DE2643075A1

DE2643075A1 - Flussmittel und verfahren zur entfernung von alkali- und erdalkalimetallen aus aluminium und seinen legierungen

Info

Publication number: DE2643075A1
Application number: DE19762643075
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Beguin; Pierre Guerit
Original assignee: Servimetal SA
Current assignee: Servimetal SA
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1977-04-07
Also published as: GB1546619A; CS199282B2; FR2325727A1; FR2325727B1; HU175417B; BE846538A; SE7610365L; ES451781A1; DD126556A5; JPS5246315A; EG12523A; NO763220L; US4099965A; IT1070554B; RO69749A; BR7606277A; CH596320A5; NL7610664A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 11. August 1976 Nr. 148

SERVIMETAL, 1, av. d¹Alsace-Lorraine, 73oo3 CHAMBERY Frankreich

Flußmittel und Verfahren zur Entfernung von Alkali- und Erdalkalimetallen aus Aluminium und seihen Legierungen

Die Erfindung betrifft ein Flußmittel zur Entfernung von Alkali- und Erdalkalimetallen aus Aluminium und seinen Legierungen sowie Verfahren zur Einsetzung dieses Flußmittels .

Es ist Ifetallurgen wohl bekannt, daß bestimmte Alkali- und Erdalkalimetalle bei sehr geringen Gehalten auf die Eigenschaften von leichten und ultraleichten Legierungen nachteilige Einflüsse ausüben können. So vermindert beispielsweise Natrium bei einem Gehalt von 5 bis Io ppm die Heißwalzbarkeit von Aluminium-Magnesium-Legierungen mit einem Gehalt von 3 bis 5 % Magnesium. Calcium verschlechtert bei Gehalten über 15o ppm die Gießeigenschaften von eutektischen und hypereutektischen Aluminium-Silicium-Legierungen tiefgreifend.

Das "erste Schmelze" genannte Aluminium, wie es aus den Elektrolysewannen kommt, enthält im allgemeinen 5 bis 4o ppm Natrium und 5 bis 4o ppm Calcium, wobei ltzterer Wert wegen des Calciumgehalts des handelsüblichen Siliciums bis auf mehrere loo ppm in den Aluminium-Silicium-Legierungen steigen kann.

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Zur Entfernung von Natrium und Calcium gibt es verschiedene Techniken, wie z.B. die Chlorierung oder die Verwendung von Flußmitteln auf Basis von Fluoriden. Diese Techniken weisen den Nachteil auf, daß sie aggressive und verunreinigende (Chlor, Fluoride) Produkte verwenden und einen Magnesiumverlust in Form von MgCl₃ oder MgF verursachen. Ferner ist ■ der Betrieb und die Unterhaltung von Chlorieranlagen sehr kostspielig.

Es ist möglich, die Verschmutzung auf einen zulässigen Wert zu begrenzen und Natrium und Calcium zu entfernen, indemman als Flußmittel Magnesiumchlorid MgCl₂ verwendet. Leider ist jedoch MgCl₃ sehr hygroskopisch und zersetzt sich, wenn es erst hydratisiert ist, in der Warme bei der Temperatur des flüssigen Aluminiums zu Chlorwasserstoffsäure HCl, Magnesiumoxid MgO und/oder Magnesiumoxichlorid, was seine Wirksamkeit beträchtlich vermindert und Verluste in Form von. Schlacken verursacht.

Ferner stellt auch sein relativ hoher Schmelzpunkt (720 C) ein Handikap dar, da man es für eine ausreichende Fließbarkeit bis nahezu 800⁰C erhitzen muß und man es in der Mehrzahl der. Fälle.vermeidet, Aluminium auf eine so hohe Temperatur zu erhitzen, um Energie zu sparen und die Oxidationsgefahren zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Nachteile zu vermeiden. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung der schädlichen Elemente (insbesondere Natrium und Calcium) ohne Magnesiumverlust mit Hilfe eines Flußmittels, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als Aluminium aufweist und an der Luft sehr wenig feuchtigkeitsempfindlich ist. Dieses Flußmittel besteht aus einem Gemisch von Magnesiumchlorid und Kaliumchlorid in Anteilen von 80 bis 60 Gew.-% Magensiumchlorid und 2o bis 4o Gew.-% Kaliumchlorid.

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Ein solches Flußmittel kann gemäß verschiedenen bekannten Verfahren verwendet werden, die insbesondere darin bestehen, daß man es auf die Oberfläche des geschmolzenen zu behandelnden Metalls streut und gleichzeitig manuell oder durch Einblasen von inertem Gas heftig rührt. Die Anmelderin hat aber gefunden - und dies stellt einen weiteren Gegenstand der Erfindung dar -, daß es bequemer ist, den Kontakt zwischen dem Flußmittel und dem zu behandelnden Metall nach einem der drei folgenden Verfahren herzustellen:

1. Man schmilzt das Magnesiumchlorid-Kaliumchlorid-Gemisch erfindungsgemäß in den oben angegebenen Verhältnissen; man gießt es so in die Gießform, daß man nach dem Abkühlen dichte Blöcke von relativ gut bestimmtem einheitlichem Gewicht, beispielsweise 1 oder 2 kg, erhält, die leicht zu handhaben sind und wegen ihrer glatten, nicht porösen Oberfläche keinen Staub erzeugen und während ihrer Handhabung wenig empfindlich gegen Luftfeuchtigkeit sind. Die Blöcke können nach bekannten Techniken unter die Oberfläche des zu reinigenden geschmolzenen Metalls gebracht und gehalten werden, wie z.B. mit einer durchlöcherten Graphitglocke, die man in das Bad aus zu behandelndem geschmolzenem Metall absenkt. Dieses Verfahren sichert ein langsameres und besser fortschreitendes Vermischen des Flußmittels mit dem Metall und vermindert das Volumen der abgegebenen Rauchgase beträchtlich.

2. Man schmilzt das Gemisch aus Magnesiumchlorid und Kaliumchlorid in den oben genannten Anteilen gemäß der Erfindung und führt es in Form eines flüssigen Strahls in den Strahl des geschmolzenen, zu behandelnden Metalls entweder in dem Moment, wo man es aus dem Schmelzofen gießt, oder in dem Moment, wo man es aus einer Pfanne in die andere umgießt, ein. Nach diesem Verfahren wird ein besonders wirksamer Kontakt zwischen dem Flußmittel und dem zu behandelnden Metall erreicht.

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3. Vor dem Gießen des zu behandelnden Metalls tränkt man den Boden der Gießpfanne mit der nötigen Menge an Flußmittel. Das Flußmittel wird von der Pfannenauskleidung absorbiert und setzt sich im Kontakt mit dem geschmolzenen zu behandelnden Metall nur relativ langsam frei, was seine Wirkdauer merklich verlängert. Dies dritte Verfahren kann im übrigen zur Erhöhung der Wirksamkeit mit dem ersten oder zweiten Verfahren kombiniert werden.

Beispiel 1

Eine Aluminium-Magnesium-Legierung mit 4 % Magnesium und 4o ppm Natrium (sowie den anderen üblichen Verunreinigungen dieses Legierungstyps) wird auf 73o bis 75o C erhitzt. Mit Hilfe einer Graphitglocke gibt man auf den Boden der Gießpfanne, die das flüssige Metall enthält, eine solche Menge eines erfindungsgemäßen Flußmittels aus 75 Gew.-% MgCl₃ und 25 Gew.-% KCl, die etwa 2,5 kg/t Legierung entspricht, in Form eines kompakten Blocks zu, der durch Schmelzen des genannten Flußmittels, Gießen in eine Gießform und Abkühlen erhalten wurde.

Die Reaktion zwischen Flußmittel und flüssiger Legierung verläuft ruhig mit einer sehr mäßigen Rauchentwicklung, die der Rauchfang ohne Schwierigkeit absorbieren kann. Nach dieser Behandlung enthält die Legierung AlMg nicht mehr als 3 ppm Natrium.

Beispiel 2

Eine Aluminium-Magnesium-Legierung mit 4 % Magnesium und 45 ppm Natrium(sowie den üblichen anderen Verunreinigungen dieses Legierungstyps) wurde in einem Schmelzofen auf etwa 75o C erhitzt. Ferner wurde auf den Boden einer vorgeheizten Gießpfanne ein erfindungsgemäßes Flußmittel, das 65 % und 35 % KCl enthält, in Körnerform in einer solchen Menge

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aufgebracht, die 3 kg Flußmittel pro Tonne Legierung entspricht. Dann wurde die geschmolzene Legierung in die Gießpfanne gegossen. Es entstand ein Aufbrausen und etwas Rauch, "der von dem Rauchfang absorbiert wurde. Das so behandelte Metall besaß einen Natrium-Endgehalt von 3 ppm.

Beispiel 3

Eine Gußlegierung vom Typ AS 13 (Grundlage Aluminium mit 13 % Silicium), die 34o ppm Calcium und die üblichen Verunreinigungen für diesen Legierungstyp enthielt, wurde bei etwa 74o C auf dieselbe Art wie in Beispiel 1 durch Einführen von 2 kg Flußmittel in Blöcken pro Tonne Legierung mit Hilfe der Glocke behandelt, wobei das Flußmittel die folgende Zusammensetzung aufwies: MgCl» 78 Gew.-%, KCl 22 Gew.-%. Nach dieser Behandlung enthielt die Legierung nicht mehr als 4o ppm Calcium, ein Gehalt, der keinen nachteiligen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften von Gußteilen aus AS 13 aufweist.

Beispiel 4

Eine Gußlegierung vom Typ AS 13, die mit der des Beispiels identisch war, wurde nach Verlassen des Schmelzofens in eine Gießpfanne gegossen, deren Boden vorher mit einer Menge, die 1 kg/t zu behandelndem Metall entspricht, an Flußmittel einer Zusammensetzung von 8o Gew.-% MgCl₂ und 2o Gew.-% KCl getränkt worden war. Ferner wurde während des Gießens ein Strom von flüssigem Flußmittel, das auf etwa 75o°C erhitzt wurde und dieselbe Zusammensetzung wie oben aufwies, in den Strom des zu behandelnden Metalls, das ebenfalls auf einer Temperatur von etwa 75o C erhitzt war, eingeführt. Die Menge des so gegossenen Flußmuttels lag nahe bei 2 kg/t des zu behandelnden Metalls.

Nach dieser Behandlung enthielt die Legierung nicht mehr als 3o ppm Calcium und weniger als 5 ppm Natrium.

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Claims

Patentansprüche

1. Flußmittel für die Entfernung von Alkali- und Erdalkalimetallen, insbesondere Calcium und Natrium, aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 60 bis 80 Gew.-% Magnesiumchlorid und 4o bis 2o Gew.-% Kaliumchlorid.

2. Verfahren zur Entfernung von Alkali- und Erdalkalimetallen, insbesondere Natrium und Calcium, aus Aluminium und leichten Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Flußmittel nach Anspruch 1 in Kontakt mit dem Metall während des Schmelzens bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorher geschmolzene und in eine Gießform gegossene Flußmittel in Form von massiven Blöcken zugesetzt wird und unter der Oberfläche des Metalls während des Schmelzens gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Strom des vorher geschmolzenen Flußmittels während des Gießens in den Strom des geschmolzenen Metalls einführt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Metallguß den Boden der Gießpfanne mit dem Flußmittel tränkt.

ORIGINAL INSPECTED

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