DE2123091C3 - System for the filtration of molten metals and alloys that contain a solid phase - Google Patents

System for the filtration of molten metals and alloys that contain a solid phase

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Sergej P. Kosarew
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie, insbesondere auf das Gebiet der Vakuumfiltration von geschmolzenen Metallen und Legierungen, die tine feste Phase enthalten, beispielsweise auf die Ereeugung von Silumin, die einen Filtrationsprozeß der primären Silizium-Aluminium-Legierung zur Gewinnung von eutektischem Silumin einschließt.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the field of vacuum filtration of molten metals and alloys that contain a solid phase, e.g. of silumin, which is a filtration process for the extraction of the primary silicon-aluminum alloy of eutectic silumin.

Bekannt sind Anlagen zur Vakuumfiltration, die aus einem Trichter mit Filterschicht, in den zu filtrierendes Metall bzw. zu filtrierende Legierung eingegossen wird, und einem mit ihm verbundenen Metallsammelgefäß bestehen. soSystems for vacuum filtration are known, which consist of a funnel with a filter layer into the one to be filtered Metal or alloy to be filtered is poured in, and a metal collecting vessel connected to it exist. so

Das Metallsammelgefäß, das in Gestalt eines von außen durch Gas beheizten metallischen Tiegels ausgeführt ist, wird an ein Vakuumsystem angeschlossen, das In einen Unterdruck zur vollkommeneren Trennung (der flüssigen Phase von der festen erzeugt.The metal collecting vessel, which takes the form of a metal crucible heated from the outside by gas is connected to a vacuum system, the In a negative pressure for more perfect separation (the liquid phase is produced from the solid.

Dieses Metallsammelgefäß besitzt einen begrenzten Inhalt (höchstens 3 bis 51 Metall) und eine relativ geringe Lebensdauer, da es während der Filtration bei hoher Temperatur (600 bis 8(X)0C) eine hohe mechanische Belastung erfährt, die vom Druck der Umgebung und dem Metallgewicht herrührt.This metal collecting vessel has a limited capacity (at most 3 to 51 metal) and a relatively short service life, since it experiences a high mechanical load during filtration at high temperatures (600 to 8 (X) 0 C), which is caused by the pressure of the environment and the Metal weight.

Infolge des begrenzten Inhalts des Metallsammlers besitzt die Anlage zur Vakuumfiltration eine niedrige Leistung (höchstens 51 Metall je Zyklus) und erfordert eine große Anzahl von auswechselbaren Tiegeln.Due to the limited content of the metal collector, the vacuum filtration system has a low one Power (maximum 51 metals per cycle) and required a large number of interchangeable crucibles.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Anlage zu schaffen, deren konstruktive Ausführung eine hohe Leistung gewährleistet.The invention is based on the object of creating a system and its structural design ensures high performance.

Diese Aufgabe wird bei einer Anlage zur Filtration von geschmolzenen Metallen und Legierungen, die eine feste Phase enthalten, durch Eingießen derselben in einen Trichter mit Filterschicht, der mit einem beheizten und evakuierbaren Metallsammelgefäß verbunden isi, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Metallsammelgefäß als eine ausgekleidete Kammer ausgebildet ist, die mit mindestens einem Brenner mit Zuführungsleitungen für Gas und Luft zur Verbrennung von Gas innerhalb der Kammer versehen und mit einem Kanal zur Ableitung von Verbrennungsprodukten verbunden ist, sowie dadurch, daß der Kanal zur Ableitung von Verbrennungsprodukten und die Zuführungsleitungen für Gas und Luft Vorrichtungen zur Abdichtung der Kammer während der Filtration von Metallen und Legierungen besitzen und daß ferner der die Filterschicht enthaltende Trichter so in die Kammer hineinragt, daß er durch die in dieser gebildeten Verbrennungsgase aufgeheizt wird.This task is performed in a system for the filtration of molten metals and alloys, which is a contain solid phase by pouring it into a funnel with a filter layer, which is heated with a and evacuable metal collecting vessel is connected, achieved according to the invention in that the metal collecting vessel is designed as a lined chamber with at least one burner with supply lines for gas and air for combustion of gas inside the chamber and provided with a Channel is connected for the discharge of combustion products, and in that the channel for discharge of combustion products and the supply lines for gas and air. Devices for sealing the chamber during the filtration of metals and alloys and that also the filter layer containing funnel protrudes into the chamber, that he through the combustion gases formed in this is heated.

Zweckmäßigerweise wird in der vorgeschlagenen Anlage die Vorrichtung zur Abdichtung der Kammer, die am Kanal zur Ableitung von Verbrennungsprodukten angeordnet ist, mit einem wassergekühlten Schieber ausgeführt, der den Kanal an der Unterbrechungsstelle der Rohrleitungen überdeckt, die diesen Kanal bilden; hierbei muß an der Unterbrechungsstelle in den Rohrleitungen ein längs der Kanalachse verschiebbares Rohrstück angeordnet, werden.Appropriately, in the proposed system, the device for sealing the chamber, which is arranged on the channel for the discharge of combustion products, with a water-cooled slide executed, which covers the channel at the point of interruption of the pipelines that this channel form; in this case, at the point of interruption in the pipelines, one must be displaceable along the channel axis Pipe section arranged to be.

Das Wesen der Erfindung besteht in folgendem.The essence of the invention is as follows.

Die Ausführung des Metallsammelgefäßes der vorgeschlagenen Anlage in Gestalt einer abgedichteten ausgekleideten Kammer, die mit einer inneren Gasbeheizung und einem System zur Ableitung von Verbrennungsprodukten versehen ist, gestattet es, in ihr sowohl die Filtration als auch die Beheizung des Filtertrichters durchzuführen, und ermöglicht außerdem eine beträchtliche Erhöhung ihres Inhalts.The execution of the metal collecting vessel of the proposed System in the form of a sealed, lined chamber with internal gas heating and a system for the discharge of combustion products is provided, allows both in it carry out the filtration as well as the heating of the filter funnel, and also allows a considerable Increase in their content.

Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Zeit des Filtrationszyklus zu verkürzen und die Anlagenleistung zu erhöhen.This gives the opportunity to change the time of the filtration cycle to shorten and increase the system performance.

Hierbei wird die Lebensdauer der Anlage dank der Auskleidung der Kammer beträchtlich vergrößert.Thanks to the lining of the chamber, the service life of the system is considerably increased.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die Zeichnung erläutert, welche den Längsschnitt durch die Anlage schematisch zeigt.For a better understanding of the invention, an exemplary embodiment is described below with reference to FIG Drawing explained, which shows the longitudinal section through the system schematically.

Die in der Zeichnung dargestellte Anlage besteht aus einem metallischen, abgedichteten Gehäuse 1 mit Auskleidung 2, das eine Kammer 3 für Metall bildet, aus einem Trichter 4 mit Filterschicht 5, der in die Kammer 3 eingesetzt ist, einem wärmeisolierten Deckel 6, einem Stutzen 7 zum Anschluß der Kammer 3 an ein nicht dargestelltes Vakuumsystem, einem Gasbrenner 8, der in die Wand der Kammer 3 eingebaut ist, mit Zuführungsleitungen 9 und 10 für Gas und Luft, einem Kanal 11 zur Ableitung von Verbrennungsprodukten, der von Rohrleitungen 12 und 13 gebildet wirdThe system shown in the drawing consists of a metallic, sealed housing 1 with a lining 2, which forms a chamber 3 for metal, consists of a funnel 4 with a filter layer 5, which enters the chamber 3 is used, a thermally insulated cover 6, a connector 7 for connecting the chamber 3 to a not illustrated vacuum system, a gas burner 8, which is built into the wall of the chamber 3, with supply lines 9 and 10 for gas and air, a channel 11 for the discharge of combustion products, from Pipelines 12 and 13 is formed

Zur Abdichtung der Kammer 3 während der Filtration sind der Kanal 11 zur Ableitung von Verbrennungsprodukten und die Zuführungsleitungen 9 und 10 für Gas und Luft, die diese dem Brenner 8 zuführen, mit Vorrichtungen 14,15 und 16 versehen.In order to seal off the chamber 3 during the filtration, the channel 11 is used for the discharge of combustion products and the supply lines 9 and 10 for gas and air, which these supply to the burner 8, with Devices 14,15 and 16 provided.

Die Vorrichtung 14 enthält einen wassergekühlten Schieber 17, der an einem Kragstück 18 um die Achse 19 schwenkbar und in Vertikalrichtung verschiebbar angebracht ist, sowie ein Rohrstück 20, das im Innern der Rohrleitung 13 an deren Stoßstelle mit der Rohrleitung 12 verschiebbar ängs der Achse des Kanals 11The device 14 contains a water-cooled slide 17, which is attached to a cantilever 18 around the axis 19 is mounted pivotably and displaceably in the vertical direction, as well as a pipe section 20, which is inside of the pipeline 13 at its junction with the pipeline 12 displaceably along the axis of the channel 11

untergebracht ist Der Schieber 17, die Rohrleitung 12 und das Rohrstück 20 sind mit Abdichtungsflanschen 21 versehen.The slide 17 and the pipeline 12 are accommodated and the pipe section 20 are provided with sealing flanges 21.

Die Vorrichtungen 15 und 16 stellen übliche Absperreinrichtungen dar, die in Rohrleitungen zum Einsatz kommen, beispielsweise Ventile, Schieber u. a. m.The devices 15 and 16 represent conventional shut-off devices that are used in pipelines come, for example valves, slide valves and others. m.

Im Boden der Kammer 3 ist ein Stichloch 22 zum Abfluß des gefilterten Metalls vorgesehen.In the bottom of the chamber 3 there is a tap hole 22 for draining the filtered metal.

Die oben beschriebene Anlage wird bei der Gewinnung des eutektischen Silumins aus primärer Silizium-Aluminium-Legierung angewendet, die durch thermi sehe Reduktion von Kaolinen erhalten wird.The plant described above is used in the extraction of eutectic silumin from primary silicon-aluminum alloy applied, which is obtained by thermal see reduction of kaolins.

Der Filtrationsprozeß in der obenerwähnten Anlage sieht in Hauptzügen so aus: Vor dem Prozeßbeginn werden Kammer 3 und Trichter 4 mit der Filterschicht 5 mit Hilfe des Gasbrenners 8, dem über die Leitungen 9 und 10 Gas und Luft zugeführt werden, bis auf die Filtrationstemperatur (520 bis 5500C) erhitzt Hierbei ist das Rohrstück 20 an den Flansch 21 der Rohrleitung 12 angedrückt und verbindet die letztere mit der Rohrleitung 13.The main features of the filtration process in the above-mentioned plant are as follows: Before the start of the process, chamber 3 and funnel 4 with the filter layer 5 are heated to the filtration temperature (520th up to 550 ° C.). Here, the pipe section 20 is pressed against the flange 21 of the pipe 12 and connects the latter to the pipe 13.

Nach Erreichen der Filtrationstemperatur stellt man die Beheizung ab und nimmt die Abdichtung der Kammer 3 vor. Diese wird mit Hilfe der Vorrichtungen 15 und 16, die in den Zuführungsleitungen 9 und 10 für Gas und Luft vorhanden sind, sowie der Vorrichtung 14 am Kanal 11 zur Ableitung von Gasverbrennungsprodukten erzielt.After the filtration temperature has been reached, the heating is switched off and the chamber is sealed 3 before. This is with the help of the devices 15 and 16 in the supply lines 9 and 10 for gas and air are present, as well as the device 14 on the channel 11 for the discharge of gas combustion products achieved.

In der Vorrichtung 14 wird der Rohrstutzen 20 gesenkt, wobei zwischen den Rohrleitungen 12 und 13 eine Unterbrechung entsteht. In diese Unterbrechung wird durch Schwenkung um die Achse 19 der Schieber 17 eingeführt, der sich mit seinem Flansch 21 an den gleichen Flansch der Rohrleitung 12 andrückt. Auf diese Weise wird der Kanal 11 dicht geschlossen.In the device 14, the pipe socket 20 is lowered, whereby there is an interruption between the pipes 12 and 13. In this interruption is introduced by pivoting about the axis 19 of the slide 17, which is with its flange 21 to the the same flange of the pipeline 12 presses. In this way, the channel 11 is tightly closed.

Nach der Abdichtung der Kammer 3 wird das Vakuumsystem eingeschaltet, das mit der Kammer 3 über den Stutzen 7 verbunden ist und in der Kammer 3 einen zur Filtration erforderlichen Unterdruck (400 Torr) erzeugt; gleichzeitig gießt man in den Trichter 4 auf die Filterschicht 3 die Aluminium-Silizium-Legierung, die intermetallische Verbindungen in festem Zustand enthält After the chamber 3 has been sealed, the vacuum system connected to the chamber 3 is switched on the nozzle 7 is connected and generates a negative pressure (400 Torr) required for filtration in the chamber 3; at the same time pouring into the funnel 4 on the filter layer 3, the aluminum-silicon alloy, the contains solid intermetallic compounds

Unter Einwirkung von Unterdruck erfolgt die Filtration von flüssigem Silumin, das sich in der Kammer 3 sammelt.Under the action of negative pressure, the filtration of liquid silumin, which is in chamber 3 collects.

Die festen intermetallischen Verbindungen werden in der Filterschicht 5 des Trichters 4 zurückgehalten. Nach der Filtration wird die Filterschicht 5 zusammen mit den intermetallischen Verbindungen aus dem Trichter 4 herausgenommen, und der Trichter 4 wird mit dem wärmeisolierten Deckel 6 zugedecktThe solid intermetallic compounds are retained in the filter layer 5 of the funnel 4. After the filtration, the filter layer 5 is removed from the funnel together with the intermetallic compounds 4 is taken out, and the funnel 4 is covered with the thermally insulated lid 6

Da die Filtration bei einer Temperatur der Legierung erfolgt, die der eutektischen nahe liegt, d. h. bei 520 bis 5500C, so wird das Silumin zum nachfolgenden Vergießen auf die Temperatur von 6500C erhitzt.Since the filtration takes place at a temperature of the alloy which is close to the eutectic, ie at 520 to 550 ° C., the silumin is heated to the temperature of 650 ° C. for subsequent casting.

Hierzu wird der wassergekühlte Schieber 17 seitlich abgeführt, die Rohrleitungen 12 und 13 zur Ableitung von Verbrennungsprodukten werden mit Hilfe des Rohrstücks 20 verbunden, und der Gasbrenner 8 wird eingeschaltet. Nach der Erhitzung wird die Legierung durch das Stichloch 22 in die Gußformen eines Gießbandes (in der Zeichnung nicht abgebildet) vergossen.For this purpose, the water-cooled slide 17 is removed to the side, the pipes 12 and 13 to the drainage of combustion products are connected by means of the pipe piece 20, and the gas burner 8 is switched on. After heating, the alloy is poured through the tap hole 22 into the molds of a casting belt (not shown in the drawing) encapsulated.

Auf diese Weise erfüllt die oben beschriebene Anlage folgende Funktionen:In this way, the system described above fulfills the following functions:

trennt feste intermetallische Verbindungen von flüssigem eutektischem Silumin, erhitzt abgefiltertes Silumin bis auf die Gießtemperatur und dient als Vorratsbehälter, aus dem das gewonnene Silumin in die Gießformen des Gießbandes vergossen oder auf eine beliebige andere Weise entnommen wird.separates solid intermetallic compounds from liquid eutectic silumin, heats filtered silumin up to the casting temperature and serves as a storage container from which the silumin obtained is transferred to the casting molds the casting belt is potted or removed in any other way.

Die oben beschriebene Anlage gestattet es, je Zyklus bis zu 12 bis 15 t Silumin abzufiltern.The system described above allows up to 12 to 15 t of silumin to be filtered off per cycle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anlage zur Filtration von geschmolzenen Metallen und Legierungen, die eine feste Phase enthalten, durch Eingießen derselben in einen Trichter mit Filterschicht, der mit einem beheizten und evakuierbaren Metallsammelgefäß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsammelgefäß als eine ausgekleidete Kammer (3) ausgebildet ist, die mit mindestens einem Brenner (8) mit Zuführungsleitungen (9 und 10) für Gas und Luft zur Verbrennung von Gas innerhalb der Kammer (3) versehen und mit einem Kanal (11) zur Ableitung von Verbrennungsprodukten verbunden ist, sowie dadurch, daß der Kanal (11) zur Ableitung von Verbrennungsprodukten und die Zufühirungsleitungen (9 und 10) für Gas und Luft Vorrichtungen (14. 15, 16) zur Abdichtung der Kammer (3) während der Filtration von Metallen und Legierungen besitzen und daß ferner der die Filterschicht enthaltende Trichter (4) so in die Kammer hineinragt, daß er durch die in dieser gebildeten Verbrennungsgase aufgeheizt wird.1. Plant for the filtration of molten metals and alloys that contain a solid phase, by pouring the same into a funnel with a filter layer with a heated and evacuable Metal collecting vessel is connected, characterized in that the metal collecting vessel is designed as a lined chamber (3) with at least one burner (8) with Supply lines (9 and 10) for gas and air for the combustion of gas within the chamber (3) provided and with a channel (11) for discharge of combustion products is connected, and in that the channel (11) for the discharge of combustion products and the supply lines (9 and 10) for gas and air devices (14. 15, 16) to seal the chamber (3) during the filtration of metals and alloys and that furthermore the funnel (4) containing the filter layer protrudes into the chamber so that it is heated by the combustion gases formed in this. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (14) zur Abdichtung der Kammer, die am Kanal (11) zur Ableitung von Verbrennungsprodukten angeordnet ist, mit einem wassergekühlten Schieber (17) ausgeführt ist, der den Kanal (11) an der Unterbrechungsstelle der Rohrleitungen (12,13) überdeckt, die diesen Kanal (11) bilden, sowie dadurch, daß an der Unterbrechungsstelle der Rohrleitungen (12, 13) ein längs der Kanalachse verschiebbares Rohrstück (20) angeordnet ist.2. Plant according to claim 1, characterized in that the device (14) for sealing the Chamber on the channel (11) for the discharge of combustion products is arranged, is carried out with a water-cooled slide (17) which the Channel (11) at the point of interruption of the pipelines (12,13), which form this channel (11), and in that at the point of interruption a pipe section (20) which can be displaced along the channel axis is arranged in the pipelines (12, 13). 3535
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