CH297909A - Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen. - Google Patents

Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen.

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CH297909A
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Vaw Ver Aluminium Werke Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description


  Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen.    Von dem Futter von zum Schmelzen von  Metallen und Legierungen dienenden     Öfen     wird nebst bestimmten andern Eigenschaften  auch verlangt, dass dessen Bestandteile mit  dem zu schmelzenden Metall keine Verbin  dungen eingehen und dieses nicht verunrei  nigen. Da z. B. für     Induktionsöfen    fast  regelmässig     Auskleidungen        verwendet    werden,  die erst während dies Schmelzens -des     Metalles     gebrannt und,     gesintert    werden, müssen an  Stelle der als Futterbaustoff an sieh beson  ders geeigneten, aber erst, bei höheren Tempe  raturen sinternden Oxyde, wie Tonerde und  Magnesia, Gemische derselben mit.

   Kieselsäure  als Ofenfutter verwendet werden, die bereits  im Bereich der üblichen Schmelztemperaturen  der Metalle sintern.  



  Aber auch sowohl wegen ihrer guten me  chanischen und wärmeisolierenden Eigen  schaften als auch wegen ihrer guten Halt  barkeit. werden     hochkieselsäurehaltige    Steine,  z. B. Schamotte, in grossem Umfange zur Aus  mauerung von     Öfen    verwendet., in denen z. B.  Aluminium und     seine    Legierungen um  gesehmolzen werden sollen. Aus diesen Grün  den hat man es bisher in Kauf genommen,  dass     durch    eine Umsetzung zwischen dem ge  schmolzenen Metall und     der    Kieselsäure des  Futters eine allmähliche Umwandlung des  Mauerwerkes stattfindet und das im Ofen ein  geschmolzene Metall,     z.    B. Aluminium bzw.

    seine Legierungen, durch das infolge der     Re-           < Itiktion    gebildete 'Silizium     verunreinigt    wird.  So erfolgt z. B. beim     Schmelzen    von Alumi-         nium    und seinen Legierungen im Laufe der  Zeit ein Austausch des Kieselsäuregehaltes  des Futters zu immer tieferen Schichtendes  selben durch die bei der     Reduktion    der Kie  selsäure nach .der     Gleichung            4A1+3Si02=2.A120@+    3     Si       gleichzeitig     .entstehende        Tonerde.     



  Besonders störend macht sich diese Um  setzung dann bemerkbar, wenn eine Anreiche  rung des Siliziums - selbst in kleinsten Gren  zen - aus besonderen Gründen nicht. er- ,  wünscht ist. Das ist z. B. beim     -Guss    von als  Werkstoff für elektrische Leiter verwendetem  Aluminium der Fäll, bei dem der     ;Silizium-          geh-alt    den Betrag von 0;15     bzw.        0,201/a,    nicht  überschreiten :darf.

   Die erwähnte Anreiche  rung zwang nun bisher dazu, den Einsatz an       Hütt;enrohaluminium    so zu wählen, dass eine  Erhöhung des     Siliziumgehaltes    um etwa       0,021/o,    noch nicht die Brauchbarkeit der  Schmelze für     bestimmte    Zwecke beeinträch  tigte. 'Trotz dieser Vorsichtsmassnahme muss  ten jedoch beim Vergiessen von Aluminium  aus einem     8-to-Ofen    etwa 600 kg Restmetall  wegen zu starker Anreicherung an Silizium  während der Zeit des     Vergiessens    dieser Me  tallmenge abgegossen werden.  



  Von noch grösserer     Schädlichkeit    ist     .die     Umsetzung zwischen     Aluminium        und    Kiesel  säure     insbesondere    dann,     wenn    hochreines,  bei der     3@Schichten-Elektrolyse    gewonnenes  Aluminium mit Reinheitsgraden vom über       99,991/o    und     Siliziumgehalten    von etwa 0,001      bis     0,0021/o    umgeschmolzen werden soll.

   Der  durch die     SiO2-Reduktion    in das Metall ge  langende     Siliziumanteil    übersteigt dabei bei  weitem den     ursprünglich    im     Raffinademetall     vorhandenen Anteil.  



  Abgesehen von der Verunreinigung des  M     etalles    durch Silizium besitzt die erwähnte  Umsetzung noch folgende schwerwiegende  Nachteile: Infolge     Porosität.    der meisten kie  selsäurehaltigen Steine dringt das Metall in  die Poren des     Mauerwerkes    ein und setzt sich  dort. mit dem     Kieselsäureanteil    um. Es tritt  dadurch eine innige Verzahnung des     Metalles     und seiner Oxyde mit, dem     Mauerwerk    ein.  Diese     oxydische    Decke ist nur ausserordent  lich schwer :durch die Bedienungsmannschaft  zu entfernen.  



       Airs    diesen Gründen ist man daher viel  fach dazu übergegangen, Umschmelzöfen aus       Magnesitsteinen    aufzumauern. Wegen ihrer  hohen Wärmeleitfähigkeit und ihrer im Ver  gleich zu Schamotte geringeren     T'emperatur-          wechselbeständigkeit    hat. aber die Verwendung  dieser Steine beachtliche Nachteile.  



  Es wurde nun gefunden, dass sich die Re  duktion der Kieselsäure des Mauerwerkes me  tallurgischer Öfen durch das schmelzflüssige  Leichtmetall dadurch vermeiden lässt, dass vor  dem Schmelzen des Leichtmetalls in dem Ofen  Salze     eingesehmölzen    werden, die mit der Kie  selsäure des Ofenfutters durch das Schmelz  gut nicht     reduzierbare    und bei -der Tempera  tur des geschmolzenen Leichtmetalls nicht  schmelzende Verbindungen bilden. So kommen  z. B. für Öfen, in denen Aluminium oder des  sen Legierungen geschmolzen werden, die  Salze der Alkali- bzw.     Erdalkalimetalle    in  Betracht. Besonders eignet sich hierfür ein  Gemisch von Natrium- bzw.     Kaliumchlorid     und     Aluminiumfluoriden:,    z.

   B.     Kryolith.          Schmilzt    man dieses oder ähnliche .Salz  gemische in den Ofen ein, so     dringt.    die Salz  schmelze infolge ihrer geringen Oberflächen  spannung in. die     feinsten    Poren des Mauer  werkes bzw. der keramischen Masse ein. Da  durch, dass sich die Salzschmelze mit den Bau  stoffen des Futters an dessen heissesten Stel  len unter Bildung einer Schlacke     -umsetzt,       erfolgt eine völlige Abdichtung des Ofenfut  ters gegenüber der Metallschmelze.  



  Sollen neuzugestellte Öfen z. B. dem Um  schmelzen von     Reinstaluminüim    dienen, so  wird in den Öfen vor dem ersten U     mschmel-          zen    des     Metalles    das Salz bzw. das Salz  gemisch eingeschmolzen und diese Schmelze  nach erfolgter Schlackenbildung aus dem  Ofen abgegossen. Das Umschmelzen des       Reinstaluminiums    kann dann ohne Gefahr  einer     Siliziumaufnahme    des     Metalles    statt  finden.  



  Nach den Versuchsergebnissen der     An-          melderin    kann. die Behandlung des Ofen  mauerwerkes mit den Salzen aber auch erst  dann vorgenommen werden, wenn in dem  Ofen bereits durch längere Zeit Metalle oder  Legierungen geschmolzen worden sind, bei  denen eine     Siliziumaufnahme    aus dein Mauer  werk keine Rolle spielt,     und    in dem Ofen  nunmehr Metalle oder Legierungen geschmol  zen werden sollen, bei denen eine     Silizium-          aufna.hme    nicht stattfinden darf.

   Zufolge des       Einschmelzens    der Salze in dem Ofen lässt  sich das in die Poren     und    Kanäle eingedrun  gene,     siliziumhaltige    Metall der früheren  Schmelzungen, z. B.     siliziumhaltiges    Alumi  nium, aus diesen     verdrängen,    wodurch der  Salzschmelze die Möglichkeit gegeben ist,       schlackebildend    auf das Mauerwerk ein  zuwirken.  



  Das Einschmelzen dieser Salze wird am  besten bei solchen Temperaturen     vorgenom-          rnen,    bei denen die Bildung einer zähflüssigen  Schlacke eintritt. So wird das Einschmelzen  von Salzender Alkali- bzw.     Erdalkalimetalle     in zum Schmelzen von     Aluminium    oder Alu  miniumlegierungen dienenden Öfen zweckmä  ssig bei über der üblichen Arbeitstemperatur  des Ofens liegenden Temperaturen, am besten  bei 750 bis 850 , vorgenommen.  



  In einem erfindungsgemäss behandelten  und sich bereits zwei Monate im Betrieb be  findenden Ofen eingeschmolzenes Aluminium  zeigte keinerlei Anreicherung an Silizium.  Der Ansatz von     oxydischen    Krusten an der  Ofenwandung war ausserordentlich gering. s      Diese letzte Eigenschaft ist von beson  derer Bedeutung für den Aufbau von  Schmelzrinnen bei Induktionsöfen. Bekannt  lich verursacht die geringe Haltbarkeit dieser  Schmelzrinnen von     Niederfrequenz-Induk-          tionsöfen    immer noch aussergewöhnliche       Schwierigkeiten    beim Abgiessen des     Metalles.     Die Rinnen neigen häufig zum Reissen und  setzen sieh im Laufe der Zeit zu.

   Die Ursache  dieses     sogenannt.en        Wachsems    ist- zweifels  ohne die erwähnte Umsetzung des bisher aus  schliesslich aus kieselsäurehaltigen Massen be  stehenden     R.innenmaterials.    Werden diese       Sehmelzrinnen:    in der     vorstehend    geschilderten  Weise mit einem Salzgemisch behandelt., so  kann mit deren bedeutend höheren     Lebens-          (lauer    gerechnet. werden.  



  Um die Poren des keramischen Futters  von Tiegeln zum Schmelzen von Nichteisen  metallen durch Ausbildung einer     Kreiste    auf  der Innenseite des Tiegels zu schliessen, bat  man der feuerfesten Grundmasse eine grosse  Menge     gepulverten    Glases einverleibt, um  den Futterbaustoff zähflüssig zu machen.  Eine Umsetzung der Kieselsäure des Futters  mit     dem    Metall wird aber dadurch nicht ver  mieden., sondern infolge der bei diesem Ver  fahren     erfolgten    Anreicherung des Futter  baustoffes an Kieselsäure wird im Gegenteil  diese     L?msetzung    noch begünstigt-.

   Durch das  erfindungsgemässe Verfahren. wird aber nicht  nur eine Dichtung der beim Brennendes Fut  ters entstandenen Risse erreicht, sondern  auch die Umsetzung zwischen dem einzu  schmelzenden     !Metall    und der Kieselsäure des  Futters vermieden.  



  Schliesslich wurde für Tiegel zum     Scbmel.-          zen    von Aluminium und seine Legierungen  eine     Auskleidungsmasse    bekannt, die annä  hernd dasselbe spezifische Gewicht wie das  Aluminium haben soll und bei der Tempera  tur der geschmolzenen Masse in dien zähflüs  sigen Zustand übergeht. Diese     Auskleidungs-          masse    soll an die     Innenseite    des Tiegels ge  strichen werden, um den     Tiegelbaustoff    vor  dem Angriff des Aluminiums zu schützen.  Der     Tiegelbaustoff,    z. B.

   Eisen, soll mittels  der die genannten Eigenschaften besitzenden         Auskleidungsmasse        überzogen'-Lind    das Haf  ten dieses Überzuges auf mechanischem Wege ;  bewerkstelligt. werden. Die mit dem Alumi  nium bzw. seinen Legierungen in Berührung  stehende     Auskleidungsmasse    soll also kei  nerlei chemische Veränderung erleiden. We  gen der sieh beim erfindungsgemässen Ver  fahren abspielenden Vorgänge ist aber das  spezifische Gewicht. der in den     Schmelzofen     einzubringenden Salze im     Gegensatz    zu der  bekannten Arbeitsweise von keiner Bedeu  tung.

   Die     Einhaltung    dieser Vorschrift ist. c  jedoch bei dem bekannten Verfahren des  wegen unerlässlich, weil bei diesem eine     Ver-          schlackung    der Oberfläche des     'Tiegelbau-          stoffes    nicht. stattfinden soll.  



  Nach einem ferner noch     bekanntgeworde-    c       nen        Verfahren,        zum    Vorbereiten von     Induk-          tionsöfen    mit. kieselsäurehaltigem Futter für  das Schmelzen von Magnesium und seinen  Legierungen wird das Ofenfutter vor der  ersten     Sehmelzung    einer Behandlung mit     ge-        a          schmolzenem    Aluminium bis zur     Entkiese-          lung    unterworfen.

   Abgesehen davon, dass das  bekannte Verfahren bedeutend kostspieliger  arbeitet als das erfindungsgemässe, kann  ersteres dann nicht mehr mit Erfolg     ange-        i     wendet werden, wenn in dem vorzubereiten  den Ofen bereits Magnesium geschmolzen  wurde, an dessen     Siliziumgehalt    keine beson  deren Anforderungen gestellt werden, weil  das Aluminium im Gegensatz zu den Salzen a  nicht- in der Lage ist, das     siliziumhaltige     Magnesium aus den. Poren und Kanälen des       Ofenmauerwerkes    zu verdrängen.     Aueh    ist.

    keine Schlackenbildung mit dem     Ofenmauer-          werk    möglich, die dasselbe vor jedweder       Wechselwirkung    mit den einzuschmelzenden  Metallen schützt.  



  Das bekannte Glasieren der aus hochfeuer  festen Rohstoffen aufgebauten     'Zinkdestilla-          tionsgefässe    bezweckt, das     Hindurchdringen    9  der Zinkdämpfe durch die     Muffelwand    zu  verhüten, solange die Muffel zu Anfang ihrer  Inbetriebnahme noch porös ist. Dieses in sei  nem Wert. übrigens sehr bestrittene Verfah  ren, wonach stark kieselsäurehaltige     Rohstoffe    9       zur    Herstellung der Glasur     verwendet    wer-      den, hat     ans    diesen     Gründen    nichts mit dem  erfindungsgemässen gemein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Schmelzen von Leicht metallen in Öfen mit kieselsäurehaltigem Futter, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schmelzen des Leichtmetalles in dem Ofen Salze eingeschmolzen werden, die mit der Kie selsäure des Ofenfutters durch das Schmelz gut nicht reduzierbare und bei der Tempe ratur des geschmolzenen Metalles nicht schmelzende Verbindungen bilden. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch zum Schmelzen von Aluminium oder Aluminium legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Salze bei einer Temperatur von \T50 bis 850 eingeschmolzen werden. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Alkalimetallsalz verwen det wird. 3. Verfahren. nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von Alkalimetallsalzen ver wendet wird. . Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Erdalkalimetallsalz ver wendet wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von Erdalkalimetallsalzen verwendet wird. 6.
    Verfahren nach Patentanspriieh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein (xemiseli aus Natriumehlorid und we nigstens einem Aluminiuniflitoricl- verwendet wird. . 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Natriumehlorid und Kri olitli verwendet wird. B.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Kaliumehlorid und we nigstens einem Aluminiuirifluoricl verwendet wird. 9. Verfahren nach PatentansprLteh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Kaliumehlorid und Krpolith verwendet wird.
CH297909D 1944-10-27 1944-10-27 Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen. CH297909A (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2424497A1 (fr) * 1978-04-27 1979-11-23 Verstraelen F Procede de coulage d'aluminium ou d'alliages d'aluminium dans un four a induction a creusets
EP0087762A1 (de) * 1982-02-26 1983-09-07 Gienanth-Werke Hochstein AG Verfahren zur Verbesserung der Haltbarkeit feuerfester Zustellungen von metallurgischen Öfen
CN113845308A (zh) * 2021-11-12 2021-12-28 武汉科技大学 一种低成本微晶玻璃的制备方法

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