DE2401654C2

DE2401654C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium

Info

Publication number: DE2401654C2
Application number: DE2401654A
Authority: DE
Inventors: Matthias 4150 Krefeld Welsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1974-01-15
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1493473A; ATA24175A; AT341235B; DE2401654B1; NO137700C; NO750089L; CA1047257A; JPS50114321A; CH595453A5; IT1026336B; FR2257698B1; US4007771A; NO137700B; JPS5736969B2; FR2257698A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Aluminium aus Äiuminiuin-Legierungcr. durch Zentrifugieren bei kontrollierter Abkühlung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren zur Raffination von Aluminium-Legierungen durch Zentrifugieren gehören zum Stand der Technik (Zeitschrift »Aluminium«, 48. Jahrgang, 1972, S. 372 bis 376). Dieses bekannte Verfahren bezieht sich auf die Anreicherung von Aluminium-Silizium-Rohlegierungen, wobei aus einer teilcrstarrten Schmelze durch Zentrifugieren eine flüssige, aluminiumreiche Phase von einer bereits erstarrten siliziumrcichcn Phase ge-Irennt wird. Die Zentrifuge besitzt an ihrem Außenumfang eine vor dem Zentrifugieren zu entfernende Trommelwand. Vor dem Zentrifugieren ist die Bildung eines zusammenhängenden Skeletts fester Primärkristalle erforderlich.

Ausgehend von dem bekannten Prinzip des Zentrifugieren hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium, insbesondere Reinaluminium zu entwikke!n. Ausgangspunkt dieser Aluminiumdarstellung sollen vorhandene minderwertige Aluminium-Legierungen sein.

Verfahrensmäßig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Al-X-Legierung ausgewählt wird, deren Komponente X ein höheres spezifisches Gewicht als Aluminium hat und die mit Aluminium ein Eutektikum bildet, wobei die Zusammensetzung der Ausgangs'egierung auf der aluminiumreichen Seite des Eutektikums liegt, und daß diese Legierung — nachdem sie erschmolzen und zentrifugiert ist — unter Einfluß der Zentrifugalkraft stehend von innen nach außen abgekühlt wird. Die Komponente X kann ein Element mit einem höheren spezifischen Gewicht sein oder aber eine Verbindung, welche erst nach der Reaktion mit einem vorhandenen oder zugegebenen dritten Element das gewünschte höhere spezifische Gewicht als die flüssige Aluminiumschmelze aufweist. So ist es vorteilhaft, in der Aluminiumschmelze enthaltene Verunreinigungselemente, wie Eisen und Silizium, durch Zugabe von Drittelementen auszufällen. Zur Entfernung von Eisen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Zink zuzugeben, wodurch feste Mehrstoffverbindungen entstehen, die ein höheres spezifisches Gewicht haben, als die flüssige Aluminiumschmelze. Zur Entfernung von Silizium kann Blei zugegeben werden, welches zumindest einen Teil des unerwünschten Siliziums auswäscht.

Zur Erzwingung des gewünschten Temperaturgradienten wird die zentrifugierte Schmelze nach außen weitgehend gegen Wärmeabfuhr isoliert und auf die innenliegende Oberfläche der Schmelze Kühlmittel aufgeb'.asen. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Luft verwendet.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren auf Aluminium-Kupfer-Legieiiingen mit einem Kupfergehalt von weniger als 10%, insbesondere weniger als 5°/o angewendet.

Gute Ergebnisse wurden auch bei der Anwendung des Verfahrens auf Aluminium-Legierungen des Typs Al-Zn-Mg erzielt.

Eine bevorzugte Vorrichtung <;ur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist koaxial in einer nach außen wärmeisolierten trommeiförmigen Zentrifuge eine Abkühlvorrichtung auf. Vorzugsweise besteht die Abkühlvorrichtung aus einem sich über die Länge der Zentrifugentrommel erstreckenden Zylinder, der radial nach außen gerichtete Austrittsöffnungen aufweist.

In der bevorzugten Ausführungsform sind auf dem Innenmantel der wärmeisolierten Zentrifuge mit Abstand voneinander und in Axialrichtung verlaufend, radial nach innen gerichtete, keilförmige Elemente angeordnet. Diese Elemente verhindern eine Lunkerbildung des erstarrenden Aluminiums.

In der bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel der keilförmigen Elemente und der Abstand der keilförmigen Elemente voneinander so gewählt, daß zwischen den keilförmigen Elementen rechteckige Aluminiumblöcke erstarren. Diese Aluminiumblöcke können nach Abtrennen der verunreinigten Schwermetallschicht leicht dem Walzvorgang zugeführt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausiühmngsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemä-Be Vorrichtung,

F i g. 2 im Querschnitt schematisch die Abkühlbedingungen und

F i g. 3 einen Querschnitt der F i g. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform.

Die in F i g. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer trommeiförmigen Zentrifuge !,deren A-ißenmar,- te! und -ieren Stirnflächen aus Stahl und aus einem wärmeisolierenden Material, wie Kaolin, besteht. Es können auch als Isolierschicht Kieselgursteine verwendet werden. Die isolierte innenflache des Zylinders i ist mit la bezeichnet, in der Zentrifuge 1 befindet sich ir. Achsrichtung verlaufend die Abkühlvorrichtung 3. Diese Abkühlvorrichtung 3 besteht aus einem länglichen Zylinder, der radial nach außen gerichtete Austrittsöffnungen 6 aufweisi. Die Abkühlbedingungen sind in F i g. 2 schematisch dargestellt. Als Abkiihlmedium kann Preßluft verwendet werden.

Die in der Zentrifuge befindliche Schmelze ist mit 2 bezeichnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Zentrifuge 1 in axialer Richtung verlaufende, keilförmige Elemente 4 angeordnet, die einerseits eine Lunkerbildung verhindern und zum anderen unmittelbar zu auswalzbaren Aluminiumblöcken 5 führen. Die keilförmigen Elemente bestehen aus wärmeisoliertem Stahl. Zur Wärmeisolierung kann wieder eine Kaolinschicht verwendet werden.

Als Beispiel soll das erfindungsgemäbe Verfahren an Hand einer Aluminium-Kupfer-Legierung beschrieben werden. Kupfer weist ein höheres spezifisches Gewicht als Aluminium auf und bildet bei 548⁰C mit Aluminium ein Eutektikum. Dieses Eutektikum liegt bei 33 Gewichtsprozent Kupfer und 77 Gewichtsprozent Aluminium. Der erfindungsgemäßen Lehre folgend wird eine Ausgangslegierung gewählt, die auf der aluminiumreichen Seite des Eutektikums liegt, das heißt z. B. eine Ausgangslegierung mit 4% Kupfer und 96% .Aluminium. Durch das Zentrifugieren unter kontrollierter Abkühlung von innen soll aus dieser Ausgangslegierung Reinaluminium hergestellt werden. Als Nebenprodukt fällt außerdem die Legierung mit euiektischer Zusammensetzung an.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, daß aus einer minderwertigen Ausgangslegierung durch ein einfaches mechanisches Separationsvenahrun hochwertiges Reinaluminiiim gewonnen ν erden kann.

Hierzu 1 Blatt ?.eichnu:is.ef

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminium aus Aluminium-Legierungen durch Zentrifugieren bei kontrollierter Abkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Al-X-Legierung ausgewählt wird, deren Komponente X ein höheres spezifisches Gewicht als Aluminium hat und die mit Aluminium ein Eutektikum bildet, wobei die Zusammensetzung ι ο der Ausgangsschmelze auf der aluminiumreichen Seite des Eutektikums liegt, und daß diese Schmelze, während sie unter Einfluß der Zentrifugalkraft steht, von innen nach außen abgekühlt wird.

2. Vei fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmittel auf die Innenoberfläche der unter Zentrifugalkraft stehenden Schmelze geblasen wird

S. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aluminiumschmelze vorhandene Verunreinigungselemente, wie Eisen und Silizium, durch Zugabe von Drittelementen ausgefällt werden.

4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf Aluminium-Kupfer-Legierungen mit einem Kupfergehalt von weniger als 10%, insbesondere weniger als 5%.

5. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial in einer nach autien wärmeisolierten Zentrifuge (1) eine auf die Innenfläche (2a) der zentrifugierten Schmelze (2) ausgerichtete Abkühi vorrichtung (3) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlvorrichtung (3) aus einem sich über die Länge der Zentrifuge (1) erstreckenden Zylinder besteht, der radial nach außen gerichtete Austrittsöffnungen (6) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß aul dem Innen.iiantel (la) der wärmeisolierten Zentrifuge (t) mit Abstand voneinander, sich axial erstreckende, radial und keilförmig nach innen gerichtete Elemente (4) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der keilförmigen Elemente (4) und der Abstand der keilförmigen Elemente (4) voneinander so gewählt sind, daß zwischen ihnen rechteckige Blöcke (5) erstarren.