DE3030738A1

DE3030738A1 - Verfahren zum kontinuierlichen giessen von kupfer

Info

Publication number: DE3030738A1
Application number: DE19803030738
Authority: DE
Inventors: Enrique Henry Carrollton Ga. Chia; John G. Carrollton Ga. Weber
Original assignee: Southwire Co LLC
Current assignee: Southwire Co LLC
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2468655B1; IT8049494A0; ES8106248A1; DE3030738C2; IT8049494A1; FR2468655A1; ZA804994B; IT1188948B; GB2057904B; CA1173623A; SE8005775L; AU6148480A; ES494278A0; GB2057904A; AU534172B2

Description

Southwire Company (Corporation of the state of Georgia), 126 Fertilla Street, Carrollton, Georgia 30117 U.S.A.

II/My/1830

Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Kupfer

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Kupfer, wobei das geschmolzene Kupfer in einen sich kontinuierlich weiterbewegenden Gußraum gegossen wird, der durch mindestens eine sich endlos bewegende Gußfläche in Verbindung mit anderen Gußflächen gebildet wird, so daß ein geschlossener Gußraum entsteht und anschließend das gegossene Kupfer etwa in der Form des Gußraumes verfestigt wird, um einen Gußbarren zu bilden, und danach der Gußbarren aus dem Gußraum zur weiteren Behandlung herausgezogen wird. Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung allgemein auf die Behandlung von geschmolzenem Kupfer und insbesondere* auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Filtern und wahlweisen Entgasen des geschmolzenen Kupfers und anderweitigem Herausziehen von Verunreinigungen.

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Die US-Patente 2 429 584, 3 537 987, 3 610 600, 3 820 767, 3 904 180, 3 972 709, 4 067 731 und die darin genannten anderen zahlreichen Patente zeigen, daß das Filtern und Entgasen von geschmolzenem Metall allgemein im Stand der Technik bekannt ist. Jedoch ist in diesem Stand der Technik kein effektives System beschrieben, um kontinuierlich feste und gasförmige Verunreinigungen und Einschlüsse aus dem geschmolzenen Kupfer zu entfernen.

überwiegend hat sich die Filter- und Entgasungstechnologie von geschmolzenem Metall auf Aluminium konzentriert, und zwar teilweise, weil die Reinheit insbesondere bei Aluminium besonders kritisch ist und weil die relativ niedrige Schmelztemperatur von Aluminium es viel leichter macht, dieses zu behandeln als die meisten Metalle. Die Behandlung von Aluminiumschmelze hat sich von dem chargenweisen Schlackenfiltern und -schmelzen (fluxen) über das in Reihe (in line)-Granulat und Gewebe-Feuerfestfiltern und -schmelzen (fluxen) bis zum in Reihe (in line)-Gebrauch von einschiebbaren porösen Keramik-Schaumfiltern entwickelt, wie sie z.B. in den US-Patenten 4 007 923, 3 917 242, 3 893 917, 3 962 081 und 4 092 153 enthalten sind. Andere Metalle, eingeschlossen Gußeisen und Stahl, werden oftmals entgast mittels Vakuum und mit Methoden, die reaktive Zusätze benutzen.

Demgegenüber wurde die Technologie der Behandlung von Kupferschmelze bisher auf wenige Verbesserungen beschränkt, von denen eine aus der Benutzung einer katalytischen Einwirkung besteht, um eine Schmelze zu deoxydieren. Wegen der relativ hohen Temperatur und den extrem korrosions-

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fördernden Wirkungen des geschmolzenen Kupfers, ist es bisher tatsächlich unmöglich gewesen, einen mechanischen Filter zu bauen, um aus der Kupferschmelze Verunreinigungen zu entfernen, der eine wirklich brauchbare Lebensbauerwartung gehabt hätte.

Die drei Hauptarten von Kupfer, die in der Kupfergewinnungsindustrie bekannt sind, sind zähgepoltes Kupfer, Feuerraffiniertes Kupfer und elektrolytisches Kupfer.

Diese hier benutzten Ausdrücke sind die üblichen und allgemeinen Bezeichnungen in der Industrie und sind in Band 1 von "Metals Hand Book" 18. Ausgabe, veröffentlicht 1961 von der "American Society for Metals". Zähgepoltes Kupfer ist: "Kupfer, das 0,02 bis 0,05 % Sauerstoff enthält, indem das Kupfer in einem Reverberier-Ofen (Flammofen) raffiniert wird. Elektrolytisches Kupfer ist solches, wobei Kupfer durch elektrolytischen Niederschlag raffiniert wird, eingeschlossen Kathoden, die ein direktes Produkt der Raffinierungsoperation sind, Raffinierungsformen gegossen aus geschmolzenen Kathoden und in weiterer Ausdehnung daraus hergestellte Fertigprodukte. Wenn dieser Ausdruck normalerweise alleine benutzt wird, bezieht er sich auf elektrolytisches zähgepoltes Kupfer ohne weitere Bestandteile außer Sauerstoff, der in erheblichen Beträgen anwesend ist. Feuerraffiniertes Kupfer ist solches, das bei Anwendung einer Ofenbehandlung raffiniert ist, und nur Raffinierungsformen einschließt und in weiterer Ausdehnung Fabrikationsprodukte, die daraus gemacht werden. Wenn dieser Ausdruck normalerweise gebraucht wird, bezieht er sich auf feuerraffiniertes zähgepoltes Kupfer ohne weitere Bestandteile außer Sauerstoff, der in erheblichen Beträgen vorhanden ist.

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Da es bisher im Stand der Technik kein Verfahren gibt, um Kupferschmelze kontinuierlich zu filtern oder zu reinigen, vertrauen die meisten Hersteller von Kupferprodukten auf die inhärente Reinheit von elektrolytisch raffiniertem Kupfer zur Herstellung von qualitativ sehr guten Gußprodukten. Geschmolzenes Kupfer, vom dem bekannt ist, daß es durch Refraktionsteilchen oder dergleichen verunreinigt ist, kann nach der einzigen zur Zeit bestehenden Alternative gegenüber der Möglichkeit, minderwertiges Kupfer zu akzeptieren, nur verschrottet werden, um es wieder aufzuschmelzen. Ein Beispiel von Verunreinigung ist, wenn Stahlbandbewicklung, die normalerweise dazu verwendet wird, um Kathoden zum Transport zu bündeln, versehentlich in einen Schmelzofen zusammen mit den Kathoden trotz der normalerweise vorgesehenen Kontrollen eingebracht wird. Einer der hauptsächlichen Herstellungsprozesse, der auf der inhärenten Reinheit von elektrolytisch raffiniertem Kupfer basiert, ist das kontinuierliche Gießen und Walzen von Kupfer in Stäbe, wobei das geschmolzene Kupfer in einen sich kontinuierlich fortbewegenden Schmelzraum gegossen wird, der mindestens von einer endlosen sich bewegenden Schmelzoberfläche in Verbindung mit anderen Schmelzoberflächen gebildet wird, so daß ein geschlossener Schmelzraum entsteht. Das geschmolzene Kupfer wird verfestigt entsprechend der Form des Schmelzraumes, wodurch ein Gußbarren entsteht, der für die weitere Behandlung herausgezogen wird, beispielsweise dem Walzen in Kupferstäbe, die zum Ausziehen in Draht geeignet sind.

Es ist ein allgemein anerkanntes Prinzip in der Gußtechnik, daß die Qualität des Gußproduktes stärker von der

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Partikelgröße der Einschlüsse in der Matrix abhängig ist als von der Anzahl der Verunreinigungen, das gilt insbesondere dann, wenn das Gußprodukt dafür verwendet werden soll, um in Drahtstäbe gewalzt zu werden, die letztlich zu Draht ausgezogen werden sollen, der beispielsweise als elektrischer Leiter, als Magnetdraht oder als Telefondraht dienen soll.

Wenn Kupferstäbe, die einen Einschluß enthalten, ausgezogen werden bis zu einem Durchmesser, der klein genug ist, daß der Einschlußdurchmesser bedeutsam in bezug auf den Durchmesser des Drahtes wird, wird eine Verringerung in der effektiven Querschnittsfläche erzeugt. Es wird nun allgemein angenommen, daß ein Bruch des Drahtes auftritt, wenn der Durchmesser des Einschlusses "d" ein merklicher Bruchteil des "dahinter liegenden" Drahtdurchmessers ist und daß die Bruchbedingung lautet: d > d . Damit ist es offen-

c — c

sichtlich, daß eine Vorrichtung erforderlich ist, um den Durchmesser von Einschlüssen zu messen, die in die Matrix des Kupfergusses eingeschmolzen werden, der zum Herstellen von Kupferdraht verwendet werden soll. Eine detaillierte Analyse dieses Problemes in der Kupferdrahtherstellung findet sich in "Wire Breaks in Copper (Drahtbrüche in Kupfer): "A Classification an Analysis", Chia at al; Wire

25 Journal, February 1976.

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Feuerraffiniertes Kupfer enthält oft viele metallische und nichtmetallische Verunreinigungen, die für die Endprodukte schädlich sind, beispielsweise Draht, der direkt aus dem feuerraffinierten Kupfer gewonnen wird. Wenn feuerraffiniertes Kupfer in Anoden vergossen wird, die zur elektrolytischen Raffinierung dienen, verursachen diese

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Verunreinigungen starke Anhäufungen von Schlammabfall in den elektrolytischen Behältern oder Zellen.

Ein anderes, oft auftretendes Problem im Stand der Technik ist das Versperren des Trichterspundes. Der keramische Spund, wie er im US-Patent 3 752 372 offenbart ist, ist repräsentativ für den Typ von Spunden, wie er zum Gießen von geschmolzenem Kupfer verwendet wird. Geschmolzenes Kupfer benetzt nicht oder haftet nicht an einem Spund dieses Typs; jedoch gewisse Verunreinigungen und Einschlüsse z.B. Eisen, lagern sich auf der Oberfläche des Spundes ab, wodurch Gießschwierigkeiten auftreten, die zum Verschluß des Spundes führen, wodurch der Fluß des geschmolzenen Metalls oft unterbrochen wird.

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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die durch Verunreinigungen verursachten Schwierigkeiten während der Herstellung von beispielsweise elektrolytisch geschmolzenem und raffiniertem Kupfer verringert werden und ebenso die Qualität von Feuerraffiniertem Kupfer verbessert wird. Demnach besteht das Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, den Betrag von Verunreinigungen und Einschlüssen in der Schmelze wesentlich zu verringern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mittels eines vorgeschalteten Filters die festen Verunreinigungen, die sich im geschmolzenen Metall befinden und die sich sowohl durch den Schmelzprozeß selbst als auch durch gelöste metallische und nichtmetallische Verunreinigungen, wie Eisen und Kalzium, entstanden sind, entfernt werden. Hierzu wird erfindungsgemäß das geschmolzene Kupfer durch

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mindestens einen offenporigen Keramik-Schaumfilter geleitet, der in einer Ebene quer zum Fließweg des geschmolzenen Kupfers angeordnet ist, der zweckmäßigerweise unmittelbar vor der Stelle angeordnet ist, wo das geschmolzene Kupfer gegossen wird. Auf diese Weise werden die Verunreinigungen herausgezogen, die sich in der Schmelze befinden. Erfindungsgemäß werden demnach die Einschlüsse und Verunreinigungen aus dem Kupfer gefiltert und herausgezogen, insbesondere Eisen und Kalzium durch Adsorption. Die Benutzung des erfindungsgemäßen Filters unmittelbar vor dem Gießen macht eine Verdopplung des Raffinierungsprozesse unnötig, wobei ein höherer Prozentanteil von Gußprodukten aller höchster Qualität hergestellt werden können, und zwar von einer typischen Schmelze bei insgesamt verringerten Gesamtkosten. Darüber hinaus verbessert die Erfindung bei Anwendung für geschmolzenes feuerraffiniertes Kupfer dessen Qualität und ermöglicht dessen Anwendung für einige Anwendungsgebiete, ohne daß ein zusätzliches Raffinieren erforderlich ist und verringert die Verunreinigungen in den Schmelzanoden, die für das elektrolytische Raffinieren bestimmt sind.

Die vorliegende Erfindung löst damit zahlreiche Probleme, die durch Verunreinigungen bei der Herstellung von z.B.

elektrolytisch raffiniertem Kupfer auftreten, indem sie als vorbeugender Filter zum Entfernen sowohl fester Verunreinigungen, die durch den Prozeß selbst in das geschmolzene Metall hineingekommen sindjals auch gelöster Metalle und Nichtmetalle, wie Eisen und Kalzium, dient. Zusätzlieh wird durch die Erfindung auch feuerraffiniertes Kupfer qualitativ verbessert, wenn die Erfindung als Primär-Filter verwendet wird.

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Der erfindungsgemäß verwendete Filter hat eine offenporige Struktur mit ungefähr 25 bis 35 Poren pro 2,54 cm und einen Volumenanteil der Hohlräume von ungefähr 75 bis 95 %, vorzugsweise 85 bis 95 % und ist hauptsächlich gebildet aus metallischen Oxyden und metallischen Phosphaten, beispielsweise Aluminiumoxyd, Chromoxyd, Aluminiumphosphat und dergleichen.

Der Keramik-Schaumfilter wird dadurch konditioniert, daß er Hitze und/oder Kupferoxyden und gelöstem Sauerstoff, der in dem geschmolzenem Kupfer enthalten ist, ausgesetzt wird, um zu ermöglichen, gelöstes Eisen aus der Lösung in dem geschmolzenen Kupfer herauszuziehen. Dies wird dadurch ausgeführt, daß zuerst eine diskrete Schicht des ausgeschiedenen Kupferoxyds auf dem Filter gebildet wird, die verursacht, daß gelöste metallische und nichtmetallische Verunreinigungen und Einschlüsse, solche wie Eisen und Kalzium, auf der Oberfläche des konditionierten Filters in einem solchen Ausmaß adsorbiert werden, daß eine Reduzierung der Konzentration der gelösten metallischen und nichtmetallischen Verunreinigungen und Einschlüsse, wie Eisen und Kalzium, erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren, wie es im Anspruch 1 enthalten ist, wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung ausgeführt, um kontinuierlich feste Verunreinigungen heraus- zufiltern und gelöste Metalle und Nichtmetalle aus der Lösung im geschmolzenen Kupfer herauszuziehen, die aus einem Trichter besteht, der einen Einlass für die konti nuierliche Aufnahme des geschmolzenen Kupfers aus einem Ofen besitzt und einen Auslass, um das geschmolzene Kupfer

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durch einen Spund in eine sich kontinuierlich bewegende Schmelzform abzugeben. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß Filter- und Extraktionselemente zwischen dem Einlass und dem Auslass quer zum Fließweg des geschmolzenen Kupfers angeordnet werden und wobei diese Filter- und Extraktionselemente aus offenporigem, keramischem Schaummaterial gebildet sind.

In den Unteransprüchen 2 bis 7 und 9 bis 14 sind weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung enthalten.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht, zum Teil geschnitten der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

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Fig. 2 eine Mikrofotografie in einer Vergrößerung von 400 einer Kupferprobe, die nicht unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegossen worden ist,

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Fig. 3 eine Mikrofotografie, ebenfalls in einer

Vergrößerung von 400, der gleichen Kupferprobe, die gemäß dem erfindungsgemäßen Ver fahren hergestellt worden ist.

In Fig. 1 ist ein Trichter 11 dargestellt, wie er üblicherweise zwischen einem Schmelz- oder Raffinierungeofen, der nicht dargestellt ist, und einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießmaschine, die ebenfalls nicht

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gezeigt ist, angeordnet wird. Geschmolzenes Kupfer, das gewöhnlich über 1093⁰C (2000⁰F) hat, wird in ein Ende, dem linken Ende in Fig. 1, des Trichters durch dessen offene Oberseite hineingegossen und fließt zu einem Auslaßspund 13, wie er beispielsweise in der US-PS 3 752 372 beschrieben ist, der sich am gegenüberliegenden Ende befindet. In einem Winkel quer zum Fließweg des geschmolzenen Kupfers ist mindestens ein Filter 15 angeordnet, der derart positioniert ist, daß er leicht von der Oberseite des Trichters aus entfernt werden kann, jedoch einen festen Sitz hat, wenn er auf dem Boden des Trichters sitzt. Das Filterelement 15 besteht aus einem Keramikschaum, wie er unter dem Handelsnamen "Selee" bekannt ist und von der "Consolidated Aluminium Corporation of St. Louis, Missouri" verkauft wird. Vorzugsweise wird das Filterelement 15 in einer Ebene zwischen 30 und 150 Grad in bezug auf die Bewegungslängsachse des geschmolzenen Kupfers vom Einlass des Trichters 11 zu dem Auslass durch den Spund 13 angeordnet. Im in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind die Filterelemente 15 in einem Winkel von 90 Grad zur Gießlängsachse angeordnet. Jedes Filterelement 15 hat eine offenporige Struktur mit vorzugsweise 25 bis 35 Poren pro 2,54 cm und einem Volumenanteil der Hohlräume von ungefähr 75 bis 95 %, vorzugsweise 85 bis 95 %. Jedes Filterelement ist hauptsächlich aus Aluminiumoxyd und anderen metallischen Oxyden und Phosphaten gebildet.

Die metallischen Oxyde und/oder Phosphate, aus denen die Filtereleeente 15 bestehen, werden dadurch konditioniert, daß sie Hitze und/oder Kupferoxyden und gelöstem Sauerstoff ausgesetzt werden, die in dem geschmolzenen Kupfer

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enthalten sind, um auf diese Weise gelöstes Eisen aus der Lösung in dem geschmolzenen Kupfer herauszuziehen. Hierbei wird eine erste diskrete Schicht von Kupferoxyd auf dem Filterelement 15 gebildet, die verursacht, daß gelöstes Eisen und Kalzium auf der Oberfläche des konditionierten Filterelements 15 adsorbiert wird, und zwar in einem derartigen Ausmaß, daß eine Reduzierung der Konzentration des gelösten Eisen und Kalzium von bis zu 50 % erreicht werden kann, ähnliche Keramik-Schaummaterialien sind bekannt und beispielsweise in den US-Patenten 3 090 094' und 3 097 930 beschrieben. Dabei ist jedoch davon auszugehen, daß die besondere Anwendung, wie sie erfindungsgemäß erfolgt, dieser keramischen Schaummaterialien bisher nicht bekannt war.

Vorzugsweise hat das Filterelement 15 einen trapezförmigen Querschnitt, wodurch ein leichtes Befestigen in Befestigungsrillen 17 möglich ist, die in den geneigt und aufeinander zu nach unten verlaufenden Seitenwänden 20 des Trichters 11 ausgebildet sind. Jede Befestigungsrille 17 (wobei im dargestellten Beispiel 2 derartige Rillen vorhanden sind, die drei Kammern A,B,C bilden), ist mit der gegenüberliegenden Rille 17 über jeweils eine Bodenrille 17', wobei in Fig. 1 zwei derartige Rillen vorhanden sind, verbunden, wobei die Bodenrillen 17' im Boden 21 des Trichters 11 ausgebildet sind. Die Rillen 17-17'-17 bilden jeweils ein sich nach oben hin erweiterndes U-förmiges Rillenprofil, das zur Oberseite des Trichters offen ist. Die Filterelemente 15, wenn sie lösbar in den Befestigungsrillen 17-17'-17 angeordnet sind, füllen jeweils das U-förmige Rillenprofil aus und sind dabei quer zur.Fließrichtung des geschmolzenen Kupfers angeordnet.

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Handhabungsmittel 18 sind an der langen Oberkante des trapezförmigen Filterelements 15 angeordnet, um das Herausziehen des Filterelements 15 aus dem Trichter 11 zu erleichtern, auch dann wenn der Trichter 11 mit kontinuierlich fließendem, geschmolzenem Kupfer gefüllt ist.

Zusätzlich zum Filtern des geschmolzenen Kupfers gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wodurch das Entfernen oder Aufbrechen jeglicher größerer Schlackeneinschlüsse oder Verunreinigungen erreicht wird, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß zusätzlich ein Gasstrom durch das Filterelement 15 geleitet wird, um den Sauerstoffgehalt des Kupfers zu kontrollieren, um das Kupfer zu entgasen oder um beides zu erreichen und um gleichzeitig das Filterelement 15 von Oxyden und anderen feuerfesten Einschlüssen, die während des Filterns eingeschlossen worden sind, zu reinigen. Zu diesem Zwecke kann insbesondere in jeder der Bodenrillen 17' eine Gasverteilungsröhre 14' angeordnet sein, welche das Ende eines Gasverteilungssystems 14 ist. Ein Kanal 19 ist vorzugsweise im Boden jedes Filterelementes ausgebildet, um die Gasverteilungsröhre 14' aufzunehmen und zu umschließen. Die Gasverteilungsröhre 14' ist über ihre gesamte Länge durchlöchert, so daß Reduktionsgase, wie beispielsweise Ammoniak oder Kohlenmonoxyd oder Oxydationsgase wie Sauerstoff oder Luft, in das geschmolzene Kupfer eingeleitet werden können, das sich im Trichter 11 befindet, und dabei nach oben entlang und durch die Filterelemente 15 zur Oberfläche des geschmolzenen Metallbades perkolieren, das sich in dem Trichter 11 befindet, wo dann diejenigen Gase, die keine Reaktion hervorgerufen haben, nach außen in die Atmosphäre durch den offenen

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Trichtereingang oder durch Belüftungselemente 16 abgeführt werden. Die Belüftungselemente 16 ragen durch den entfernbaren Deckel 12 hindurch und erstrecken sich von einem Bereich oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Trichter 11. In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein inerter Gasträger, wie Stickstoff oder Argon, mit den Reduktions- oder Oxydationsgasen gemischt, um die zusätzliche Wirkung hervorzurufen, daß das Filterelement von Oxyden und anderen Verunreinigungen, die darin oder auf diesem festgehalten sind, zu reinigen, da das geschmolzene Kupfer entweder oxydiert oder reduziert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Mittel vorgesehen, um ein Vakuum zu erzeugen, wobei diese an die Entlüftungsrohre 16 angeschlossen werden können, so daß ein Vakuum in dem Raum zwischen der Kupferschmelze und dem Deckel 12 erzeugt wird, so daß alle Gase, die in dem geschmolzenem Kupfer gelöst sind, beeinflußt werden, aus dem Kupfer herausgetrieben zu werden, wodurch die Porosität des Gußproduktes aus den so behandelten geschmolzenen Kupfers, die aufgrund der eingeführten Gase verursacht wird, reduziert werden kann. Wo es nicht gewünscht ist, die Kupferoxyde zu reduzieren, die in der Lösung im geschmolzenen Metall sind, kann ein inertes Gas alleine benutzt werden, um die nicht gelösten Kupferoxyde, die in dem Filterelement 15 aufgefangen sind, zur Oberfläche des geschmolzenen Metallbades zu transportieren. Der Hauptvorteil des Gebrauchs eines Gasstromes, der direkt unter dem Filterelement 15 eingeleitet wird, besteht in der gesteigerten Reinigungswirkung der Gasblasen, wenn diese durch den Filter fließen. Denn die Porosität des Filterelements 15 erhöht wirkungsvoll die Oberflächen des Gases und des

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geschmolzenen Metalls, wodurch der Kontaktgrad des reinigenden Gases exponentiell erhöht wird und gleichzeitig die in dem Filter 15 aufgefangenen Partikel veranlaßt werden, zur Oberseite des Trichters getragen zu werden, wo sie, sofern dies notwendig ist, periodisch abgesaugt werden können. Das Filterelement 15 kann an jeder passenden Stelle im Fließweg des geschmolzenen Kupfers angeordnet werden, z.B. in einem Gerinne, das nicht dargestellt ist, zwischen dem Schmelzofen (nicht^dargestellt) und dem Trichter 11. Jedoch ist es besonders vorteilhaft, den Filter so nahe wie praktisch möglich zum Auslaufspund 13 anzuordnen.

In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung ist der Filter 15 in einem Winkel von 90 Grad zum Fließweg des geschmolzenen Kupfers angeordnet, aber vorzugsweise sollte der Filter 15 in einem Winkel zwischen 30 und 150 Grad quer zum Fließweg angeordnet werden. Hierdurch wird eine größere effektiv wirksame Filterfläche für jede vorgegebene Größe des Fließkanals erreicht. Zum Beispiel hat ein üblicherweise verwendetes Gerinne eine Querschnittsfläche von ungefähr 0,0929 m² (1 sq. foot), durch welches das geschmolzene Kupfer mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 56.'63¹J dm 3 pro Minute fließt (2 cu, f t/min.). Damit diese gewünschte Fließgeschwindigkeit nicht wesentlich beeinträchtigt wird, sollte der Filter 15 relativ dünn gehalten werden, und zwar sollte er vorzugsweise eine Dicke von 4,9 cm (2 inches) besitzen und die effektiv wirksame Fläche kann dadurch vergrößert werden,, daß das Filterelement 15 in einem Winkel zu der Fließlängsrichtung angeordnet wird. Ein Winkel von 30 oder 150 Grad vergrößert die effektiv wirksame Fläche des Filterelementes über das Zweifache hinaus. Dieses Problem ist nicht so groß,

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wenn der Filter 15 in einem Trichter angeordnet ist, da dieser normalerweise einen größeren Querschnitt bei niedrigeren Fließgeschwindigkeiten besitzt, in diesem Fall wird der in einem Winkel angeordnete Filter 15 eine längere Lebensdauer haben, ehe er mit adsorbierten Metallen verschmutzt ist.

Obwohl die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert worden ist, wobei ein Trichter verwendet worden ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, vielmehr sind vielerlei änderungen und Anwendungen und Detailänderungen möglich, ohne daß dadurch die Lehre der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Ansprüche:

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Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Kupfer, wobei das geschmolzene Kupfer in einen kontinuierlich sich weiterbewegenden Gußraum gegossen wird, der durch mindestens eine endlos sich bewegende Gußoberfläche in Verbindung mit anderen Gußoberflächen gebildet wird, so daß ein geschlossener Gußraum gebildet wird und danach das gegossene Kupfer im wesentlichen entsprechend der Form des Gußraums verfestigt wird, um einen Gußbarren zu bilden und anschließend der Gußbarren aus dem Gußraum heraus zur weiteren Behandlung gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Kupfer durch mindestens einen offenporigen Keramik-Schaumfilter, der in einer Ebene quer zum Fließweg des geschmolzenen Kupfers angeordnet ist, geleitet wird, und zwar vorzugsweise unmittelbar bevor das geschmolzene Kupfer gegossen wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem geschmolzenem Kupfer Metalle der Gruppe 8 des Periodensystems der Elemente herausgezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß aus dem geschmolzenen Kupfer Nicht-Metalle der Gruppe 2a des Periodensystems der Elemente herausgezogen werden.

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Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall der Gruppe 8 Eisen herausgezogen wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als'Nicht-Metall der Gruppe 2a Calcium herausgezogen wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß reaktives Gas in das geschmolzene Kupfer in der Nähe des Filterelementes eingeleitet wird, wobei der Sauerstoffgehalt des geschmolzenen Kupfers während - dieses durch den Filter hindurchtritt, reguliert wird

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Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig ein reaktives Gas und ein inertes Gas in das geschmolzene Kupfer durch den Filter eingeleitet werden, wodurch der Sauerstoffgehalt des geschmolzenen Kupfers reguliert und das geschmolzene

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Kupfer hinsichtlich des überschüssigen reaktiven Gases und anderer ungelöster Gase gereinigt wird, und zwar unmittelbar bevor das geschmolzene Kupfer in die sich kontinuierlich bewegende, geschlossene Gußform gegossen wird.

8. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 zum kontinuierlichen Ausfiltern fester Verunreinigungen und zum Herausziehen nicht gelöster Metalle und Nicht-Metalle aus der Lösung im geschmolzenen Kupfer, bestehend aus einem Trichter mit einem Einlass zur kontinuierlichen Einbringung des geschmolzenen Kupfers aus einem Ofen und einem Auslass zum Ausbringen des geschmolzenen Kupfers durch einen Spund in eine sich kontinuierlich bewegende Gußform, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlass und dem Auslass des Trichters (11) quer zum Fließpfad des geschmolzenem Kupfers mindestens ein Filter- und Extraktionselement (15) angeordnet ist und das Filter- und Extraktionselement aus einem offenporigen Keramik-Schaummaterial gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e -

kennzeichnet, daß das offenporige Keramik-Schaummaterial aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus metallischen Oxyden und metallischen Phosphaten besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch

gekennzeichnet, daß das offenporige Kera-• mik-Schaummaterial überwiegend aus Aluminiumoxyd und

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Aluminiumphosphat besteht.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Keramik-Schaummaterial einen Hohlraumanteil von 75 bis 95 % besitzt.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter- und Extraktionselement (15) in einer Ebene angeordnet ist, die zwischen 30 und 150 Grad relativ zur Längsfließrichtung des geschmolzenen Kupfers durch den Trichter liegt.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Vakuumerzeugung für das Entgasen des geschmolzenen Kupfers, während es oder nach dem es durch das Filter- und Extraktionselement fließt,

20 vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um inertes Gas in Kontakt mit dem geschmolzenen Kupfer zu bringen und weiterhin Mittel, um das Gas durch den Filter aus keramischem Schaummaterial nach oben zu leiten, um aus diesem Kupferoxydpartikel zu entfernen.

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