DE2050659A1

DE2050659A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen und Reinigen einer Metallschmelze

Info

Publication number: DE2050659A1
Application number: DE19702050659
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Dr. 6805 Heddesheim; Hoffmann Klaus Dr. 5880 Lüdenscheid; Birgel Klaus 5166 Kreuzau Böhm
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-10-15
Filing date: 1970-10-15
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2110438A1

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG 2050659

Unser Zeichen: O.Z. 27 O87 I?l/Hu 6700 Ludwigshafen, 13· 10. 1970

Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen und Reinigen einer - Metallschmelze ■

. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen und Reinigen einer strömenden Metallschmelze,

Bei einem bekannten Verfahren zum Entgasen und Reinigen von AluminiumschmeIzen wird als Filtermasse Tonerdegranulat verwendet. Das Granulat befindet sich dabei in einem U-förmigen Gefäß. Die Schmelze wird hierbei durch einen Zulauf dem Gefäß zugeführt, mittels einer im Gefäß angeordneten Absperrung umgelenkt und anschließend über einen Abiauf abgeleitet (USA-Patentschrift 2 863 558).

Es hat sich dabei erwiesen, daß die Schmelze nicht ausreichend filtriert wird, da sich während des Filtriervorganges in der Schüttung Kanäle ausbilden, durch welche die nachfolgende Schmelze fließt.

Ein weiteres bekanntes Verfahren betrifft die Filtrierung und Entgasung von Metallschmelzen. Dabei befinden sich keramische Filterkörper in einem Tiegel; die obere und die untere Schicht werden von großen Filterkörpern gebildet, während die dazwischen liegende Schicht aus feinen Keramikteilchen besteht. Im Bereich der unteren Filterschicht wird der Schmelze Argon zugeführt, das ihr den Wasserstoffgehalt entzieht und sie gleichzeitig reinigen soll. Durch die feine Filterschicht wird das Gas und die Schmelze lediglich gedrosselt (USA-Patentschrift 3 039 864).

Es ist aber bekannt, daß sich bei vielen Metallen auch der Sauerstoffgehalt auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften recht ungünstig auswirkt. So verursacht z.B. der in Aluminium gelöste, oder gar als Al^O,-Phase gebundene Sauerstoff beim Verformen, insbesondere beim Walzen, vielfach die Kantenrißbildung, Ähnliche Erscheinungen sind auch bei Kupfer und 403/70 209817/0510 -2-

INSPECTED

- 2 - O.Z. 27 O87

Kupferlegierungen bekannt.

Unter Reinigen einer Schmelze wird in der Praxis das Ausspülen der schädlichen Verunreinigungen, wie z.B. Sulfide, Oxide usw., ,verstanden. Das Entfernen des in der Schmelze enthaltenen Sauerstoffes bzw. Wasserstoffes wird als Entgasen bezeichnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei welchem eine strömende Metallschmelze mit einfachen Mitteln gereinigt und weitgehend entgast wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst j daß die Schmelze quer zu ihrer' Strömungsrichtung von einem Inertgas durchs trömt wird und eine ihren Sauerstoffgehalt chemisch-physikalisch bindende Schüttung durchläuft. Als Schüttmaterial hat sich überraschenderweise körniger Petrolkoks bewährt, der alg billiges Nebenprodukt bei petrochemischen Prozessen als' sogenannter Äthylen- bzw. Acetylen-koks anfällt. Dieser Koks ist chemisch außerordentlich rein und"weist bei kleinen Partikeln eine chemisch aktive Oberfläche -auf. G-egenüber einer Aluminiumschmelze besteht bis zu Temperaturen von 1100⁰G keine Löslichkeit des Kokses. Ebenso weist Kupfer keinerlei Affinität gegenüber Kohlenstoff auf. Eine Kupferschmelze löst oberhalb ii50°C die kaum nennenswerte Menge von 0,5 ppm Kohlenstoff. Für das Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere für die Abbindung des Sauerstoffgehaltes, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Petrolkoks eine Körnung zwischen 2 bis 8 mm, vorzugsweise 2 bis 6.mm, aufweist. Auch wird bei dieser'Korngröße die herabsinkende Schmelze in so kleine Tropfen zerteilt, daß sie voifl Inertgas vollständig durchsetzt und entgast wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer den Sauerstoffgehalt -cter Metallschmelze chemisch-physikalisch bindenden Schüttüng beschichtete Rinne vorgesehen ist und der Boden der Rinne teilweise; oder ganz mit gasdurchlässigen und feuerfesten Steinen ausgelegt ist und daß die Rinne mit einer oder mehreren hintereinander angeordneten Stauwänden versehen ist. Als gas-

- 3 20981 770510

- 3 - O.ζ. 27 087

durchlässige und feuerfeste Steine werden sogenannte Spülsteine auf Bauxit- (gebrannt oder ungebrannt) bzw. Zirkonsilikat-Basis verwendet. Diese Spülsteine weisen eine hohe Gasdurehlässigkeit auf und sind gegenüber der Metallschmelze äußerst resistent. Die Anordnung der Stauwände in der Rinne hat den Vorteil, daß die Schmelze hier langer verweilt, was sich sehr günstig auf die Entgasung und Reinigung der Schmelze infolge des größeren Inertgasdurchsatze s auswirkt.

Beispiel 1

Für die Entgasung und Reinigung von Aluminiumschmelzeη wurde eine Rinne mit etwa 150 kg Schmelze/Minute beschichtet, wobei die Aluminium schmelze gleichzeitig von 50 1 Argön/ilinute quer zur Strömungsrichtung der Schmelze durchströmt wurde. Die zu behandelnde Schmelze hatte folgende Zusammensetzung: Bezeichn. Elemente Si Mg Mn Gr Al

AlMgSi 1 Gew.-5ö 1,01 0,89 0,83 0,05 Rest

Die Schmelze hatte im Ofen eine Temperatur von 77O°C und floß durch die Gießrinne im Rhythmus der Schmelzaufnahme in den Warmhalte- bzw. Vergießofen,, Proben, die vor und nach der Behandlung entnommen wurden, zeigten folgende Ergebnisse?

	der Behandlung	Spez.Gew. legierung p/cm-'	der in	Wasserstoff gehalt in ppm	Sauerstoff gehalt in ppm
Vor	dem Filtrieren Spülen	2,34		1,25	62
Nach und	2,70		0,2	30

Überraschenderweise wurde auch der Natriumgehalt in der Schmelze um nahezu 50 $ herabgesetzt.

Beispiel 2

Die Rinne faßt durchschnittlieh 40 kg Petrolkoks. Mit einer Schüttung können 20 Aluminiumschmelzen entgast und gereinigt werden. Gasanalytische Untersuchungen an Petrolkoksproben vor dem Einsatz und nach Entleerung aus der Gießrinne zeigten folgende Unterschiede:

209817/05Ί0

- 4 - O.Z. 27 08Τ

Probe Anlieferungs- vom unteren Be- vom oberen Bezustand reich reich der Gießrinne

Sauerstoff

in,Petrolkoks 306 402 980

cm /100 g

Hieraus ist die stark sauerstoffabsorbierende Wirkung des Petrolkokses ersichtlich. .

Es besteht auch die Möglichkeit, die Stauwände zu versetzen oder zahlenmäßig zu verändern. Ebenfalls ist es "möglich, die Form der Spülvorrichtung 'dahingehend abzuändern, daß man durch konzentrische Anordnung der Stauwande zu einem spiralförmigen Ablauf der Schmelze kommt, wodurch die Spülfläche wesentlich vergrößert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel„der Erfindung dargestellt.

Innerhalb der Rinne 1 befinden sich Stauwände 2, die mit Öffnungen 3 versehen sind. Die Rinne 1 enthält körnigen Petrolkoks 4 und ist mit einem Ablauf 5 für die Metallschmelze 6 versehen. Der Boden der Rinne 1 ist mit gasdurchlässigen und feuerfesten Spülsteinen 7 ausgelegt, auf deren Unterseite sich ein Anschluß für Inertgas, beispielsweise Argon, befindet. Der Anschluß 8 für das Argon mündet in eine Verteilerkammer 9. Aus dem Ablauf 5 wird die Schmelze 6 in den Warmhalteofen 10 überführt, aus dem sie dann vergossen wird.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die Metallschmelze 6 wird der Rinne 1 von einem Ofen 11 zugeführt. Während die Schmelze 6 die mit Petrolkoks 4 versehene Rinne 1 durchläuft, wird sie quer zu ihrer Strömungsrichtung von Argon durchströmt. Bei diesem Vorgang spielt sich der Entgasungs- und Reinigungsprozeß der Schmelze 6 ab. Die Schmelze 6 verläßt anschließend über einen Ablauf 5 die Rinne 1 und gelangt dabei in den Warmhaltebzw. Vergießofen 10.

— 5 —

2098 17/05 10

BAD ORIGINAL

Claims

- 5 - .... O.ζ. 27 087 Patentansprüche

1. Verfahren zum Entgasen und Reinigen einer strömenden Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze (6) quer zu ihrer Strömungsrichtung von einem Inertgas durchströmt wird und eine ihren Sauerstoffgehalt' chemisch-physikalisch bindende Schüttung (4) durchläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schüttung (4) körniger Petrolkoks vorgesehen ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzelehnet, daß eine mit einer den Sauerstoffgehalt der Metallschmelze (6) chemisch-physikalisch bindenden Schüttung (4) beschichtete Rinne (1) vorgesehen ist und der Boden der Rinne (1) teilweise oder ganz mit gasdurchlässxgen und feuerfesten Steinen (7) ausgelegt ist und daß die Rinne (1) mit einer oder mehreren hintereinander angeordneten Stauwände (2) versehen ist.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG Zeichn.

2098 Ί7/0510

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