten bestehen. Diese Blasen, welche auf den Blechen während des Ausgluhens und Walzens auftreten, sind vermutlich auf Wasserstoff-und/oder Oxydeinschlüsse zurückzuführen, wobei im allge- meinen angenommen wird, dass Wasserstoff in Verbindung mit Oxydeinschlüssen die Hauptursache für die Blasenbildung darstellt.
Es wurde nun gefunden, dass die Blasenbildung auch dann verhütet werden kann, wenn keine Massnahrr. en zur Entfernung von Gasen aus der Schmelze getroffen werden, vorausgesetzt, dass der Oxydgehalt des Metalles wesentlich reduziert wird. Es ist jedoch äusserst schwierig, wenn nicht unmöglich, die suspendierten Oxyde aus den Metallen durch die übliche oberflächliche Flussmittelbehandlung zu entfernen, und es ist ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Einrichtungen zu schaffen, um suspendierte Oxyde aus geschmolzenen Metallen zu entfernen.
Die österr. Patentschrift Nr. 159795 beschreibt ein Verfahren zum Umschmelzen und Raffinieren von Leichtmetallabfallen, bei welchem Aluminiumabfälle in einem Trommelofen geschmolzen werden, durch dessen besondere Ausbildung bewirkt wird, dass das geschmolzene Metall wiederholt durch eine Flussmittelschicht hindurchgeht, die ebenso wie das Metall in Bewegung ist.
Infolge des wiederholten Durchganges des Metalles durch die gleiche Flussmittelschicht besteht bei diesem Verfahren die Gefahr, dass eine Flussmittelverunreinigung des behandelten Metalles erfolgt. Ausser- dey mus bei diesem älteren Verfahren sowohl das Flussmittel als auch das Metall nacheinander über die Zwischenwände fliessen. Dies kann dazu führen, dass in dem Zeitraum, in welchem das Flussmittel abfliesst und vorher, eine Rückoxydation des Metalles erfolgt.
Die brit. Patentschrift Nr. 504, 930 verwendet im Rahmen des dort beschriebenen Verfahrens flüssige Schlacke, die mit einem Bad aus geschmolzenem Flussmittelsalz nicht zu vergleichen ist. Die Schlacke, die als Nebenprodukt in ungeheuren Mengen anfällt, ist ausserordentlich billig und kann deshalb nach Gebrauch weggeworfen werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von geschmolzenem Metall mit einem geschmolzenen, als Flussmittel dienenden Salz, welches jedoch nicht fliesst, sondern sich im Aufnahme- gefäss in Ruhe befindet. Das erfindungsgemässe Verfahren hat den unmittelbaren und wesentlichen Vorteil, dass alle mit der Regelung und Aufrechterhaltung eines Stromes von geschmolzenem Salz verbundenen Schwierigkeiten ausgeschaltet werden und dass die erforderliche Einrichtung demgemäss wesentlich vereinfacht werden kann.
<Desc/Clms Page number 2>
Das Verfahren zur Entfernung suspendierter Oxyde aus geschmolzenen Metallen gemäss der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass das geschmolzene Metall durch ein in Ruhe befindliches geschmolzenes Salzgemisch hindurchgeleitet wird, das in der Lage ist, die suspendierten Metalloxyde zu lösen, an sich zu binden und zurückzuhalten.
Es hat sich gezeigt, dass beispielsweise durch die Anwendung dieses Verfahrens der Oxydgehalt einer geschmolzenen Aluminiumlegierung, die bis zu 35 cm3 Wasserstoff je 100 g geschmolzenes Metall enthält, so reduziert werden kann, dass das zu Blechen oder Bändern gewalzte Metall Endprodukte ergibt, die vollkommen frei von Blasen oder andern Oberflächenschäden sind.
EMI2.1
der einen Teil des Ofens bildet, durchgeführt werden kann, wird es vorzugsweise in einem vorgeheizten
Behälter, der mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist, vorgenommen.
Die Erfindung befasst sich ferner mit Ausführungsformen von Einrichtungen, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sind.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen solcher Einrichtungen veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Einrichtung im Längsschnitt mit einer einzigen Kammer zur Durchführung eines einstufigen
Verfahrens. Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Einrichtung mit mehreren Kammern für ein mehrstufi- ges Verfahren. Fig. 3 zeigt im Grundriss eine Ausführungsvariante der Einrichtung gemäss Fig. 2. Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Einrichtung mit Wehren. Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch eine Einrichtung, die nach dem Herdprinzip ausgebildet ist. Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene, axonometrische Ansicht einer Einrichtung inSpiralform. Fig. 7 ist ein Schnitt durch die Einrichtung nach Fig. 6. Fig. 8 zeigt eine
Vorrichtung mit einer Verteilerplatte, Fig. 9 ist eine Ausführungsvariante der Einrichtung gemäss Fig. 8.
Fig. 10 zeigt eine Einrichtung. die zur gleichzeitigen Entgasung der Schmelze dient, Fig. 11 zeigt eine
Ausführungsform der Einrichtung gemäss Fig. 10.
In allen Figuren ist die Bewegungsrichtung der Metallschmelze durch Pfeile angedeutet.
In Fig. 1 ist eine einfache Ausführungsform einer solchen Einrichtung dargestellt, die einen Behälter
1 mit einer Ablenkplatte 2 aufweist. Im Sinne des Pfeiles wird geschmolzenes Material 4 kontinuierlich zugeführt, das durch die Schichte 3 des als Flussmittel dienenden Salzes und sodann unter der Ablenkplatte 2 hindurchgeht, worauf es beim Auslass 5 abfliesst.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Einrichtung mit mehreren Kammern, die im Prinzip aus meh- reren in Serie miteinander verbundenen Elementen gemäss Fig. 1 bestehen. Sie besitzt einen mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen Behälter 1, der nach oben ragende Wehre 6 und dazwischen nach unten gerichtete, nicht bis zum Boden des Gefässes reichende Ablenkwände 2 aufweist. Im Betrieb wird der Einrichtung zunächst so viel Metallschmelze 4 zugeführt, dass diese das Niveau des unteren Randes der Ablenkplatte 2 erreicht : In jeder der von den Wehren 6 und den Ablenkplatten 2 gebildeten Abteilungen wird eine Schichte 3 aus geschmolzenem Salzgemisch gebildet. Hierauf wird weitere Metallschmelze dem Gefäss zugeleitet, die, da sie dichter ist als das geschmolzene Salzgemisch 3, durch dieses absinkt und in der nächsten benachbarten Abteilung aufsteigt.
Wenn sie den oberen Rand eines Wehres 6 erreicht, fliesst sie in die nächste mit Salz gefüllte Abteilung über, welcher Vorgang sich in allen Abteilungen so lange wiederholt, bis das Metall bei der Stelle 5 aus dem Gefäss abläuft. Auf diese Weise geht die Metallschmelze durch das Gefäss hindurch und wird von den suspendierten Oxyden gereinigt, während das geschmolzene Salz in den einzelnen Abteilungen zurückbleibt und nicht von einer in die andere itbertreten kann.
In Fig. 3 ist ein Doppelbehälter der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform dargestellt, dessen beide Hälften durch eine Trennwand 7 voneinander geschieden sind. Die übrigen Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. 2. Diese Bauart hat den Vorteil, dass ein längerer Weg für die Behandlung des geschmolzenen Metalles vorhanden ist, und vermindert den Verbrauch an Wärme, die in allen Fällen zugefülut werden muss, um das Metall und das Flussmittel in geschmolzenem Zustand zu erhalten.
Die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung besteht aus dem Behälter 1 mit mehreren Wehren 8. Die Metallschmelze 4 fliesst über die Wehre durch eine Schichte 3 des als Flussmittel dienenden Salzes und tritt schliesslich bei dem Auslauf 5 aus dem Gefäss aus.
Fig. 5 zeigt eine Einrichtung mit einer geneigten Fläche für den Ablauf des geschmolzenen Metalles, die hier als Einrichtung von der"Herdtype"bezeichnet wird. Sie besteht aus einem Behälter 1 mit einem schrägen Boden 9 und einer Ablenkwand 2 am Ende des Behälters, in der Nähe des tiefsten Punktes des schrägen Bodens. Die Oberfläche des schrägen Bodens ist mit Unebenheiten oder Strombrechern 10 versehen. Die Metallschmelze wird im Sinne des Pfeiles zugeführt und fliesst durch das Flussmittel längs des schrägen Bodens 10 unter der Ablenkwand 2 hindurch und durch den Auslass 5 ab.
<Desc/Clms Page number 3>
Die in Fig. 6 gezeigte Einrichtung arbeitet auch nachdem Prinzip des schrägen Bodens gemäss Fig. 5, bietet jedoch einen bogenformigen Weg für die Metallschmelze. Fig. 7 ist ein Schnitt durch diese Ein- richtung, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist. Sie besteht aus einem Behälter 11 aus feuerfestem Material, der innerhalb eines ähnlichen Mantels 12 im Inneren eines Metallgehäuses 13 angeordnet ist. Eine Heizeinrichtung 14 ist vorgesehen, um den Mantel 12 zu beheizen. Im Inneren des Behälters 11 ist eine Wendeltreppe 18 angeordnet, die bei einem Durchlass 15 endet, der zu einem Abflusskanal 16 führt. Beim oberen Ende der Wendeltreppe mündet der Zuführungs- kanal 1 7.
Im Betrieb wird der Behälter 11 mit geschmolzenem Flussmittel gefüllt und die Metallschmelze durch den Kanal 17 zugeführt. sise fliesst durch das Flussmittel längs der Wendeltreppe nach unten, gelangt durch den Durchlass 15 in den Kanal 16, durch welchen sie aus der Einrichtung abfliesst. Während des
Durchlaufes durch die Einrichtung fliesst das Metall durch das geschmolzene Flussmittel und kommt mit diesem in enge Berührung. Die Wendeltreppe 18 kann auch durch eine gerippte, schraubenförmige Herd- platte ersetzt werden, wenn eine grössere Turbulenz des Metalles erforderlich ist.
Die Einrichtung gemäss Fig. 8 besteht aus einem Behälter 1 mit einer Verteilerplatte 19 und einer ! Ablaufleitung 20 für das geschmolzene Material. Die Metallschmelze 4 wird der Einrichtung durch eine
Leitung 21 zugeführt, fällt auf die Verteilerplatte 19 und wird dadurch gezwungen, in verteilter Form durch die Schicht 3 des Flussmittels hindurchzugehen.. Das behandelte Metall verlässt die Einrichtung durch die Leitung 20.
Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 8 ist an Stelle der Ab- leitung 20 eine Ablenkwand 2 und eine Austrittsöffnung 5 vorgesehen. Das geschmolzene Metall fliesst unter der Ablenkplatte 2 hindurch und bei dem Auslass 5 ab.
Die Verteilerplatte 19 kann bei der Einrichtung gemäss Fig. 8 und 9 eine ebene Platte mit kreisför- migem oder rechteckigem Umriss oder auch konkav oder konvex sein in bezug auf die Oberfläche des Be- hälters. Sie kann ferner geriffelt oder mit Kanälen versehen sein, um eine gleichmässige Verteilung der auf sie fallenden Metallschmelze 7. erzielen.
Fig. 10 zeigt eine abgeänderte Ausbildung der Einrichtung nach Fig. 1, bei welcher Mittel vorge- sehen sind, um eine gleichzeitige Entgasung des Metalles durchzuführen. Sie besteht aus den Bestandtei- len der Einrichtung gemäss Fig. 1 zuzüglich eines nach unten gerichteten Rohres 22, durch welches ein
Entgasungsmittel, z. B. Chlorgas, im Sinne des Pfeiles zugeführt werden kann. Das Gas perlt dann durch das geschmolzene Metall.
Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 11 wird das Entgasungsgas im Sinne der Pfeile durch Löcher 23 im Boden des Behälters 1 zugeführt.
Es ist wesentlich, dass bei allen dargestellten Einrichtungen das geschmolzene Metall gezwungen ist, durch das geschmolzene. Flussmittel hindurchzufliessen, wodurch es mit diesem in eine sehr enge Berüh- rung kommt.
Jede Salzmischung, die fähig ist, die suspendierten Oxyde an sich zu reissen, kann verwendet werden.
Insbesondere eignen sich dazu Salzmischungen, die Kaliumchlorid, Natriumkryolith, Natriumchlorid und andere Salze enthalten, welche die Oxydoberflächen lösen, und es wurde gefunden, dass durch die Verwen- dung solcher Mischungen ein besonders hoher Wirkungsgrad bei der Ausscheidung der Oxyde erreicht wer- den kann.
Das Verfahren wird vorzugsweise während des Überlaufes des geschmolzenen Metalles vom Ofen zur
Form oder zum Gesenk durchgeführt, in welcher oder welchem es abkuhlt, und eignet sich daher beson- ders zur kontinuierlichen Behandlung von fliessendem Metall.
Beispiel : Die Einrichtung gemäss Fig. 2 wurde mit einem geschweissten Stahlmantel ausgebildet, der mit einer Aluminasilika-ALskleidung versehen war. Eine Aluminiumcharge wurde eingefuhrtund da- nach wurden die verschiedenen Abteilungen mit einer Mischung aus folgenden geschmolzenen Salzen ge- füllt :
EMI3.1
<tb>
<tb> Natriumchlorid <SEP> 41%
<tb> Kaliumchlorid <SEP> 53%
<tb> Natriumfluorid <SEP> @%a, <SEP>
<tb>
wobei eine Gesamtmenge von 350 kg eingebracht wurde. Durch die Einrichtung wurde eine Gesamtmenge von 100 t geschmolzenen Aluminiums durchgeleitet. Das aus dem Behälter austretende Aluminium wurde zur Herstellung von Aluminiumblech verwendet und es zeigte sich, dass das so hergestellte Blech vollkommen frei von Oberflächenschäden, Blasen u. dgl. war.
Eine Analyse des im Behälter zurückgebliebenen Salzgemisches ergab, dass es 25 Gew.-* Aluminiumoxyd enthielt, welches aus dem geschmolzenen Aluminium ausgeschieden worden war, während dieses durch den Behälter hindurchlief.
<Desc/Clms Page number 4>
Andere geeignete Salzmischungen sind solche, die bei der Arbeitstemperatur geschmolzen sind und die z. B. Tonerde lösen, wie bispielsweise Mischungen von Fluoriden und Chloriden von Alkali-und
Erdalkalimetallen, die mit geringem Feuchtigkeitsgehalt erhältlich sind.
Das Verfahren gemäss der Erfindung hat zahlreiche Vorteile gegenüber den üblichen Verfahren zur
Entfernung von Oxyden, bei welchen es in der Regel notwendig ist, das Metall über Zeiträume von mehre- ren Stunden in geschmolzenem Zustand zu erhalten, um den Oxyden die Möglichkeit zu geben, sich von dem Metall zu trennen, und die trotzdem keine vollständige Entfernung der Oxyde bewirken.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist keine Lagerung des Metalles notwendig und es werden daher wesentliche Ersparnisse an Wärme und andere wirtschaftliche Vorteile erzielt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren Kehricht vom Hüt- tenboden und ölige Abfälle aus den Arbeitsräumen, die bisher im Abfallofen in Ingots gegossen und dann neuerlich geschmolzen wurden, verwendet werden können, um erstklassiges Material nur durch Schmel- zen desselben auf die übliche Weise und durch Behandlung des geschmolzenen Metalles nach dem Ver- fahren gemäss der Erfindung zu erhalten.
Wegen dieser Vorteile kann der Ausstoss in der Regel durch Anwendung des erfindungsgemässen Ver- fahrens verdoppelt werden.
Obwohl im Vorstehenden nur von der Entfernung von Oxyden aus geschmolzenem Metall gesprochen worden ist, kann in gewissen Fällen das Verfahren auch verwendet werden, um gelöste Gase, z. B. Wasserstoff, zu entfernen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Entfernen suspendierter Oxyde aus geschmolzenem Metall durch Behandlung desselben mit einem Salz als Flussmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Metall durch ein in Ruhe befindliches geschmolzenes Salzgemisch hindurchgeleitet wird, das in der Lage ist, die suspendierten Metalloxyde zu lösen, an sich zu binden und zurückzuhalten.