DE1223562B

DE1223562B - Flussmittel zum Umschmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE1223562B
Application number: DED41871A
Authority: DE
Inventors: Frank Elton Robbins
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1962-07-02
Filing date: 1963-07-01
Publication date: 1966-08-25
Also published as: US3189491A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C22b

Deutsche KL: 40 a-21/06

Nummer: 1223 562

Aktenzeichen: D 41871VI a/40 a

Anmeldetag: 1. Juli 1963

Auslegetag: 25. August 1966

Wenn Aluminium in Gegenwart von Luft geschmolzen wird, wie bei der Herstellung von Aluminiumlegierungen oder einer Schmelze für den Guß, treten gewöhnlich zahlreiche Probleme auf. Hierzu gehört die Schaum- und Schlackenbildung, die an den Wänden des Schmelzkessels immer stärker werdende Abscheidungen verursacht, die eine Herabsetzung der Wärmeübertragung und eine allgemeine Verunreinigung des Metalls zur Folge haben können. Mit der Schaum- und Schlackenbildung ist auch ein Metallverlust verbunden; gewöhnlich wird eine bestimmte Menge der Aluminiumlegierung bei der Schaum- und Schlackenbildung verbraucht. Es werden beim Schmelzen von Aluminium deshalb oft Flußmittel eingesetzt, um einige dieser Probleme soweit wie möglich zu erleichtern. Unter anderem wurden Flußmittel auf der Grundlage von Alkali- und Erdalkalihalogeniden zum Raffinieren von Aluminium und Aluminiumlegierungen vorgeschlagen. Die beim Schmelzen von Aluminium gewöhnlich benutzten Flußmittel haben jedoch unter anderem den Nachteil, daß sie ausgetrocknet und fest werden, wenn längere Schmelzzeiten angewendet werden.

Erfindungsgemäß wurden nun neuartige Flußmittel gefunden, die die Mängel und Nachteile der bekannten Flußmittel nicht aufweisen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Flußmittel zum Umschmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, insbesondere in Form von Spänen, enthaltend Calciumchlorid, Bariumchlorid und Alkalichlorid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 20 bis 35 Gewichtsprozent Natriumchlorid, 50 bis 70 Gewichtsprozent Calciumchlorid, 4 bis 10 Gewichtsprozent Bariumchlorid und 3 bis 10 Gewichtsprozent Calciumfluorid besteht.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin gemäß einer zweiten Ausführungsform ein Flußmittel zum Umschmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, insbesondere in Form von Spänen, enthaltend Calciumchlorid, Bariumchlorid und Alkalichlorid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 10 bis 20 Gewichtsprozent Kaliumchlorid, 55 bis 75 Gewichtsprozent Calciumchlorid, 5 bis 16 Gewichtsprozent Bariumchlorid und 5 bis 12 Gewichtsprozent Calciumfluorid besteht.

Eine bevorzugte Untergruppe der Flußmittel gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sind diejenigen, die 23 bis 30 Gewichtsprozent Natriumchlorid, etwa 55 bis 68 Gewichtsprozent Calciumchlorid, etwa 5 bis 8 Gewichtsprozent Bariumchlorid und etwa 4 bis 7 Gewichtsprozent Calciumfluorid enthalten.

Flußmittel zum Umschmelzen von Aluminium
und Aluminiumlegierungen

Anmelder:

The Dow Chemical Company,

Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreten

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Frank Elton Robbins, Midland, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1962
(207 065,207 066)

Die Flußmittel gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind insbesondere für gewisse Arten von Aluminiumlegierungen, die übereutektische Mengen an Silicium, gewöhnlich etwa 12 Gewichtsprozent und mehr, enthalten und mit Natrium oder Natriumverbindungen enthaltenden Flußmitteln nicht vorteilhaft verarbeitet werden können, geeignet.

Mit Hilfe solcher Mittel hergestellte Aluminiumprodukte weisen ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, d. h. eine gute Gefügekontinuität und ausgezeichnete Festigkeit, auf.

Der mit den erfindungsgemäßen Flußmitteln erzielte technische Fortschritt besteht insbesondere darin, daß sie die beim Umschmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, insbesondere in Form von Spänen entstehenden Schaum- und Schlackenmengen herabsetzen bzw. deren Entstehung verhindern. In den weiter unten folgenden Beispielen 1 und 2 wird diese Wirkung aufgezeigt. Die erfindungsgemäßen Flußmittel bieten einen weiteren Vorteil insofern, als sie nicht nur die Schaum- und Schlakkenbildung verhindern helfen, sondern auch die Auflösung und Entfernung alter Schaum- und Schlackenablagerungen aus vorhergehenden Ansätzen unterstützen, die sich auf den Innenflächen des Schmelzkessels angesammelt haben können. Infolge der

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dunklen Färbung dieser Flußmittel wird die Wärme- in einen Flammofen gegeben und auf etwa 730° C

übertragung in feuerfesten Öfen stark erhöht, erhitzt, bis alles vollständig geschmolzen war. Wäh-

Welche speziellen Kombinationen der anorgani- rend des Schmelzens bedeckte geschmolzenes Fluß-

schen Halogenide innerhalb der oben angegebenen mittel die gesamte Oberfläche der geschmolzenen

Bereiche im Einzelfall verwendet werden, richtet sich 5 Aluminiumlegierung.

im allgemeinen nach dem gewünschten Flußmittel- Nach dem völligen Schmelzen wurden das geSchmelzpunkt. Zweckmäßig ist, daß= die Flußmittel schmolzene Flußmittel und die Aluminiumlegierung bei oder aber etwas unterhalb des Schmelzpunktes aus dem Schmelzkessel in ein geeignetes Aufnahmevon Aluminium bzw. der zu schmelzenden Alumi- gefäß gegossen. Eine Besichtigung des Schmelzkessels niumlegierung schmelzen. Wenn das Flußmittel nach io ergab, daß keine neue Ansammlung von Schaum dem Schmelzen des Metalls fest bzw. körnig bleibt, und Schlacke festzustellen. Es wurde statt dessen ist sehr wahrscheinlich, daß zumindest ein Teil des beobachtet, daß alte Reste von Schaum und geschmolzenen Metalls oxydiert wird. Schlacke aus früheren Schmelzen (mit anderen Fluß-

Die erfmdungsgemäßen Flußmittel lassen, sich über mitteln), die die Wände des Schmelzkessels zum Teil

einen weiten Temperaturbereich hinweg von etwa 15 bedeckt hatten, erweicht und mindestens zum Teil

dem Schmelzpunkt der vorliegenden Kombination entfernt worden waren.

bis zu sehr hohen Temperaturen, oft bis zu 980° C, Nach dem Ausgießen angestellte Berechnungen

verwenden. ergaben, daß ein Verbrauch an Flußmittel von

Der verhältnismäßig hohe Anteil der erfindungs- 14,3 °/o eingetreten war und der Metallverlust, auf

gemäßen Flußmittel an Calciumchlorid, das an sich 20 die Metallbeschickung bezogen, 11,3 Gewichtsprozent

bekanntlich hygroskopisch ist, führt zu keinerlei Pro- betrug.

blemen, denn die Flußmittel werden in praktisch , Eeisoiel 2

wasserfreiem Zustand angewendet, und jede Spur - "

von etwa vorhandenem Wasser wird schnell ausge- . Durch Vermischen von 34 kg feiner bandartiger

trieben, wenn das Flußmittel auf seine Schmelzten!- 25 Späne aus einer Aluminiumlegierung, bestehend aus

peratur erhitzt wird. Weiterhin werden durch die 4,5 % Magnesium, 0,7 % Mangan und Rest Alumi-

Verwendung der erfindungsgemäßen Flußmittel keine nium, mit 8,2 kg Flußmittel, enthaltend 28 % Na^

feststellbaren Mengen an Magnesium, aus entspre- triumchlorid, 57 % Calciumchlorid, 8 °/o Barium-

chenden Aluminiumlegierungen entfernt. chlorid und 7 % Calciumfluorid, wurde . eine Be-

Die erfindungsgemäßen Flußmittel sollen bei der 30 Schickung hergestellt. Sie wurde in einem Flammofen

Verarbeitung von Aluminium und Aluminiumlegie- auf etwa 730° C erhitzt, und zwar ungefähr 2V2 Stun-

rungen eingesetzt werden, sind aber nicht auf Gieße- ' den lang. Während dieser Zeit wurde weiteres AIu-

reischmelzen, Sekundärschmelzen, Primärlegieren miniumlegierung-Flußmittel-Gemisch zu der imOfen

u. dgl. beschränkt. _: . . befindlichen Schmelze gegeben. Diese Art Beschik-

. .Eine typische Beschickung für einen Schmelz- 35 kung erfolgte aus Gründen des Raumgehaltes; denn

kessel enthält gewöhnlich etwa 2 bis 30 Gewichts- das feinteilige feste Gemisch nimmt das mehrfache

prozent Flußmittel und etwa 98 bis'70 Gewichts- Volumen der entsprechenden Schmelze ein. Um

prozent zu schmelzenden aluminiumhaltigen Mate- einen mit der Schmelze gefüllten Kessel zu erhalten,

rials. Es kann mehr- oder weniger Flußmittel ange- mußte der Schmelzkessel also nacheinander mehrere

wandt werden; es hängt dies von der zu verarbeiten- 40 Male mit Beschickungsgemisch gefüllt werden. Nach

den Aluminium- bzw. Aluminiumlegierungsart, dem _ völligem Durchschmelzen wurden geschmolzenes

Ofen, der Form des Schmelzkessels, der Menge an Flußmittel und Aluminiumlegierung in ein geeigne-

Verunreinigungen, der Temperatur und anderen Fak- tes Aufnahmegefäß gegossen. Eine Besichtigung des=

toren ab,.die in der Schmelztechnik zu beachten sind. Schmelzkessels ergab, daß keine neue Ansammlung

Die erfmdungsgemäßen Flußmittel können durch 45 von Schaum und Schlacke vorhanden war. Es konnte homogenes Vermischen der festen anorganischen statt dessen festgestellt werden, daß alte Reste von Halogenide in der gewünschten Kombination her- Schaum und Schlacke aus früheren Schmelzen mit gestellt werden. Man kann sie aber auch herstellen, anderen Flußmitteln, die die Wände des Schmelzindem man die gewünschte Kombination von an- kesseis zürn Teil bedeckt hatten, erweicht und minorganischen Halogeniden schmilzt und die geschmol- 50 destens zum Teil entfernt worden waren,
zene Masse bis zur gewünschten Teilchengröße mahlt. Nach dem Ausgießen angestellte Berechnungen Das zuletzt genannte Verfahren ist vor allen Dingen ergaben, daß ein Verbrauch an Flußmittel von 24% dort zu bevorzugen, wo der Flußmittelschmelzpunkt eingetreten war und daß der Metallverlust, auf die entscheidend ist und die Anwesenheit von Flugstaub Metallbeschickung bezogen, etwa 13 Gewichtsprozent u. dgl. schadet. 55 betrug.

Diejenigen der erfindungsgemäßen Flußmittel, die T? ' " 1 3

hygroskopisch sind, werden zweckmäßig so gelagert, 1 ρ 1 e

daß sie trocken bleiben. Durch Vermischen von 97 kg starker Späne aus

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. einer Aluminiumlegierung, bestehend aus 4,5 % Matt ·· 1 ι 60 gnesium, 0,7 % Mangan und Rest Aluminium, mit ß ei spiel ι 11,4 kg festen, geschmolzenen Flußmittel, enthal-

Durch Vermischen von 105 kg mittelgroßer Späne tend 23% Natriumchlorid, 68% Calciumchlorid, aus einer Aluminiumlegierung, bestehend aus 5,2% 5% Bariumchlorid und 4% Calciumfluorid, wurde Magnesium, 0,1% Mangan, 0,1% Chrom und Rest eine Beschickung hergestellt. Das Gemisch wurde Aluminium, mit 15 kg eines geschmolzenen Fluß- 65 wiederum in einen Flammofen gegeben und auf etwa mittels aus 28 % Natriumchlorid, 57 % Calcium- 730° C erhitzt. Die Beschickung wurde, wie in Beichlorid, 8 % Bariumchlorid und 7 % Calciumfluorid spielt beschrieben, im Verlauf von etwa 5 Stunden wurde eine Schmelze hergestellt. Das Gemisch wurde nach und nach ergänzt.

Nach völligem Durchschmelzen wurden geschmolzenes Flußmittel und Aluminiumlegierung in ein geeignetes Aufnahmegefäß gegossen. Die Besichtigung des Schmelzkessels ergab die gleichen Feststellungen wie in den Beispielen 1 und 2.

Nach dem Ausgießen angestellte Berechnungen ergaben, daß ein Verbrauch an Flußmittel von etwa 12% eingetreten war, während der Metallverlust, auf Metallbeschickung bezogen, etwa 13 Gewichtsprozent betrug. ίο

Beispiel 4

In einem Flammofen wurden 4100 kg einer Aluminiumlegierung, bestehend aus 1,05 °/o Magnesium und Rest Aluminium, und 820 kg Flußmittel, enthaltend 15°/o Kaliumchlorid, 70% Calciumchlorid, 7% Bariumchlorid und 8 % Calciumfluorid, gegeben. Das Gemisch wurde geschmolzen und über 12 Stunden beobachtet. In dieser Zeit ergab das Flußmittel eine gute flüssige Bedeckung und hielt die Schmelz- ao kesselwände feucht bzw. benetzt. Beim Herausnehmen der Schmelze aus dem Ofen waren die Wände sauber und in guter Verfassung.

Beispiel 5

Für die verschiedensten Zwecke werden Aluminium und Aluminiumlegierungen unter Verwendung von Flußmitteln geschmolzen, die etwa 10 bis 20% Kaliumchlorid, etwa 55 bis 75% Calciumchlorid, etwa 5 bis 16% Bariumchlorid, sowie etwa 5 bis 12% Calciumfluorid enthielten. Die Flußmittel verhinderten übermäßigen Metallverlust und übermäßige Schaum- und Schlackenbildung.

Claims

Patentansprüche:

1. Flußmittel zum Umschmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, insbesondere in Form von Spänen, enthaltend Calciumchlorid, Bariumchlorid und Alkalichlorid, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 20 bis 35 Gewichtsprozent Natriumchlorid, 50 bis 70 Gewichtsprozent Calciumchlorid, 4 bis 10 Gewichtsprozent Bariumchlorid und 3 bis 10 Gewichtsprozent Calciumfluorid besteht.

2. Flußmittel zum Umschmelzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, insbesondere in Form von Spänen, enthaltend Calciumchlorid, Bariumchlorid und Alkalichlorid, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 10 bis 20 Gewichtsprozent Kaliumchlorid, 55 bis 75 Gewichtsprozent Calciumchlorid, 5 bis 16 Gewichtsprozent Bariumchlorid und 5 bis 12 Gewichtsprozent Calciumfluorid besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1115466;

schweizerische Patentschrift Nr. 263 331;

britische Patentschriften Nr. 646 587, 652235;

K.Schneider, »Die Verhüttung von Aluminiumschrott«, 2. Auflage, 1957, S. 127 bis 131, 148 bis und 158 bis 159;

Zeitschrift »Fonderie«, 1950, S. 2162/2163;

Zeitschrift für Erzbergbau und Metallhüttenwesen, 1951, S. 14 bis 19;

»Technische Rundschau«, Nr. 39 vom 16. 9.1960, S. 49 und 51.