Korrosionsbeständiges Material für Aluminiumschmelzöfen Das Schmelzen
von metallischem Aluminium und Aluminiumlegierungen in keramischen Tiegeln und mit
keramischem 1\laterial ausgekleideten Öfen bereitet bedeutende Schwierigkeiten,
die einer Ausbreitung dieser. wirtschaftlich ungeheuer bedeutungsvollen Technik
hindernd im Wege stehen. Das keramische Ofenbau- und Tiegelmaterial ist nicht genügend
korrosionsbeständig. Bei den hohen Schmelztemperaturen des metallischen Aluminiums
und seiner Legierungen wird das keramische Material stark angegriffen. An der Grenzfläche
- geschmolzeries Metall, keramisches Material - spielen sich dabei folgende Vorgänge
ab: Das Aluminium tritt in Reaktion mit dem Ofenmaterial, dessen Zusammensetzung,
wenn man von Verunreinigungen und stets in geringen Mengen auftretenden Beimengungen
absieht, dem Zweistoffsystem A1203 - Si02 entspricht. Infolge seiner größeren Affinität
zu Sauerstoff reduziert @es Si0. zu Si unter Übergang zu A12 03. Die Reak tionsgleichung
dürfte folgendem Schema entsprechen:
Das entstehende Silicium löst sich in dem metallischen Aluminium bzw. der Aluminiumlegierung,
dessen physikalische Eigenschaften in festem Zustand grundlegend verändernd. Noch
schlimmer ist jedoch, daß das aus dem Tonerdesilicat zurückbleibende bzw. durch
Oxydation neu gebildete Aluminiumoxyd in der metallischen Schmelze suspendiert wird
und dadurch das Gesamtgefüge lockert. Durch diese ununterbrochenen Angriffe wird
das Ofenmaterial so völlig zerstört, daß der baldige Ersatz die Rentabilität zahlreicher
Prozesse unmöglich macht.Corrosion-Resistant Material for Aluminum Smelting Furnaces Melting metallic aluminum and aluminum alloys in ceramic crucibles and furnaces lined with ceramic material creates significant difficulties that prevent them from spreading. standing in the way of economically immensely important technology. The ceramic furnace construction and crucible material is not sufficiently corrosion-resistant. At the high melting temperatures of metallic aluminum and its alloys, the ceramic material is severely attacked. At the interface - molten metal, ceramic material - the following processes take place: The aluminum reacts with the furnace material, the composition of which, if one disregards impurities and always small amounts of additions, corresponds to the two-component system A1203 - Si02. As a result of its greater affinity for oxygen, @es reduces Si0. to Si under transition to A12 03. The reaction equation should correspond to the following scheme:
The resulting silicon dissolves in the metallic aluminum or the aluminum alloy, which fundamentally changes its physical properties in the solid state. What is even worse, however, is that the aluminum oxide remaining from the alumina silicate or newly formed by oxidation is suspended in the metallic melt and thereby loosens the overall structure. As a result of these continuous attacks, the furnace material is so completely destroyed that the rapid replacement makes the profitability of numerous processes impossible.
Es sind schon zahlreiche Wege beschritten worden, für derartige Zwecke
Materialien zu schaffen, die allen schädigenden Einwirkungen schmelzenden Aluminiums
in reiner oder unreiner Form widerstehen.Numerous routes have been taken for such purposes
To create materials that protect against all harmful effects of melting aluminum
resist in pure or impure form.
So ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, feuerfeste Steine aus
Kieselerde, Tonerde und schwefelsaurem Baryt -in dem Gewichtsverhältnis 8o : io
: io herzustellen. Derartige Erzeugnisse haben sich jedoch für die Verwendung-in
Aluminiumschmelzöfen als nicht geeignet -erwiesen. Dies mag seine Ursache darin
-haben, daß die anteiligen Mengen an Kieselsäure zu hoch, an Bariumverbindungen
zu niedrig gewählt worden sind.For example, a method is known to make refractory bricks
Silica, alumina and barite sulphate - in a weight ratio of 8o: io
: io manufacture. Such products, however, have been approved for use-in
Aluminum melting furnaces proved to be unsuitable. This may be the cause of it
-Have that the proportionate amounts of silica are too high, of barium compounds
have been chosen too low.
Nach der vorliegenden Erfindung wurde nun ein Matelial geschaffen,
das bei derartigen Schmelzprozesseri völlig korrosionsbeständig bleibt. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß. keramische Werkstoffe, deren Zusammensetzungeinem bestimmten
Gebiet in dem Dreistoffsystem Ba 0 - A12 03 - Si02 entspricht, nicht angegriffen
werden. Darin geschmolzenes Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen lassen sich nach
Erkalten auffallend
leicht herauslösen und blättern förmlich von
selbst ab und .sind frei von aus dem Ofenbau- bnv. Tiegelmaterial gelösten Verunreinigungen.
Das Tiegel- bzw. Ofenmaterial selbst ist unbeschädigt und kann immer wieder benutzt
werden. Am zweckmäßigsten verwendet man das an sich bekannte Distektikum des Dreistoffsystems
Ba0 -A12 03 - 2 SiO., mit ,der Zusammensetzung BaO = q.o,8 %, A1° 03 -
27,2 S'02 =32,0 0/0; aber auch andere Mischungen von Ba C 03 bzw. BaSO, mit
reiner oder nicht stark verunreinigter Tonsubstanz in Form von Kaolin und Ton, in
an sich bekannter keramischer Arbeitsweise aufbereitet und verarbeitet, zeigen den
gleichen Erfolg. In diesen Massen beträgt. erfindungsgemäß die Menge des Ba0 .=31
bis 510/0, A1203- 17 bis 37 0/0, S,02 = 22 bis 42 %.According to the present invention, a material has now been created which remains completely corrosion-resistant in such melting processes. Surprisingly, it has been shown that. ceramic materials, the composition of which corresponds to a certain area in the three-component system Ba 0 - A12 03 - Si02, are not attacked. Aluminum or aluminum alloys melted in it can be removed remarkably easily after cooling down and literally flake off by themselves and are free from furnace construction. Crucible material dissolved impurities. The crucible or furnace material itself is undamaged and can be used again and again. Most conveniently using the known per se Distektikum of the ternary system Ba0 -A12 03-2 SiO, with the composition BaO = qo, 8%, A1 ° 03 to 27.2 S'02 = 32.0 0/0. but also other mixtures of Ba C 03 or BaSO, with pure or not heavily contaminated clay substance in the form of kaolin and clay, prepared and processed in a ceramic method known per se, show the same success. In these masses is. according to the invention the amount of Ba0. = 31 to 510/0, A1203-17 to 37 0/0 , S, 02 = 22 to 42%.
Ba0 läßt sich ganz oder teilweise durch Sr0 ersetzen, zweckmäßig wählt
man auch hier die distektischen Punkte. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß
diese Spezialofenbaumaterialien fürAlumitiium und Aluminiumlegierungen auch als
feuerfeste Stoffe für andere Metalle besonders vorteilhafte Verwendung finden.Ba0 can be wholly or partially replaced by Sr0, whichever is appropriate
one here too the distectical points. Surprisingly, it has been shown that
these special furnace building materials for aluminum and aluminum alloys also as
Find refractories for other metals particularly advantageous use.