DE572252C - Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, wie Schwefel, Sauerstoff u. dgl., aus Metallen und Legierungen durch Behandeln mit Wasserstoff in geschmolzenem Zustand - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, wie Schwefel, Sauerstoff u. dgl., aus Metallen und Legierungen durch Behandeln mit Wasserstoff in geschmolzenem Zustand Es ist bekannt, Metalle und Legierungen dadurch zu entgasen, d'aß man sie erstarren läßt und wieder aufschmilzt und dieses Verfahren gegebenenfalls mehrmals wiederholt.
• Es ist weiterhin bekannt, Metalle und Legierungen von Sauerstoff, Schwefel und anderen Verunreinigungen zu befreien durch Behandlung mit Wasserstoff im geschmolzenen Zustande. Um die Reinigung möglichst vollständig zu machen, muß die Behandlung durch lange Zeit fortgesetzt werden.
• Die Erfinder haben gefunden, daß sich die Behandlungszeit erheblich abkürzen läßt, wenn man die Metalle im Wasserstoffstrom einfrieren läßt und wieder einschmilzt und dieses Verfahren gegebenenfalls mehrfach wiederholt. Dies scheint darauf zu beruhen, daß beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand und umgekehrt die Löslichkeit von Gasen und Dämpfen sich sprungweise ändert. Man beobachtet z. B., wenn man manche Nickellegierungen im Wasserstoffstrom einfrieren läßt, im Moment des Erstarrens eine starke Gasentbindung; enthält das Metall als Verunreinigung Schwefel, so kann man in dem übergeleiteten Wasserstoff im Augenblick des Erstarrens vermehrte Schwefelmengen nachweisen. Schmilzt man das Metall erneut im Wasserstoffstrom auf, so wird abermals Wasserstoff gelöst und beim Wiedereinfrieren wieder abgegeben. Es scheint, als ob hierbei eine Art von Auswaschen der Verunreinigungen stattfände, die die beschriebene Reinigung bewirke.
• Eine weitere Beschleunigung der Reinigung kann hervorgerufen werden., wenn man für eine möglichst große Oberfläche des Metallbades sorgt, indem man z. B., wenn man. zum Schmelzen Hochfrequenzöfen benutzt (deren üblich zylindrisches Bad im allgemeinen tiefer ist als ihr Durchmesser beträgt) beispielsweise die Spule waagerecht legt.
• Sehr störend ist, daß auch nach beendeter Reinigung beim letzten Erstarren Wasserstoff frei wird und das erstarrte Metall blasig macht. Man hat versucht, den überschüssigen -Wasserstoff aus dem flüssigen Metall durch Oxydation zu entfernen, dabei wird aber leicht nieder etwas Metalloxyd gebildet. Man hat erfolgreich den -Wasserstoff durch Vakuumbehandlung des flüssigen Metalls beseitigt, doch bedingt dies eine verhältnismäßig komplizierte Apparatur.
• Die Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, daß eine kurzzeitige Behandlung mit einem chemisch weitgehend trägen Gas, das in vielen Fällen Stickstoff sein -kann., den-Wasserstoff so weit aus dem flüssigen Metall herauswäscht, daß keine Blasen beim Erstarren mehr entstehen. Dabei kann in vielen Fällen die Behandlung mit Stickstoff so kurz sein,, daß eine nennenswerte oder störende Nitridbildung nicht eintritt. Eventuell kann es zweckmäßig sein, kurz nach beendetem Erstarren den Stickstoff wieder durch Wasserstoff abzulösen, um eine Nitridbildung an der Oberfläche während der weiteren Abkühlung zu verhindern oder, falls der Stickstoff, wie häufig, geringe Mengen Sauerstoff enthalten sollte, Oxydation zu vermeiden.
• Um die Notwendigkeit eines Gießens in Schutzatmosphäre zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, das Metall am Ort der Schmelzung erstarren zu lassen, wobei man evtl. die waagerecht behandelte Schmelze zuvor zu senkrechter oder schräger Lage aufrichten kann.
• Bei der Herstellung von Präzisionslegierungen kann sich dann unter Umständen folgendes Verfahren als zweckmäßig erweisen, um mehrfaches Einwiegen oder mehrfache Legierungsarbeit zu sparen: Man schmilzt zunächst in einem großen üblichen Schmelzapparat die Legierung in der gewollten Zusammensetzung, jedoch ohne Rücksicht auf etwaige Verunreinigungen der Rohstoffe. Diese Rohlegierung vergießt man in eine Anzahl von, Blöcken oder von Knüppeln der Dimension, die man später zum Walzen haben will.- Die Blöcke oder Knüppel schmilzt man dann in der oben geschilderten Weise in Wasserstoff mit entsprechender Nachbehandlung um.
• Dies kann in besonders wirtschaftlicher und bequemer Weise geschehen,. indem man die Knüppel in einer Art von. Schiffchen in an sich bekannter Weise in ein trockenes, sandiges, rieselfähiges, feuerfestes Material einbettet, das kurz vor dem Schmelzen des Metalls sintert und so die einmal gegebene Form bewahrt. Das Schiffchen kann beispielsweise aus Schamotte oder aus einem aufgespaltenen Metallblech gebildet sein und mehrfach benutzt werden, wenn man dafür sorgt, daß die Sinterung sich nicht ganz bis zum Schiffchen erstreckt. Um beim schließlichen Erstarren Lunkerbildung zu vermeiden, kann man, das Schiffchen mit dem flüssigen Metall mit geeigneter Geschwindigkeit aus dem eigentlichen Erhitzungsraum herausschieben, so daß das Metall vom vorausgehenden Ende her allmählich erstarrt. Die gewollte Absicht kann durch Neigung oder, dadurch unterstützt werden, daß man die Knüppelform der Vorschmelze konisch o. dgl. gestaltet.
• Benutzt man als Schmelzapparat z. B. eine waagerecht liegende Hochfrequenzspule mit Wasserkühlung, so kann man diese rohrförmige Spule z. B. dreimal so lang machen, als die zu schmelzenden Knüppel, abef nur eine Hälfte vom Hochfrequenzstrom durchfließen lassen. Nach Beendigung der geschilderten Behandlung schiebt man das Schiffchen mit dem in I<-nüppelform geschmolzenen Metall mit geeigneter Geschwindigkeit aus dem erregten Spulenteil in den unerregten, @ um es vom einen Ende her erstarren zu lassen. Dabei muß natürlich die ganze Spule gasdicht gemacht sein,, was evtl. nach einer der bekannten Methoden durch Einlegen einer geeigneten Dichtung in den Zwischenraum zwischen den einzelnen Windungen der Spule geschehen kann, oder dadurch, daß man über die Spule außen einen weiten Gummischlauch oder ein anderes gasdichtes Rohr überzieht.
• Bei entsprechender Dimensionierung der Vorrichtung ist es möglich, den Durchgang von Schiffchen gewissermaßen kontinuierlich zu gestalten, so daß im Apparat immer gleichzeitig eine große Anzahl von Schiffchen in verschiedenen Phasen der Behandlung vorhanden ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, wie Schwefel, Sauerstoff u. dgl., aus Metallen und Legierungen durch Behandeln mit Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man die flüssigen Metalle und Legierungen während des Behandelns im Wasserstoffstrom einfrieren läßt und wieder aufschmilzt und dieses Verfahren gegebenenfalls mehrfach wiederholt. , 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der nur bis zu einer geringen- Höhe mit flüssigem Metall gefüllte Behälter eine länglich schmale Form besitzt. 3. Verfahren nach Anspruch i oder Verfahren zum Arbeiten mit der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschuß von Wasserstoff durch eine Nachbehandlung des flüssigen Metalls im Vakuum beseitigt wird. q.. Verfahren nach Anspruch i oder Verfahren zum Arbeiten mit der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im behandelten Metall gelöst bleibende Wasserstoff durch kurzzeitiges Überleiten eines chemisch weitgehend trägen Gases herausgewaschen wird, ehe das flüssige Metall endgültig in den festen Zustand übergeht. 5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß als chemisch weitgehend träges Gas Stickstoff verwendet wird. 6. Verfahren nach Anspruch q. und 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach beendeter Erstarrung das chemisch weitgehend träge Gas oder der Stickstoff wieder durch Wasserstoff oder auch durch Kohlenoxyd, Methan o. dgl. abgelöst wird. 7. Verfahren nach Anspruch i und 3 bis 6 oder Verfahren zum Arbeiten mit der Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Vermeidung des Gießens im Vakuum oder in einer Schutzatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in an sich bekannter Weise am Ort der Schmelzung erstarren gelassen wird. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze vor dem endgültigen Erstarren aus der waagerechten in eine geneigte oder senkrechte Lage gekippt wird. g. Verfahren nach Anspruch i und 3 bis 8 und Verfahren zum Arbeiten, mit der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Rohschmelze ohne Berücksichtigung der zu beseitigenden Verunreinigungen hergestellt und diese in kleinere Einheiten gegossen wird, die dann einzeln gemäß Anspruch i bis 8 behandelt werden. i o. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohlegierung bereits in die zur Weiterverarbeitung geeignete Form, z. B. Knüppel, vergießt, wobei die Form dadurch bewahrt wird, daß die Formstücke in ein trockenes, nieselfähiges, feuerfestes Material eingebettet werden, das vor Erreichung der Schmelztemperatur sintert. -ii. Verfahren nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke in das rieselfähige, feuerfeste Material in einer Art von Schiffchen eingebettet werden. 12. Verfahren nach Anspruch io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks endgültiger Erstarrung das Schiffchen mit dem geschmolzenen Metall aus dem Erhitzungsraum in einen Abkühlraum geschoben wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Lunkerbildung beim Erstarren durch schwaches Neigen oder dadurch verhindert wird, daß den aus der Rohlegierung gegossenen Formstücken eine konische Form gegebene wird. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 3 bis 13 und Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen waagerecht liegende Einrichtung zum Beheizen, z. B. eine waagerecht liegende Hochfrequenzspule. 15. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch i und 3 bis 13 sowie Vorrichtung nach Anspruch 2 und 14, gekennzeichnet durch eine Spule, von der ein Teil als Hochfrequenz, der andere Teil als Kühlorgan ausgebildet ist.