Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren; zur Be handlung von Metallschmelzen mit gasabgebenden Stoffen.
Es ist bekannt, bei der Behandlung von flüssigen Metallen im Giessereibetrieb einen Behandlungsstoff in Form von Tabletten oder Briketts in das Metall einzuführen, die derart beschaffen sind, dass sie in der Schmelze ein Gas entwickeln, das die gewünschte Behandlung des. Metalls ergibt.
Es ist auch bekannt, dass geschmolzene Metalle dazu neigen, Gase einzuschliessen und/oder uner wünschte Gase zu lösen. So können geschmolzenes Aluminium und: seine Legierungen Wasserstoff ein schliessen oder lösen. Bei der Erstarrung neigen die eingeschlossenen oder gelösten Gase dann dazu, kleine Hohlräume in dem erstarrten Metall zu bil den, wodurch die physikalischen Eigenschaften des Metalls in unerwünschter Weise beeinflusst werden.
Es ist daher wichtig, das geschmolzene Metall einer sogenannten Entgasungsbehand-lung zu unterziehen; ein übliches derartiges Behandlungsverfahren besteht darin, der Schmelze einen Stoff zuzusetzen, der in der Schmelze ein Gas entwickelt, das dann bei sei nem Durchtritt durch das Metall die eingeschlosse- nen oder gelösten Gase mit sich reisst.
Typisch für diese Behandlung ist die Verwendung von Hexachlor- äthan, das bei Temperaturen von Metallschmelzen in ein Gas übergeführt wird; welches diese mitreissende Wirkung ausübt. _ Gaserzeugende Stoffe können auch zur Entfer nung von unerwünschten Metallen aus geschmolze nen Metallgemischen verwendet werden. So kann Magnesium aus Aluminium mit Hilfe von Chlor ent fernt werden, das durch Einführen von Hexachlor- äthan in die Schmelze erzeugt wird.
In ähnlicher Weise kann Aluminium aus Legierungen auf Kup ferbasis, wie Messing oder Bronze, mit Hilfe von Sauerstoffgas entfernt werden, das in Form einer Tablette aus Gemischen von oxydierenden Stoffen eingeführt wird.
In bestimmten Fällen ist es erwünscht, Gas in flüssige Metalle einzuführen, die beim Spritzguss ver wendet werden, um der Schwindung und Wärme rissen entgegenzuwirken.
Wasserstoff, der hierzu ver wendet wird, wird gewöhnlich: in Form von, Wasser dampf mit Hilfe von Briketts. oder Tabletten aus un schädlichen chemischen Salzen eingeführt, die grbsse Mengen an Kristallisationswasser enthalten, z. B. Borax.
Es wurde nun gefunden, dass die Wirksamkeit einer solchen Behandlung wesentlich gesteigert wer d 'kann, wenn dafür Sorge getragen wird, dass das en ZD Gas nicht in Form von verhältnismässig wenigen gro ssen Blasen, sondern in Form von vielen kleinen Blasen erzeugt wird.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,. dass der Schmelze Briketts zugesetzt werden, welche einerseits einen gasabgebenden Stoff enthalten und anderseits so zusammengesetzt sind, dass sie in der Schmelze bei der Gasabgabe einen festen porösen Körper bilden..
Auf diese Weise kann das entwickelte Gas in Form von kleinen Blasen in die Schmelze gelangen. Kleine Blasen steigen. langsamer als grosse Blasen in der Metallschmelze hoch und, ermöglichen daher eine wirksamere Behandlung, weil sie während längerer Zeit mit der Schmelze in Berührung bleiben und eine grössere Ges.amtberührungsfläche mit der Schmelze ergeben können.
Wenn das spezifische Gewicht des inerten Füll stoffes so hoch ist, dass das, spezifische Gewicht des Briketts grösser als das spezifische Gewicht der Metall schmelze ist, z. B. um 0,2 oder 0,3 grösser, sinkt das Brikett von selbst in die Schmelze ein. Derartige ge- eignete Stoffe sind z. B: Zirkoniumsilikat und Ba riumsulfat.
Wenn dagegen das spezifische Gewicht nicht so hoch ist, däss das Brikett in der Schmelze niedersinkt (selbstsinkend), muss es unter die Oberfläche der Schmelze getaucht werden.
Wenn das Brikett nicht selbstsinkend sein muss, kann ein leichterer Stoff, wie gemahlene Schamotte, die sehr billig ist, -als Füllstoff verwendet werden. Es können aber auch andere Füllstoffe Verwendung fin den, z. B. Sand, Sillimanit, Magnesit und Natrium chlorid. Der Gewichtsanteil des Füllstoffes kann in weiten Grenzen schwanken und einen wesentlichen Teil der Gesamtmasse bilden, z.
B. bis zu 90 Gew.O/o, gewöhnlich 30 bis 80 Gew.1/a. So stellt ein Gemisch aus 40 bis 60% gemahlener Schamotte,
einer klei- nen Menge eines sinternden Salzes und Rest Hexa- chloräthan ein sehr wirksames und trotzdem relativ viel billigeres Entgasungsmaterial als Hexachloräthan allein dar.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, einen Füll stoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, weil es.in diesem Fälle länger dauert, bis das Brikett zerfällt, da der Wärmefluss nach. der Mitte des Bri ketts hin verzögert wird. Feuerbeständige oderwärme isolierende Füllstoffe sind daher vorteilhaft.
Dem Brikett können ausserdem noch Zusätze bei gefügt werden, z. B. kornverfeinernd auf dis erstar rende Schmelze wirkende Stoffe, wie Kaliumbor- Euorid .
Feuerbeständige Stoffe enthaltende Briketts nei gen mitunter dazu, bei der Gasentwicklung zu zer fallen und hierbei je nach ihrem spezifischen Gewicht entweder als Schlamm auf den Boden der Schmelze zu sinken oder in der Metallschmelze in Schwebe zu bleiben, oder zusammen mit der Schlacke an die Bad oberfläche zu steigen. Wenn. dies auch ohne Wirkung auf das Metall bleiben kann, können sich doch mit unter Einschlüsse im gegossenen Metall bilden.
Dies kann dadurch vermieden werden, dass man ein Bri kett verwendet, das ausser dem Entgasungs- oder einem anderen Behandlungsstoff und dem feuer beständigen Stoff noch zwei oder mehrere Salze oder Verbindungen von verschiedenem Schmelzpunkt ent hält, von denen die einen einen nied'rigeren Schmelz- punkt als d!ie Metallschmelze -besitzen und zusammen mit d'en anderen,
bei- der Temperatur des flüssigen Metalls eine Verbindung mit höherem Schmelzpunkt als die Metallschmelze bilden.
Bei Verwendung solcher Salze oder Verbindun gen, von denen eine selbst als Füllstoff wirken kann, wird das. Brikett selbstsinternd und bildet selbst einen festen Körper am Boden der Metallschmelze, wo durch die Neigung zur Bildung von Einschlüssen in der Schmelze verringert wird. Solche Tabletten ent halten z. B.
Natrium- oder Kaliumborfluorid oder eine Mischung hiervon als Bestandteil mit niedrige rem Schmelzpunkt und Natriumfluorid als höher schmelzender Bestandteil. Auch kann Borax als Be standteil mit dem niedrigeren Schmelzpunkt und Cal- ciumfluorid oder andere Salzpulver oder feuerbestän- dige Stoffe als höherschmelzend'er Bestandteil ge- <RTI
ID="0002.0104"> wählt werden.
Das Brikett kann ausser einem Behandlungsstoff, der vollständig vergast, und einem feuerbeständigen Stoff auch ein Salz mit niedrigem Schmelzpunkt ent halten, das sich bei der Temperatur der Metall schmelze unter Gasentwicklung zersetzt und einen Rückstand hinterlässt, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige des, Metalls ist, z.
B. Natriumsilicofluorid, das Siliciumtetrafluoridgas abspaltet und Natrium- fluori'd als Rückstand hinterlässt, der hochschmel zend und bei der Temperatur des geschmolzenen Aluminiums oder Magnesiums oder deren Legierun gen fest ist.
Durch entsprechende Dosierung und Pressung kann das Brikett so gestaltet werden, dass es nach der Behandlung der Schmelze an die Oberfläche steigt, das heisst, nachdem das Behandlungsmittel, z. B. Chlor, abgegeben ist, wird infolgedessen der Körper leichter als das Metall, in das er eingebracht worden ist, so dass er an die- Oberfläche steigt. Ein solcher fester Körper kann aus Hexachloräthan im Gemisch mit einem feuerbeständigen Stoff bestehen.
Wenn die Masse kein höheres spezifisches Ge wicht als die Schmelze besitzt, in die sie eingebracht werden soll, musssie unter die Badoberfläche ge taucht werden. Dies kann besonders vorteilhaft in der Weise geschehen, dass die Masse zu einem flachen Zylinder mit einer mittleren Öffnung geformt wird.
Mittels dieser Öffnung kann die Masse dann auf eine Stange geschraubt werden, wobei Anschläge vorgese hen sind, damit sie nicht an der Stange hochklettert, wenn sie in die Metallschmelze eingetaucht wird. Gegebenenfalls kann die Stange an einem Ende auch eine zylindrische Spiralwicldung aufweisen, in welche die Briketts eingebracht werden können. Zwischen den Windungen der Spirale sind dabei zweckmässig breite Abstände vorgesehen. Die Behandlung von Metallschmelzen nach dem erfindungsgemässen Ver fahren ergibt grosse Vorteile.
So wird infolge der Verdünnung des Behandlungsstoffes in Verbindung mit einer gesteigerten Wirkung ein bedeutender wirt schaftlicher Gewinn erzielt. Gleichzeitig wird die Menge der entwickelten Dämpfe und Schlacken ver ringert, was ebenfalls von wesentlicher Bedeutung ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann für ver schiedene Behandlungen von Metallschmelzen ein gesetzt werden, z. B. zum Entgasen von Schmelzen aus Aluminium, Magnesium, Kupfer oder Legierun gen dieser Metalle.
Hexachloräthan ist ein geeignetes Entgasungs- mittel für niedrig schmelzende Legierungen; aber auch andere Stoffe, z. B. organische Brom- und Jod- verbindungen, wie Tetrabromäthylen und Polytetra fluoräthylen, können ebenfalls verwendet werden, und im allgemeinen ist jeder feste, vollständig halo- genierte Kohlenwasserstoff geeignet.
Mit jedem dieser halogenierten Kohlenwasserstoffs kann im. Brikett ein Oxydationsmittel zugemischt sein, um mit dem während der Zersetzung derartiger halogenierter Kohlenwasserstoffe gebildeten Kohlenstoff in Reak tion zu treten. Geeignete Oxydationsmittel sind Chlorate, Perchlorate und Nitrate der Allkali- und Erdalkalimetalle.
Anstelle von Chlor entwickelnden: Stoffen kön nen die Briketts Stoffe enthalten, die andere Gase, z. B. Sauerstoff, Wasserdampf und Wasserstoff ent wickeln.
Die nachstehend wiedergegebenen Beispiele, bei denen die Einzelmengen in Gewichtsprozenten an gegeben sind, sollen zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienen.
1. Entgasungsm.asse in Tablettenform
EMI0003.0012
Bestandteil <SEP> Bevorzugter <SEP> Bereich
<tb> Hexachloräthan <SEP> 70-20 <SEP> 0/m <SEP> 50-25'%
<tb> Kaliumnitrat <SEP> 1- <SEP> <B><I>5610</I></B> <SEP> 1- <SEP> <B><I>5,910</I></B>
<tb> Natriumchlond <SEP> 30-80')/o <SEP> <B>50-75%</B> <SEP> - Eine typische Masse enthält folgende Bestandteile: Hexachloräthan 331/o Kaliummtrat 2 0/0 Natriumchlorid 65% Das genannte Kaliumnitrat dient zur Herstellung festerer Tabletten. An seine Stelle können andere Stoffe, z.
B. Na-nitrat oder ein Borfluorid oder ein Silicofluorid treten. Na-chlorid ist ein bevorzugter Füllstoff, weil es sich nicht nur der Schmelze gegen über im wesentlichen neutral verhält, sondern sehr billig und sehr leicht erhältlich ist. Jede der vor genannten Massen kann Sintersalze und/oder Oxy dationsmittel und gegebenenfalls Flussmittel, z. B. Fluorid'e, enthalten.
2. Entgasungsmittel von relativ hohem spezifischem Gewicht in Tablettenform
EMI0003.0030
Bestandteil <SEP> Optimalbereich
<tb> Hexachloräthan <SEP> 50-10 <SEP> 0/0 <SEP> <B><I>15-30019</I></B>
<tb> Füllstoff <SEP> <B>50-901/0</B> <SEP> 85-701/o
<tb> Sintersalze <SEP> <B><I>1-15010 <SEP> 1-15010</I></B> Als Füllstoff dient hierbei Zirkonsand, ein schwe res Metalloxyd, Kupfer oder Ferromangan.
Wenn als Füllstoff ein Metall wie Kupfer, oder Ferromangan verwendet wird, kann es erwünscht sein, dem. Füllstoff einen feuerbeständigen Stoff, wie Bariumsulfat oder Zirkonsilikat, zuzugeben, um eine Legierungsbildung oder die Bildung von Einschlüssen in der Metallschmelze zu verhindern.
Eine besonders gut geeignete Zusammensetzung ist hierbei folgende: Hexachloräthan 250/9 Ferromangan 4511/9 Baryt 271/v, Sintersalze 3% (Gemisch von Natrium- oder Kaliumborfluorzd und Natriumfluorid.)