DE2512128A1

DE2512128A1 - Aussenbeheiztes gusseisengefaess fuer reaktionsfaehige metallschmelzen und verfahren zur herstellung eines solchen gefaesses

Info

Publication number: DE2512128A1
Application number: DE19752512128
Authority: DE
Inventors: Andrew Geza Szekely
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1976-07-01
Also published as: SU791258A3; SE7503062L; FR2296155A1; CS212745B2; NO750913L; ATA224175A; GB1498198A; CA1033573A; ES435917A1; FR2296155B1; CH588320A5; IN141367B; AU7928275A; NO142764C; IT1032436B; NO142764B; DE2512128B2; YU39539B; ES442752A1; JPS5510652B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein außenbeheiztes Gußeisengefäß zur Aufnahme von reaktionsfähigem schmelzflüssigem Metall, beispielsweise Aluminium, das gegen einen Angriff durch das schmelzflüssige Metall widerstandsfähig gemacht ist und dadurch eine erhöhte Lebensdauer hat und die Verunreinigung der Schmelze minimal hält. Die Erfindung befaßt sich ferner mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Gefäßes.

Beim Raffinieren von schmelzflüssigem Aluminium und anderen reaktionsfähigen Metallen ist es oft erwünscht, ein außenbeheiztes Gefäß zu verwenden. Gußeisengefäße sind vorteilhaft, weil sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, in jeder gewünschten Form gegossen werden können und einen verhältnismäßig niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Bei Gußeisen besteht jedoch das Problem, daß es unter dem Einfluß von schmelzflüssigem Aluminium korrodiert. Es ist bekannt, daß Aluminium in schmelzflüssigem Zustand ein kräftiges Lösungsmittel darstellt und infolgedessen die Werkstoffe

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ORIGINAL INSPECTED

sorgfältig ausgewählt werden müssen, mit denen es während der verschiedenen Verarbeitungsstufen in Kontakt kommt, beispielsweise beim Schmelzen, Legieren, Entgasen, bei der Zugabe von Flußmitteln, beim Filtrieren, Überführen und Gießer·.. Bei Auswahl eines ungeeigneten Werkstoffes kann es zu eirer Verunreinigung der Schmelze durch Reduktion oder Lösungsvorgänge am Behälter kommen, wobei zugleich der Behälter selbst Schaden leidet. Es ist infolgedessen üblich, Gußeisengegenstände, die mit schmelzflüssigem Aluminium in Berührung gebracht werden sollen, mit einem Überzug zu versehen, beispielsweise einem Überzug aus Rotschlamm, Zirkoniumsilikat, Glimmer, Eisenoxid oder Titanoxid. Natriumsilikat kann dem Überzug zugesetzt werden, um dessen Haftvermögen an dem Gußeisen zu verbessern. Derartige Überzüge werden in der Regel aufgebracht, indem sie auf diejenigen Teile der Gußeisenoberflache, die mit der Schmelze in Berührung kommen, aufgebürstet oder aufgesprüht werden. Derartige Überzüge nutzen sich jedoch leicht ab. Das Problem der beschränkten Lebensdauer von außenbeheizten Gußeisengefäßen zur Aufnahme von schmelzflüssigem Aluminium ist bisher nicht zufriedenstellend gelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein außenbeheiztes Gußeisengefäß zur Aufnahme von reaktionsfähigen schmelzflüssigen Metallen, wie Aluminium, das eine lange Lebensdauer hat und das schmelzflüssige Metall nur minimal mit Eisen verunreinigt, sowie

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ein zur Herstellung eines derartigen Gefäßes geeignetes Verfahren

zu schaffen.

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Ein auBenbeheiztes Gefäß zur Aufnahme von reaktionsfähigem schmelzflüssigem Metall mit einem Gußeisenmantel ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite des Mantels vorgesehene Auskleidung aus mehreren selbsttragenden feuerfesten Platten, die mit Bezug auf das schmelzflüssige Metall inert sind und die sich bei einer Wärmedehnung des Gefäßes entlang ihren Stoßstellen mit Bezug aufeinander sowie gegenüber der Innenfläche des Mantels bewegen können, sowie durch eine in dem Raum zwischen der Auskleidung und der Innenfläche des Mantels in situ ausgebildete feuerfeste Schicht aus einem festen Reaktionsprodukt aus Eisen und dem schmelzflüssigen Metall.

Soll das Gefäß für schmelzflüssiges Aluminium verwendet werden, ist es vorzugsweise aus Grauguß mit ungefähr 0,2 bis 1,5 % Chrom gefertigt und besteht die Auskleidung zweckmäßigerweise aus meh reren selbsttragenden Graphitplatten.

Das Verfahren zum Widerstandsfähigmachen eines von einem außenbeheizten Gußeisenmantel gebildeten Gefäßes gegen einen Angriff durch in dem Gefäß befindliches reaktionsfähiges schmelzflUssiges Metall ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Innen fläche des Mantels mit mehreren gegenüber dem schmelzflUssigen Metall inerten selbsttragenden feuerfesten Platten derart ausge kleidet wird, daß sich die Platten bei einer Wärmedehnung des Ge- fäßes entlang ihren Stoßstellen gegeneinander sowie mit Bezug auf die Innenfläche des Gefäßes bewegen können, daß das Gefäß mit dem reaktionsfähigen schmelzflUssigen Metall gefüllt wird, die Tempe-

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ratur des Gefäßes durch Außenbeheizen desselben auf einem mindestens dem Schmelzpunkt des schmelzflüssigen Metalls entsprechenden Wert gehalten wird, daß man das schmelzflüssige Metall durch die Stoßstellen sowie durch die Wärmedehnung geöffnete Spalte hindurch hinter die Auskleidung gelangen läßt und dadurch in dem Raum zwischen der Auskleidung und der Innenfläche des Gußeisenmantels in situ eine feuerfeste Schicht ausbildet, die ein festes Reaktionsprodukt aus Eisen und dem schmelzflüssigen Metall aufweist, wodurch ein weiterer unmittelbarer Kontakt zwischen dem im Gefäß befindlichen schmelzflüssigen Metall und einer frischen Gußeisenoberfläche des Mantels verhindert wird.

Das vorliegend beschriebene Verfahren und das Gefäß eignen sich besonders für Anwendungsfälle, bei denen das schmelzflüssige Metall Aluminium ist. Die Erfindung läßt sich jedoch auch in Verbindung mit anderen reaktionsfähigen schmelzflüssigen Metallen wie Zink, Zinn und Blei, einsetzen. Der Begriff "Aluminium"soll im vorliegenden Zusammenhang sowohl Aluminiumlegierungen als auch reines Aluminium umfassen.

Der Begriff "Platte" soll vorliegend nicht auf flache Platten, beispielsweise Graphitplatten, beschränkt sein, sondern auch maschinell bearbeitete oder gegossene Bauteile aus einem beliebigen feuerfesten Werkstoff einschließen, der gegenüber dem schmelzflüssigen Metall inert ist. Durch den Begriff "Platte" soll ferner der Aufbau der Auskleidung gegenüber monolithischen oder einteiligen Anordnungen abgegrenzt werden.

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Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Gefäßes zur Aufnahme von schmelzflüssigem Aluminium,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Zweikammer-Gefäß zum Raffinieren von Aluminium entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Gefäßwand bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 oder Fig. 2, welche die zwischen der Graphitauskleidung und dem Gußeisenmantel in situ gebildete feuerfeste Schicht erkennen läßt.

Das zum Raffinieren von Aluminium bestimmte Gefäß nach Fig. 1 weist einen Gußeisenmantel 31 auf, der mittels herkömmlicher, in einem Raum 32 untergebrachter Heizeinrichtungen auf Arbeitstemperatur gehalten ist. Es ist ferner mit einem feuerfesten Außenmantel 33 versehen, der gegen Wärmeverluste isoliert. Die Innenfläche des Gußeisenmantels 31 ist mit Graphit 34 oder einem anderen feuerfesten Werkstoff ausgekleidet, der gegenüber schmelzflüssigem Aluminium inert ist. Der Mantel 31 ist mit einer Abdeckung 36 versehen, die

auf einem Flansch 39 aufsitzt. Metall 38 tritt in das Gefäß über einen Einlaß 40 ein. Innerhalb des Gefäßes wird das Metall 38 mittels eines inerten Gases durchblasen und in Bewegung gehalten. Das inerte Gas wird in die Schmelze über einen rotierenden Gasinjektor 35 eingeblasen. Pfeile 50 deuten die Art der Umwälzung des schmelzflüssigen Aluminiums im Gefäß an, die durch den rotierenden Gasinjektor verursacht wird. Das raffinierte schmelzflüssige Metall verläßt das Gefäß über einen Auslaß 44, der unterhalb der Oberfläche 42 der Schmelze in der Wand 45 ausgebildet ist. Das Metall durchläuft einen Schacht 46 und verläßt die Raffinieranlage über eine Abflußrinne 47, um zu einer Gießstation zu gelangen. Die Graphitauskleidung 34 besteht erf indungsgerrü ß aus mehreren Graphitplatten, wobei nach Aufheizen auf die Arbeitstemperatur zwischen aneinanderstoßenden Platten ausreichende Räume vorhanden sind, um das Metall 38 hinter die Platten gelangen zu lassen, wo ein dünner Film aus schmelzflüssigem Aluminium entsteht, der, wenn er mit dem Gußeisenmantel 31 in Berührung kommt, in der im folgenden noch näher erläuterten Weise eine (in Fig. 1 nicht veranschaulichte) FeAl_-Schicht ausbildet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Zweikammer-Gefäß mit einem Gußeisenmantel 51, der an seiner Innenseite mit mehreren Graphitplatten und Siliziumkarbidplatten 56 ausgekleidet ist. Gesonderte Platten bilden den Boden und die Seitenwände der Auskleidung. Der Gußeisenmantel 51 ist außen von einer Heizkammer 53 umgeben, in der beliebige bekannte Heizeinrichtungen, beispielsweise elektrische Heizwicklungen, untergebracht sein können. Die Heizkammer 53 wird ih-

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rerseits von einer feuerfesten Isolation 54 umfaßt. Eine Prallwand 55, die ebenfalls als Graphitplatte ausgebildet ist, teilt die Kammern voneinander ab. Die Strömungsrichtung des schmelzflüssigen Aluminiums ist durch Pfeile angedeutet, wobei der Pfeil für den Einlaßabschnitt und der Pfeil 61 für den Auslaß aus einem Schacht 62 gilt, der vorzugsweise aus mehreren Siliziumkarbidplatten 56 und 57 gefertigt ist. Rotierende Gasinjektoren 63 und 64 sind in einer Abdeckung 65 des Gefäßes gelagert. Ein Metallrückführrohr 68 besteht gleichfalls aus Graphit.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Wandabschnitts der Ausführungsform nach Fig. 1 oder Fig. 2. Dabei ist mit 72 der Gußeisenmantel und mit 71 die Graphitplfitte bezeichnet. Zwischen beiden befindet sich eine an Ort und Stelle ausgebildete feuerfeste Schicht in Form eines mit Eisen gesättigten schmelzflüssigen Aluminiumfilms 73, der eine ausgeschiedene FeAl_-Phase 74 aufweist, welche die Oberfläche des Gußeisenmantels 72 bedeckt. Der kleine Maßstab der Fig. 1 und 2 verhindert eine Darstellung dieser Schicht in den Fig. 1 und 2.

Bei der Montage des Gefäßes werden die Graphitplatten bei Raumtemperatur in den Gußeisenmantel eingesetzt, wobei für einen möglichst engen Sitz der Platten untereinander sowie mit Bezug auf die Wand des Mantels gesorgt wird. Nach der Montage der Graphitplatten werden alle Risse oder Zwischenräume zwischen den aneinanderstoßenden Platten mit Graphitzement auszementiert% Wenn jedoch das Gefäß auf seine beabsichtigte Arbeitstemperatur (ungefähr

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700°C für Aluminium) erhitzt wird, öffnen sich diese Stoßstellen auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen dem Gußeisen und dem Graphit. Wird daher in das Gefäß schmelzflüssiges Aluminium eingebracht, dringt es durch diese Spalte in der Auskleidung hindurch und füllt den Raum zwischen dem Gußeisenmantel und der Auskleidung aus. Beim Erhitzen von Raumtemperatur auf 700 C hat Graphit eine Ausdehnung von nur ungefähr 12 % derjenigen von Eisen in Kornrichtung sowie ungefähr 27 % der Ausdehnung von Eisen quer zur Kornrichtung. Neben Graphitplatten können auch Siliziumkarbidplatten oder vorgefertigte Gußteile aus diesen Werkstoffen verwendet werden. Derartige Platten lassen sich einfach derart zurechtschneiden, daß sie in den Mantel eng hineinpassen; sie können zwecks Verankerung auch verkeilt oder mit geeigneten Nuten versehen werden.

Vorzugsweise wird das Gefäß auf die Sollarbeitstemperatur (z. B. auf die Temperatur von schmelzflüssigem Aluminium) gebracht, bevor das Aluminium in das Gefäß eingegeben wird. Während des Aufheizens des Gefäßes dehnen sich der Gußeisenmantel und die die inerte Auskleidung bildenden Platten. Die Wärmedehnung der Auskleidung erfolgt unbehindert, d. h. die Platten können sich gegeneinander und mit Bezug auf die Oberfläche des Gußeisenmantels bewegen. Dabei können die expandierenden Auskleidungsteile eine Bewegung entlang ihren Stoßstellen oder Treffflächen, d. h. entlang konstruktiv vorgegebenen Linien ausführen. Diese freie Bewegungsmöglichkeit und die höhere Wärmeausdehnung von Gußeisen verhindern, daß sich in der Auskleidung willkürlich Risse an anderen Stellen als den Stößen oder den Treffflächen der Platten bilden, wenn das Gefäß unter

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dem Einfluß der Wärme expandiert.

Eine sehr kleine Menge des in das erhitzte Gefäß eingebrachten schmelzflüssigen Aluminiums kann mit der Gußeisenoberfläche in Berührung kommen, indem sie durch die Spalte hindurchdringt, die auf Grund der Wärmedehnung entlang den Stoßstellen der Auskleidungsplatten geöffnet wurden. Die Breite dieser Spalte kann während der Montage der Auskleidung bei Raumtemperatur sehr klein gehalten werden, indem die Platten der Auskleidung möglichst genau aneinander angepaßt werden. Im Falle von Graphitplatten ist das Aufbringen einer kleinen Menge an Graphitzement auf die Stoßflächen von Vorteil, um für einen engeren Sitz zu sorgen. Die Verminderung des Spiels zwischen den Platten soll jedoch nicht so weit getrieben werden, daß deren Relativbewegung verhindert wird. Durch das Kleinhalten des Spiels zwischen den Platten wird verhindert, daß die Spalte an den Stoßstellen bei der Wärmeausdehnung zu breit werden. Überraschenderweise und entgegen den bekannten Lehren leitet dieses Vordringen von reaktionsfähigem Metall zu der Gußeisenoberfläche den Prozeß ein, der unter kontrollierten Bedingungen schließlich die Korrosion des Gußeisens durch schmelzflüssiges Aluminium verhindert und auf diese Weise zu einer unerwartet langen Lebensdauer des Gefäßes führt.

Wenn das schmelzflüssige Aluminium hinter der Auskleidung mit der Gußeisenoberfläche in Berührung kommt, löst es eine gewisse Menge an Eisen aus dem Gußeisengefüge. Da das Volumen des Aluminiums, das hinter eine gut sitzende Auskleidung eindringt, verglichen

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mit der Kontaktfläche mit dem Gußeisen sehr gering ist, wird das Eisen in einen dünnen schmelzflüssigen Aluminiumfilm gelöst, der zwischen einer außenbeheizten Gußeisenwand und einer inerten Graphitauskleidung sitzt. Die hohe Temperatur und die Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen dem Gußeisenmantel und dem Aluminium fördert ein rasches Lösen von Gußeisen, bis die Sättigungsgrenze erreicht ist. Die Sättigungskonzentration von Eisen in Aluminium ist eine Funktion der Temperatur und der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung. Bei reinem Aluminium läßt sich die Sättigungskonzentration von Eisen näherungsweise durch die folgende Gleichung angeben, die für den in der Praxis normalerweise anzutreffenden Temperaturbereich (655°C bis 750°C) gilt:

c =-13,8 + 0,024 · t

wobei c = Eisenkonzentration in Aluminium (Gew.%) und t = Temperatur des Aluminiums ( C).

Aus dieser Gleichung kann berechnet werden, daß bei 700 C die Konzentration des in Aluminium gelösten Eisens nur ungefähr 3 % beträgt. Das bedeutet, daß eine verhältnismäßig kleine Eisenmenge für eine Sättigung des schmelzflüssigen Aluminiumfilms sorgen kann Bei dieser Sättigungskonzentration wird eine intermetallische Feststoffphase entsprechend dem stöchiometrischen Ausdruck FeAlausgeschieden. Diese Eisen-Aluminium-Phase ist bis zu einer Zerlegungstemperatur von 1160C stabil. Da es sich um eine eisenreiche Phase handelt, beginnt sie sich auf oder in der Nähe der Guß-

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eisenoberflache zu bilden . Die Ausscheidung der FeAl^-Phase geht weiter, bis die gesamte hinter der inerten Auskleidung eingeschlossene Aluminiumschicht die Sättigung erreicht. An dieser Stelle wird ein Gleichgewichtszustand erzielt; es wird kein zusätzliches Eisen gelöst und keine weitere FeAl_-Phase mehr gebildet. Ein weiterer' Angriff der Gußeisenoberfläche wird jetzt durch das Vorhandensein der eisenreichen intermetallischen FeAl -Phase verhindert. Eine Änderung dieses Gleichgewichtszustandes ist nur möglich, wenn die Eisenkonzentration im Aluminiumfilm unter den Grenzwert absinkt. Dies könnte beispielsweise erfolgen, wenn gelöstes Eisen aus der mit Eisen gesättigten Aluminiumschicht durch Diffusion über Spalte in der Auskleidung entweicht. Würde es dazu kommen, würde die FeAl_-Phase in Lösung gehen, um das Gleichgewicht wiederherzustellen. Bezüglich eines Gesamtgleichgewichts wird die Korrosionsgeschwindigkeit der Gußeisenoberfläche im Anschluß an die ursprüngliche Ausbildung der intermetallischen Schutzschicht durch die Geschwindigkeit des Massenübergangs über die Spalte in der Graphitauskleidung bestimmt, d. h. möglicherweise durch die Diffusionsgeschwindigkeit von gelöstem Eisen aus der hinter der Auskleidung eingeschlossenen schmelzflüssigen Aluminiumschicht. Diese Geschwindigkeiten sind jedoch sehr gering, so daß die Korrosion des Gußeisenmantels extrem klein ist, was zu der überraschend langen Lebensdauer des Gefäßes führt.

Der oben beschriebene Mechanismus unterstreicht die verschiedenen wichtigen Funktionen, die eine Auskleidung aus selbsttragenden inerten Graphitplatten übernimmt. Die inerte Auskleidung bildet

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eine mechanische Sperre gegen das chemische Lösen der feuerfesten intermetallischen Phase durch die Hauptmasse des in dem Gefäß befindlichen schmelzflüssigen Aluminiums. Es ist von Vorteil, die Größe der Spalte zwischen den Platten der Auskleidung klein zu halten, da sie die einzigen Verbindungswege zwischen der mit Eisen gesättigten Schicht hinter der Auskleidung und der Hauptmasse des Metalls im Gefäß darstellen. Die Auskleidung verhindert auch eine mechanische Erosion der FeAl^-Schutzschicht durch den schmelzflüssigen Metallstrom. Dieser Schutz ist besonders wichtig, wenn das in dem Gefäß befindliche Metall eine turbulente Bewegung ausführt oder kräftig umgerührt wird, wie dies beispielsweise bei dem aus der US-PS 3 743 263 bekannten Raffinationsprozeß der Fall ist. Nicht unmittelbar verbunden mit dem Mechanismus der Bildung der feuerfesten Schicht, jedoch gleichwohl von großer praktischer Bedeutung ist der Umstand, daß der Werkstoff der selbsttragenden Auskleidung aus Stoffen wie Graphit oder Siliziumkarbid ausgewählt werden kann, die nicht nur echt inert gegenüber Aluminium sind und von diesem nicht benetzt werden, sondern die daneben auch gute Wärmeleiter darstellen. Im Rahmen der Erfindung können diese Werkstoffe in Form von relativ dünnen selbsttragenden Platten benutzt werden. Daher lassen sich auch große Gefäße mit solchen Werkstoffen auskleiden, ohne daß die Kosten prohibitiv hoch werden.

Die FeAl_-Phase ist in der zwischen dem Gußeisen und der Graphitauskleidung ausgebildeten feuerfesten Schicht immer anzutreffen, doch können auch andere Phasen vorhanden sein, wenn handelsübliche Aluminiumlegierungen verarbeitet werden. Beispielsweise wird im

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Falle von siliziumhaltigen Aluminiumlegierungeri eine intermetallische Phase entsprechend einer stöchiometrischen Zusammensetzung von Fe-SiAl.p bei verhältnismäßig niedrigen Eisenkonzentrationen ausgeschieden , wenn der Film aus schmelzflüssigem Metall hinter der inerten Auskleidung mit Silizium über ungefähr 0,7 Gew.% Silizium angereichert wird. Diese Phase sorgt für einen Schutz der Gußeisenoberfläche durch im wesentlichen den gleichen Mechanismus wie FeAl.,. Die Zerlegungstemperatur dieser Phase (860 C) liegt gleichfalls erheblich über den beim Raffinieren von schmelzflüssigem Aluminium normalerweise anzutreffenden Temperaturen.

Neben dem Eisen selbst können auch die Legierungselemente von Gußeisen zur Bildung einer feuerfesten Schutzschicht beitragen. Beispielsweise kann das Silizium für die vorstehend genannte intermetallische Phase aus dem Gußeisen stammen, da Gußeisen im allgemeinen Silizium enthält. Ein anderes Legierungselement, das zusammen mit Aluminium eine intermetallische Phase bildet, ist Chrom. Bei 700 C wird eine feste Phase aus CrAl aus dem schmelzflüssigen Aluminium ausgeschieden , wenn die Chromkonzentration größer als ungefähr 0,7 Gew.% Chrom ist. Die Zerlegungstemperatur von CrAl₇ beträgt ungefähr 725°C.

Beispiel

Ein Gefäß der in den Fig. 2 und 3 veranschaulichten Art wurde aus einem Gußeisenmantel aufgebaut, der 0,6 % Chrom enthielt, und war an den Seiten mit 28,6 mm dicken Graphitplatten sowie am Boden

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mit 50,8 mm dicken Graphitplatten ausgekleidet. Die Metalleinlaß- und Metallauslaßbereiche des Mantels wurden mit Siliziumkarbidplatten ausgekleidet. Das Gefäß wurde auf 700 C vorerhitzt, bevor es mit schmelzflüssigem Aluminium gefüllt wurde. Das Gefäß wurde elektrisch außenbeheizt; die Temperatur des Aluminiums wurde ständig auf ungefähr 700 C gehalten. Die Schmelze wurde durch angetriebene Flügelräder und Gasblasen in heftige Bewegung versetzt, um den aus der US-PS 3 743 263 bekannten Aluminiumraffinationsprozeß durchzuführen. Innerhalb einer kontinuierlichen Periode von sechs Monaten praktischer Versuche unter tatsächlichen industriellen Arbeitsbedingungen wurde die Graphitauskleidung nicht benetzt, chemisch angegriffen oder durch das Aluminium oder Gekrätz erodiert. Infolgedessen erforderte das Gefäß keine periodische Reinigung oder Wartung. Diese ununterbrochene Einsatzdauer bei turbulenter Bewegung des schmelzflüssigen Aluminiums liegt weit über der Lebensdauer von außenbeheizten Gußeisengefäßen, die nach bekannten Verfahren hergestellt werden.

Die Vorzüge eines erfindungsgemäß aufgebauten Gefäßes sind zahlreich. Das außenbeheizte Gußeisengefäß hat eine wesentlich längere Lebensdauer, als sie bisher zu erreichen war. Das in dem Gefäß befindliche schmelzflüssige Metall wird durch den Gußeisenmantel nicht verunreinigt. Das im Gefäß vorhandene Metall kann eine turbulente Bewegung ausführen, ohne daß die Schutzschicht Schaden leidet. Der Wärmeübergang durch die Gefäßwand wird erleichtert, da alle drei Komponenten der Gefäßwand, nämlich der Gußeisenmantel, die intermetallische Schicht und die Graphitauskleidung, gute Wärmeleiter sind,

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Claims

Ansprüche

. Außenbeheiztes Gefäß zur Aufnahme von reaktionsfähigem schmelzflüssigem Metall mit einem Gußeisenmantel, gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite des Mantels (31, 51, 72) vorgesehene Auskleidung aus mehreren selbsttragenden feuerfesten Platten (34, 52, 56, 57, 71), die gegenüber dem schmelzflüssigen Metall inert und bei einer Wärmedehnung des Gefäßes entlang ihren Stoßstellen mit Bezug aufeinander sowie gegenüber der Innenfläche des Mantels bewegbar sind, sowie durch eine in dem Raum zwischen der Auskleidung und der Innenfläche des Mantels in situ ausgebildete, ein festes Reaktionsprodukt aus Eisen und dem schmelzflüssigen Metall aufweisende feuerfeste Schicht (73, 74).
2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (31, 51, 72) aus Grauguß gefertigt ist.
3. Gefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung mindestens teilweise aus Graphitplatten besteht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung mindestens teilweise aus Siliziumkarbid besteht.
5. Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Schicht FeAl- aufweist.

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6. Verfahren zum Widerstandsfähigmachen eines von einem außenbeheizten Gußeisenmantel gebildeten Gefäßes gegen einen Angriff durch in dem Gefäß befindliches reaktionsfähiges schmelzflüssiges Metall, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Mantels mit mehreren gegenüber dem schmelzflüssigen Metall
inerten selbsttragenden feuerfesten Platten derart ausgekleidet wird, daß sich die Platten bei einer Wärmedehnung des Gefäßes entlang ihren Stoßstellen gegeneinander sowie mit Bezug auf die Innenfläche des Gefäßes bewegen können, daß das Gefäß mit dem reaktionsfähigen schmelzflüssigen Metall gefüllt wird, die Temperatur des Gefäßes durch Außenbeheizen desselben auf
einem mindestens dem Schmelzpunkt des schmelzflüssigen Metalls entsprechenden Wert gehalten wird, daß man das schmelzflüssige Metall durch die Stoßstellen sowie durch die Wärmedehnung geöffnete Spalte hindurch hinter die Auskleidung gelangen läßt
und dadurch in dem Raum zwischen der Auskleidung und der Innenfläche des Gußeisenmantels in situ eine feuerfeste Schicht ausbildet, die ein festes Reaktionsprodukt aus Eisen und dem
schmelzflüssigen Metall enthält und einen weiteren unmittelbaren Kontakt zwischen dem im Gefäß befindlichen schmelzflüssigen Metall und einer frischen Gußeisenoberfläche des Mantels verhindert .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als
schmelzflüssiges Metall Aluminium verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der

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feuerfesten Schicht FeAl- ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußeisenmantel aus Grauguß gefertigt wird und als feuerfeste Platten Graphit- und/oder Siliziumkarbidplatten verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß auf eine im wesentlichen dem Schmelzpunkt des schmelzflüssigen Metalls entsprechende Temperatur vorerhitzt wird, bevor das Gefäß mit dem schmelzflüssigen Metall gefüllt wird.

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