DE1182436B - Verfahren zur Entfernung von suspendierten Oxyden aus geschmolzenem Metall - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 22 b

Deutsche Kl.: 40 a-9/00

Nummer: 1182436

Aktenzeichen: F 31361VI a/40 a

Anmeldetag; 1. Juni 1960

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von suspendierten Oxyden aus geschmolzenem Metall durch Behandlung des geschmolzenen Metalls mit Flußmittel aus einer geschmolzenen, zum Benetzen, Zusammenballen und Zurückhalten der suspendierten Metalloxyde fähigen Salzmischung, bei welchem das Metall kontinuierlich in Form eines ein Ganzes bildenden oder zusammenhängenden Stroms dem oberen Ende eines mit einer solchen Salzmischung beschickten Gefäßes zugeführt und kontinuierlich nach dem Durchgang durch die geschmolzene Salzmischung in Form eines ein Ganzes bildenden oder zusammenhängenden Stroms abgezogen wird.

Die Erfindung ist allgemein bei der Behandlung von geschmolzenen Metallen, aus denen suspendierte Oxyde entfernt werden sollen, beispielsweise Aluminium und dessen Legierungen, Magnesium und dessen Legierungen, Kupfer und dessen Legierungen sowie Eisen und dessen Legierungen, einschließlich Stahl, von Bedeutung. Sie ist jedoch bei der Behandlung von Aluminium und Magnesium und deren Legierungen von besonderem Interesse.

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Bändern, Platten oder Bahnen aus Aluminium oder Magnesium oder deren Legierungen beträchtliche Schwierigkeiten infolge des Auftretens von Blasen und Oberflächenschäden auftreten können. Diese Blasen, die auf den Bahnen oder Platten während des Walzens und der Wärmebehandlung (Tempern) auftreten, wurden auf die Wasserstoff- und/oder Oxydeinschlüsse zurückgeführt, wobei allgemein angenommen wird, daß Wasserstoff zusammen mit Oxydeinschlüssen die Hauptursache für Blasenbildung ist.

Es ist jedoch gefunden worden, daß die Blasenbildung verringert werden kann, wenn der Oxydgehalt des Metalls weitgehend vermindert wird, sogar wenn keine Schritte zur Gasentfernung aus der Schmelze unternommen werden. Es ist jedoch außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich, suspendierte Oxyde durch gewöhnliche Oberflächen-Flußmittelbehandlung aus Metallen zu entfernen.

Es ist bei der Raffination von Leichtmetallschmelzen durch Flußmittel, deren Wirkung nur auf einem Auswaschen der Verunreinigungen beruht, bekannt, Leichtmetallschmeken z. B. mit Magnesiumchlorid zu behandeln, wobei z. B. eine Aluminiumlegierung in einem starken Strahl durch das geschmolzene Salz gegossen wird.

Es ist ein Verfahren zur Entschwefelung großer Eisen- und Stahlmengen bekannt, bei welchem man das flüssige Eisen in feiner Verteilung durch eine Verfahren zur Entfernung von suspendierten
Oxyden aus geschmolzenem Metall

Anmelder:

Foundry Services International Limited,

Birmingham (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand, München 15, Nußbaumstr. 10,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1,

Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

Richard Gerald Duckett, Birmingham

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 5. Juni 1959 (19 361)

Schlackenschicht hindurchtreten läßt, in der durch ständige Berührung mit Kohlenstoff ein Freimachen von Calcium herbeigeführt wird, .das den Schwefel aus dem Bisen zu Schwefelcalcium bindet.

Das bekannte Verfahren' kann mittels eines feuerfesten Behälters ausgeführt werden, in dem durch siphonartige Überläufe für Eisen und Schlacke ständig gleich hohe Flüssigkeitsspiegel erzielt werden. Am oberen Ende befindet sich ein abschließender, siebartig durchlöcherter Deckel, der einerseits das Eindrücken von durch eine seitliche Tür eingeführten Koksstücken und andererseits eine feine Verteilung für das oben aufgegossene flüssige Eisen gewährleistet, so daß dieses in dünnen Strömen durch die Schlacke hindurchdringen kann.

Wenn eine derartige Arbeitsweise zur Entfernung von Metalloxyden aus geschmolzenem Eisen angewendet wird, indem man das geschmolzene Metall durch eine Masse einer geschmolzenen Salzmischung, welche diese Oxyde entzieht, führt, erhebt sich die Schwierigkeit, daß die durch das Sieb gebildeten zahlreichen Ströme einen großen Oberflächenbereich der Atmosphäre darbieten, so daß die Oberfläche oxydieren kann, bevor die MetaUströme in die geschmolzene Saizmischung eintreten, wodurch der Zweck der Behandlung verfehlt werden kann.

Es ist ferner bei der Entschwefelung von Roheisen mit Alkalien und alkalihaltigen Schmelzen bekannt,

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die Nachbehandlung von Roheisen in einem das Roheisen und die Alkalischmelze enthaltenden Behälter vorzunehmen, dessen unterer Teil mit einem umlaufenden, z. B. einem sich schnell um eine senkrechte Achse drehenden rohrförmigen Körper oder einem nach Art der Spiral- oder Schneckenpumpe ausgebildeten umlaufenden Förderrohr zum Anheben des flüssigen Roheisens über den Schlackenspiegel in Verbindung steht. Durch eine am oberen Teil des Behälters angeordnete Rinne wird dabei das angehobene Roheisen in den Behälter zurückgeführt.

Bei diesen und ähnlichen bekannten Verfahrensweisen, bei welchen das Roheisen in ungeteiltem Strom durch die Behandlungsschlacke geführt wird, ist es jeweils erforderlich, auch die Schlacke zu bewegen. :

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von suspendierten Oxyden aus geschmolzenem Metall, bei welchem das Durchfließen des geschmolzenen Metalls durch eine geschmolzene Salzmischung in einer Weise erfolgt, die einen innigen Kontakt mit der geschmolzenen Salzmischung gewährleistet und somit ^ine gründliche Behandlung ermöglicht, wobei gleichzeitig der vorstehend beschriebene Nachteil des Aussetzens eines großen Oberflächenbereichs des zu behandelnden Metalls an die Atmosphäre vermieden wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom von geschmolzenem Metall auf eine unterhalb der Oberfläche der geschmolzenen Salzmischung angebrachte Verteilerplatte fallen läßt und dadurch ein Aufbrechen des Stroms in eine Vielzahl von Strömen herbeiführt, wenn er durch die geschmolzene Salzmischung hindurchgeht, und die Ströme für den Abzug aus dem Gefäß zur Wiederbildung eines zusammenhängenden Stroms vereinigt.

Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auf eine geschmolzene Aluminiumlegierung, welche bis zu 0,35 ecm Wasserstoff je 100 g geschmolzenes Metall enthält, wurde besipielswedse gefunden, daß der Oxydgehalt so verringert werden kann, daß das Metall beim Walzen zu Platten, Bahnen oder Bändern Produkte ergibt, die im wesentlichen frei von Blasen und anderen Oberflächenschäden sind.

Obgleich das Verfahren bei Gebrauch von Gießpfannen oder -kellen oder einer Vorrichtung eines besonderen Flußmittelherdes, welcher einen integrierenden Teil des Ofens darstellt, anwendbar ist, wird es vorzugsweise in einem vorgeheizten Behälter mit feuerfester Auskleidung ausgeführt.

Gemäß der Erfindung werden daher ferner Formen von Vorrichtungen, welche zur Ausführung des Verfahrens geeignet sind, geschaffen.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1 und 2 besondere Ausführungsformen einer Vorrichtung gezeigt, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind.

In den Fig. 1 und 2 wird die Bewegungsrichtung des geschmolzenen Metalls durch die Pfeile angezeigt.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 umfaßt einen Behälter 1, der eine Verteilerplatte 19 und ein Austrittsrohr 20 für das geschmolzene Metall aufweist. Das geschmolzene Metall 4 wird der Vorrichtung durch ein Rohr 21 zugeführt, fällt auf die Verteilerplatte 19, durch welche seine Aufteilung herbeigeführt wird, während es durch die Schicht des Flußsalzes 3 fällt. Das behandelte Metall verläßt die Vorrichtung durch das Rohr 20.

Fig. 2 veranschaulicht eine Abänderung der Vorrichtung von F i g. 1, bei welcher an Stelle des Rohres 20 eine Trennplatte 2 und eine Austrittsöffnung 5 vorgesehen sind. Das geschmolzene Metall fließt dann unter die Trennplatte 2 und durch das Rohr 5.

Die Verteilerplatte 19 der Vorrichtungen von

ίο F i g. 1 und 2 kann eine ebene Platte von beispielsweise kreisförmiger oder rechteckiger Form sein oder sie kann konkav oder konvex gegenüber der oberen Oberfläche des Behälters sein oder genutet oder geriffelt sein, um die gleichförmige Verteilung des geschmolzenen, auf sie fallenden Metalls zu unterstützen. Gewünschtenfalls kann die Verteilerplatte so angebracht werden, daß sie sich um ihre Achse dreht oder hin- und herbewegt. '

Es zeigt sich, daß in beiden dargestellten Formen der Vorrichtung das geschmolzene Metall durch das geschmolzene Flußsalz in Form einer Vielzahl von Strömen fließen muß und so in besonders innige Berührung damit gebracht wird.

Jede Salzmischung, die zur Aufnahme der suspendierten Oxyde fähig ist, kann verwendet werden. Besonders geeignet sind Salzmischungen, welche Kaliumchlorid, Natriumkryolith, Natriumchlorid und andere Salze enthalten, die die Oxydoberfläche benetzen, und es ist gefunden worden, daß bei Verwen- dung solcher Mischungen eine außerordentlich hohe Wirksamkeit in bezug auf die Oxydaufnahme erzielt werden konnte.

Das Verfahren wird vorzugsweise im Verlauf der Überführung des geschmolzenen Metalls aus dem Ofen in die Form, in welcher es erkalten soll, ausgeführt, und es ist daher besonders für die kontinuierliche Behandlung von fließendem geschmolzenem Metall geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung wurde aus einem stahlgeschweißten Gehäuse, das mit einem feuerfesten Material aus Aluminiumoxyd—Siliciumdioxyd ausgekleidet war, hergestellt. Es wurde ein Teil des Aluminiums eingeführt, und dann wurde das Gefäß mit der folgenden Mischung von geschmolzenen Salzen beschickt:

Natriumchlorid 41 %

Kaliumchlorid 53 %

Natriumfluorid 6 °/o

so daß eine Gesamtmenge von 315 kg des Salzes eingebracht wurde. Eine Menge von 100 t geschmolzenem Aluminium wurde durch die Vorrichtung geleitet. Das Aluminium, das aus dem Gefäß kam, wurde zur Herstellung von Blechen oder Platten aus Aluminium verwendet. Dabei wurde gefunden, daß diese Platten oder Bleche im wesentlichen völlig frei von Oberflächenschäden, Blasen od. dgl. sind. Die Analyse der in dem Gefäß zurückgebliebenen SaIzmischung ergab, daß 25°/o ihres Gewichtes aus Aluminiumoxyd bestanden, das dem geschmolzenen Aluminium während des Durchgangs durch das Gefäß von der Salzmischung entzogen worden ist.

Andere geeignete Salzmischungen sind solche, die bei der Arbeitstemperatur geschmolzen sind und z. B. Aluminiumoxyd benetzen, beispielsweise Mischungen von Alkali- und Erdalkalifluoriden und -Chloriden, welche mit geringem Feuchtigkeitsgehalt erhalten werden können.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat viele Vorteile gegenüber den üblicherweise verwendeten Verfahren zur Entfernung der Oxyde, welche mit einem mehrstündigen Halten des geschmolzenen Metalls verbunden sind, um das Oxyd von dem Metall abzutrennen, und trotzdem keine vollständige Entfernung des Oxydes bewirken. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist kein Halten des Metalls nötig, und es ergeben sich so wesentliche Ersparnisse bei der Beheizung und andere wirtschaftliche Vorteile.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung Abfall aus der Gießereisohle und ölhaltiger Schrott aus den Bearbeitungsabteilungen, welche bisher in die Eingüsse in den Schrottöfen geführt worden sind und dann wieder geschmolzen wurden, allein dadurch, daß sie auf die übliche Weise geschmolzen werden und das geschmolzene Metall nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt wird, zur Herstellung von erstklassigem Material verwendet werden können.

Auf Grund der vorstehend aufgeführten Vorteile können die Produktionsgeschwindigkeiten durch Anwendung der Oxydentfernungsmethode nach dem Verfahren gemäß der Erfindung nahezu verdoppelt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Entfernung von suspendierten Oxyden aus geschmolzenem Metall durch Behandlung des geschmolzenen Metalls mit Flußmittel aus einer geschmolzenen, zum Benetzen, Zusammenballen und Zurückhalten der suspendierten Metalloxyde fähigen Salzmischung, bei welchem das Metall kontinuierlich in Form eines ein Ganzes bildenden oder zusammenhängenden Stroms dem oberen Ende eines mit einer solchen Salzmischung beschickten Gefäßes zugeführt und kontinuierlich nach dem Durchgang durch die geschmolzene Salzmischung in Form eines ein Ganzes bildenden oder zusammenhängenden Stroms abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom von geschmolzenem Metall auf eine unterhalb der Oberfläche der geschmolzenen Salzmischung angebrachte Verteilerplatte fallen läßt und dadurch ein Aufbrechen des Stroms in eine Vielzahl von Strömen herbeiführt, wenn er durch die geschmolzene Salzmischung hindurchgeht, und die Ströme für den Abzug aus dem Gefäß zur Wiederbildung eines zusammenhängenden Stroms vereinigt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 343 944, 750 745,
   691233;

   deutsche Auslegeschrift Nr. 1 002273;

   französische Patentschrift Nr. 828 573;

   K. Schneider, »Die Verhüttung von Aluminiumschrott«, 2. Auflage, Berlin 1957, S. 148/149.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   409 729/319 11.64 © Bundesdruckerei Berlin