DE60001741T2

DE60001741T2 - Schutzbeschichtung für komponenten, die durch erosion während des frischens von geschmolzenen metallen angegriffen werden

Info

Publication number: DE60001741T2
Application number: DE60001741T
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Duruz; Jacqueline Holz
Original assignee: Moltech Invent SA
Current assignee: Moltech Invent SA
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: CA2393491A1; ES2194719T3; WO2001042531A1; CA2393351A1; EP1240118B1; DE60002364D1; WO2000063630A1; DE60001741D1; AU4135900A; CA2369431A1; ES2195945T3; ATE238253T1; NO20022717L; EP1240118A1; AU779430B2; AU763385B2; EP1190203A1; NO20022716L; NZ519429A; EP1190203B1

Description

Fachgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall, insbesondere zur Purifikation von geschmolzenem Metall, wie zum Beispiel geschmolzenes Aluminium, Magnesium, Stahl, Gusseisen oder Kupfer, das eine der Abnutzung ausgesetzte Komponente aufweist, wie, zum Beispiel ein Rührwerk zum Dispergieren eines purifizierenden Fluids, und ein Verfahren zum Behandeln des geschmolzenen Metalls mit einer solchen Vorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Für viele kommerzielle Anwendungen müssen Aluminium sowie viele andere Metalle, wie zum Beispiel Magnesium, Stahl, Gusseisen oder Kupfer, eine solch hohe Reinheit aufweisen, dass das hergestellte Metall einem Purifikationsprozess unterzogen werden muss. Ein solcher Purifikationsprozess wirdnormalerweise unmittelbar nach der Herstellung des geschmolzenem Metalls oder während eines Recyclingprozesses durchgeführt.
Die Reinheit des in kommerziellen Hall-Heroult-Zellen hergesaellten Aluminiums beträgt normalerweise. 99, 7 bis 99, 9%. Die in dem erzeugten Aluminium vorhandenen Verunreinigungen sind hauptsächlich Silizium, Zink, Magnesium, Mangan und Titan, Spuren von Kupfer, Chrom, Gallium, Natrium, Lithium, Kalzium, Vanadium und Bor sowie Oxide, Karbide und Wasserstoff (D. G. Altenpohl: "Aluminium: Technologie, Anwendungen und Umwelt", 1998, sechste Ausgabe, The Aluminium Association Inc., Washington D. C., S. 15.
Ein-Prozess zum Purifizieren von geschmolzenem Metall, insbesondere von geschmolzenem Aluminium, beinhaltet das Aufbringen einer Rotation auf das geschmolzene Metall um eine im wesentlichen vertikale Achse, um die Verunreinigungen durch Zentrifugal- oder Schwerkraft zu trennen. Die US-Patente 4,760,066 (Eidem) und 5,106,411 (Miki/Kitaoka/Fujii/Takeuchi/Sorimachi/Sakuraya/Sudo) offenbaren beide einen Prozess, bei dem die Rotation durch ein magnetisches Rotationsfeld erzeugt wird, das auf das geschmolzene Metall aufgebracht wird. In WO99/60177 (Trojer) wird der Kessel gedreht, der das geschmolzene Metall enthält, wobei dieser Prozess verwendet wird, um das geschmolzene Metall zu purifizieren oder um es von einem zweiten geschmolzenen Metall zu trennen.
Ein anderer Prozess zum Purifizieren von geschmolzenem Metall, insbesondere von Aluminium, besteht aus dem Hindurchführen eines Purifikationsadditivs, das ein Halogenidgas sein, kann, wie zum Beispiel Chlor oder Fluor oder Stickstoff oder Argon. Diese Gase entfernen Wasserstoff, Natrium und Magnesium aus dem geschmolzenen Metall.
Das US-Patent 3,887,172 (Funck/Schummer) offenbart eine Vorrichtung für die Purifikation von geschmolzenem Stahl oder Gusseisen durch Einleiten von Argon und/oder Stickstoff darin, um den Siliziumpegel zu senken und zur Entschwefelung, Entphosphorung und Deoxidierung.
Während des Purifikationsprozesses, der oft als "Metallentgasung" bezeichnet wird, werden die Purifizierungsgasblasen fein und homogen in dem geschmolzenen Metall über einen Zeitraum von 200 bis 300 Sekunden oder länger dispergiert. Das Gas wird durch geeignete Rührwerke, wie zum Beispiel rotierende Dispersionsvorrichtungen, fein in kleinen Blasen in dem geschmolzenen Metall verteilt, wie es in dem US-Patent 3,743,263 und 3,870,511, (beide auf den Namen von Szekeley) offenbart ist.
Die Konstruktion einer solchen Vorrichtung, insbesondere von Vorrichtungen, die Mittel aufweisen, um ein Purifizierungsgas einzuleiten und zu dispergieren, sind Gegenstand zahlreicher Entwicklungen und Patente gewesen. Turbinen oder Rotoren, wie zum Beispiel "Rotoren mit hoher Rührleistung", die mit Schaufeln oder Prallflächen versehen sind, sind beispielsweise in den US-Patenten 3,839,019 (Bruno/Jarrett/Slaugenhaupt/Graziano), 4,426,068 (Gimond/Gonda/Hicter/Laty) und 5,198,180 (Pelton) offenbart. Alternativ können Rotoren, wie zum Beispiel "Rotoren mit Pumpwirkung" mit inneren Hohlräumen vorgesehen sein, die mit dem Bad des geschmolzenen Metalls und mit einem unter Druck stehenden Purifikationsgas in Verbindung stehen, wobei das Purifikationsgas innerhalb des Rotors mit dem geschmolzenen Metall gemischt und daraus in das Bad des geschmolzenen Metalls entleert wird, wie es zum Beispiel in den US-Patenten 4,634,105 (Withers/Pattle), 5,527,381 (Waite/Dumont) und 5,660,614 (Waite/Lavoie/Dube/Dumont) beschrieben ist.
Die Rührwerke oder Rotations-Dispersionsvorrichtungen, die in das geschmolzene Metall eingetaucht sind und darin rotieren, sind normalerweise aus Kohlenstoff, insbesondere aus Graphit, hergestellt. Während des Betriebs erodieren die Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen durch Reibung mit dem geschmolzenen Metall, in dem sie rotieren und oxidieren schnell über der Schmelzlinie des geschmolzenen Metalls bei Temperaturen, die 450ºC überschreiten. Während des fortgesetzten Betriebs vermindern sich die herkömmlichen Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen im Bereich der Schmelzlinie im Querschnitt. In diskontinuierlichen Prozessen sind die Rührwerke zusätzlich Korrosion und/oder Oxidation ausgesetzt, wenn sie aus dem geschmolzenen Metall nach dessen Purifikation herausgenommen und bevor sie in ein neues, zu purifizierendes Metall eingetaucht werden. Herkömmliche Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen, die in diskontinuierlichen Prozessen verwendet werden, nehmen schnell entlang ihrer Länge eine kleinere Kegelform an. Daher müssen solche Rotations-Rührwerke oder Rotations-Dispersionsvorrichtungen oft ausgewechselt werden.
Wenn Graphitkomponenten, die der Luft ausgesetzt sind, kontinuierlich in geschmolzenes Metall eintauchen, oxidieren sie oberhalb der Schmelzlinie. Die Oxidation geht bei höheren Temperaturen, insbesondere über 450ºC, schneller vor sich. Die Oxidationsgeschwindigkeit wird durch die Temperatur, die Verfügbarkeit von Sauerstoff und durch die Struktur des Graphits gesteuert. Je poröser der Graphit oder je größer die Korngröße, desto leichter ist es für die Luft, in den Graphit einzudringen und desto schneller ist der Abbau der Komponente. Der Porenzusammenhang bei der Porösität ist als ein wichtiger Parameter bekannt, der den Oxidationswiderstand einer Graphitkomponente steuert.
Leider sind Graphitkomponenten mit geringer Porösität und/ oder einem geringen Porenzusammenhang wegen des Rohmaterials und der Herstellungskosten, die mit diesem Produkttyp verbunden sind, relativ teuer.
Ein Verfahren zum Schützen der Rührwerk- oder Dispersionsvorrichtungsteile besteht in ihrem Beschichten mit einem hitzebeständigem Mantel, zum Beispiel aus Aluminium, der gegenüber Oxidation und Verschleiß beständig ist. Solche Ummantelungen sind jedoch starr und können nur eine Anzahl von Formen schützen, die den Innenformen der Ummantelungen entsprechen.
Es ist auch vorgeschlagen worden, die Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen mit Bornitridbeschichtungen zu schützen, die mit einem Akrylbindemittel (PYROTEXTTM) an das Rührwerk geklebt sind. In der Praxis bieten solche Beschichtungen nur begrenzten Schutz und sie gestatten die Diffusion von Sauerstoff zwischen der Beschichtung und dem Substrat, was zu einer Oxidation der Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen von der Rückseite der Beschichtung aus führt. Weiterhin ist die Lebensdauer solcher Beschichtungen begrenzt, da sie während der Verwendung schnell verschleißen. Ferner haben solche Bornitridbeschichtungen eine rauhe Oberfläche, auf der Partikel oder Amalgame von Verunreinigungen oder andere unerwünschte Elemente eingefangen und zwischen den Chargen des behandelten Metalls übertragen werden können. Das Reinigen der Beschichtungen kann sie beschädigen oder sogar zerstören.
Die WO97/36744 (Billings) offenbart unter anderem ein Rührwerk mit einer hitzbeständigen Beschichtung, die aus Einem Schlamm von Metall-Qxynitridpartikeln in einem Zellulosebindemittel aufgetragen wird, der auf etwa 500ºC erhitzt wird, um das Bindemittel zu entfernen und dann auf über 1800ºC, um die Metall-Oxynitrid-partikel zu sintern.
Ein herkömmliches Schutzverfahren umfasst das Imprägnieren der Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen mit Aluminiumorthophosphat unter Druck in Autoklaven und Begrenzen ihrer Sauerstoffaussetzung während des Betriebs durch Umspülen mit einem Inertgas, zum Beispiel Argon, in der Prozesskammer.
Obwohl die Imprägnierung mit Aluminiumorthophosphat die Lebensdauer der Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen verdoppeln kann, wie es in den nachfolgenden Vergleichsbeispielen gezeigt wird, ist eine solche Lebensdauer noch sehr kurz, und die Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen sind schnell verbraucht.
Ferner schützt eine solche Imprägnierung mit Aluminiumorthophosphat die Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen nicht effektiv gegen Erosion, die durch Kontakt mit dem geschmolzenen Metall bewirkt wird, welches sich in relativer Bewegung zu den Rührwerken oder Dispersionsvorrichtungen befindet.
Es besteht daher noch ein Bedürfnis, den Schutz der Rührwerke, Dispersionsvorrichtungen und anderen Komponenten, die mit dem geschmolzenen. Metall in Kontakt kommen, gegen Erosion, Oxidation und Korrosion zu verbessern und die Kosten, die durch den Verbrauch der Rührwerke oder Dispersionsvorrichtungen während des Betriebs verursacht werden, durch Erhöhung ihrer Lebensdauer zu verringern.

Aufgaben der Erfindung

Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Beschichtungen auf Komponenten zur Verfügung zu stellen, insbesondere auf Kohlenstoff oder auf Kohlenstoff basierenden Komponenten, die in metallurgischen Prozessen verwendet werden, wobei die Komponenten sich während des Betriebs in bewegendem Kontakt mit dem geschmolzenen Metall befinden und die Beschichtungen so ausgeführt sind, dass sie die Komponenten gegen Erosion, Oxidation und Korrosion schützen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Purifizieren von geschmolzenem Metall, insbesondere von geschmolzenem Aluminium, Magnesium, Stahl, Gusseisen oder Kupfer, zur Verfügung zu stellen, die mit einer Komponente, wie zum Beispiel mit einem auf Kohlenstoff basierenden Rührwerk, versehen ist, welche einen erhöhten Widerstand gegenüber Erosion, Oxidation und Korrosion aufweist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein auf Kohlenstoff basierendes Rührwerk zur Verfügung zu stellen, das einen erhöhten Widerstand gegenüber Erosion aufweist und das in einer vorhandenen Vorrichtung zum Purifizieren von geschmolzenem Metall angeordnet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein, auf Kohlenstoff basierendes Rührwerk einer Vorrichtung zum Purifizieren von geschmolzenem Metall zur Verfügung zu stellen, das gegen Oxidation und Korrosion geschützt ist, wenn es in einem diskontinuierlichem Prozess aus dem geschmolzenen Metall herausgenommen wird.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein auf Kohlenstoff basierendes Rührwerk einer Vorrichtung zum Purifizieren von geschmolzenem Metall zur Verfügung zu stellen, das mit einem billigen und leicht aufzutragenden Schutz versehen ist.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Purifizieren von geschmolzenem Metall in einer Vorrichtung zum Purifizieren von geschmolzenem Metall zur Verfügung zu stellen, das mit einer geschützten Komponente arbeitet, wie zum Beispiel mit einem auf Kohlenstoff basierenden Rührwerk.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall, mit einer geschützten Komponente, die geschmolzenem Metall ausgesetzt sein kann, das behandelt werden soll, und einer Einrichtung zum Aufbringen einer Drehbewegung auf das geschmolzene Metall um eine im wesentlichen vertikale Achse, sowie auf ein Verfahren zum Schützen einer solchen Komponente. Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass sich zumindest ein Bereich der der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche der Komponente während des Betriebs zeitweise oder dauerhaft mit geschmolzenem Metall in Kontakt befindet, wobei sich das in Kontakt befindliche geschmolzene Metall relativ zu der der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche in Bewegung befindet. Die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche ist mit einem Schlamm aus partikulärem, hitzebeständigem Material beschichtet, insbesondere mit hitzebeständigem Material, das aus Boriden von Titan, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom und Eisen sowie Karbiden oder Oxyden von Aluminium, Silicium, Titan, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom, Kupfer und Eisen oder einer Kombination davon ausgewählt ist, und in einem hitzestabilen, anorganischen Bindemittel, mit zumindest einem Kolloid und/oder anorganischem Polymer, das aus kolloidalen Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Yttriumoxid, Ceroxid, Thoriumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid, Lithiumoxid, Monoaluminiumphosphat und Ceracetat sowie aus polymerischem Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Yttriumoxid und Ceroxid ausgewählt ist, gefolgt von einer Wärmebehandlung. Nach der Wärmebehandlung wird das partikuläre hitzebeständige Material in dem getrockneten Kolloid und/oder dem anorganischen Polymer, das Bindemittel enthält, verfestigt, um eine gesinterte Beschichtung zu bilden, die die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche gegen Erosion, Oxidation und Korrosion schützt.
In diesem Zusammenhang bedeutet hitzestabil, dass das Bindemittel bei der Betriebstemperatur, bei der das geschmolzene Metall behandelt wird, d. h. am oder über dem Schmelzpunkt des Metalls, seine Integrität nicht verliert.
Eine solche diese Komponenten schützende Beschichtung bietet die folgenden Vorteile:
1) Die Beschichtung kann auf eine Komponente jeder Form, selbst auf komplizierte Formen, aufgetragen werden, ohne die ursprüngliche Ausgestaltung zu verfälschen;
2) Die Beschichtung kann auf ausgewählte Bereiche der Komponente aufgetragen werden, wobei die Dicke der Beschichtung an die Abnutzungsaussetzung des gewählten Bereiches angepasst ist. Eine normale Beschichtungsdicke liegt im Bereich von 100 bis 1500 um, insbesondere von 250 bis 800 um.
3) Die Beschichtung kann durch einfache Technologien aufgetragen werden, zum Beispiel durch Bürstenanstrich, Rollenanstrich, Spritzen und Tauchen und erfordert keine komplizierten Auftragungsvorrichtungen, wie zum Beispiel Autoklaven:
4) Weil ein hitzestabiles Bindemittel verwendet wird, wird die Gesamt-Abnutzungsbeständigkeit und die Sauerstoffundurchlässigkeit der Beschichtung nicht durch erhöhte Temperaturren, sogar über 450ºC oder höher, zum Beispiel über dem Schmelzpunkt von Magnesium, Aluminium, Kupfer oder Eisen, beeinträchtigt.
5) Die Beschichtung ist ausreichend widerstandsfähig gegenüber Oxidation und schützt gegen diese, so dass keine besondere Inertatmosphäre während des Betriebs erforderlich ist, selbst nicht bei einer hohen Temperatur. Dieses Merkmal ist besonders vorteilhaft, da ältere Systeme, die nicht dazu ausgestaltet sind, unter einer Inertatmosphäre zu arbeiten, ökonomisch umgerüstet werden können.
6) Die Beschichtung ist nicht nur gegen Oxidation oder Korrosion beständig, sondern auch gegen Erosion.
7) Die Beschichtung erhöht wesentlich die Anwendungsdauer der Komponente, wie es später in den Vergleichsbeispielen aufgezeigt ist.
8) Die Beschichtung schützt die Komponente vollständig, die nachdem die Beschichtung verschlissen ist, oder in aus anderen Gründen ausgewechselt werden soll, erneut beschichtet und wiederverwendet werden kann.
9) Die Beschichtung ist dazu geeignet, zahlreiche, Substratmaterialien zu schützen, zum Beispiel auf Kohlenstoff basierende Materialien, wie Graphit, Karbidmaterialien, wie Siliciumkarbid, und Metalle, wie Eisen, Stahl und Titan, wobei die Substrate dadurch insbesondere gegen chemischen Angriff und, Auflösung geschützt sind.
10) Die Schutzwirkung der Beschichtung ist so, dass verschiedene Materialien in speziellen Kohlenstoffgütegraden verwendet werden können, die billiger als dichter Graphit sind.
11) Die Beschichtung hat eine solch glatte Oberfläche, dass keine unerwünschten Elemente, die in und/oder auf dem geschmolzenen Metall getragen werden, auf der Oberfläche eingefangen und zwischen Chargen des behandelten Materials transportiert werden. Somit benötigt die Beschichtung während des Betriebs weniger oder überhaupt keine Reinigung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Trennen von geschmolzenem Metall von Verunreinigungen und/oder zum Trennen der Bestandteile eines Legierungsmetalls durch Zentrifugal- und/oder Schwerkraft verwendet werden.
Wie vorher erwähnt wurde, kann der beschichtete Bereich der beschichteten Komponente aus einem auf Kohlenstoff 1 oder auf Karbid basierenden Material hergestellt sein, insbesondere aus Petrolkoks, metallurgischem Koks, Anthrazit, Graphit, amorphem Kohlenstoff oder Mischungen davon. Alternativ kann der beschichtete Bereich der beschichteten Komponente aus einem auf Metall basierenden Material hergestellt sein.
Die Vorrichtung kann eine oder mehrere solcher beschichteten Komponenten umfassen. Geeignete Komponenten weisen Kessel für das Aufnehmen des in Drehung versetzten geschmolzenen Metalls, Statoren, die bei Betrieb in das geschmolzene Material eintauchen und dazu ausgestaltet sind, Behandlungsfluid in das geschmolzene Material zu liefern, drehbare Rührwerke, die dazu ausgestaltet sind, während des Betriebs in das geschmolzene Metall einzutauchen und es in Drehung zu versetzen, und andere Dispersionsvorrichtungen und Komponenten davon auf.
In einer Ausführung weist die Vorrichtung ein drehbares Rührwerk auf, das in dem geschmolzenen Metall von einem Stator umgeben ist, zum Beispiel von einem rohrförmigen Stator, wobei sich das Rührwerk durch den Stator erstreckt und davon in das geschmolzene Metall vorsteht. Der Rotor und der Stator definieren einen Durchgang zwischen ihnen für das Liefern des Behandlungsfluids.
Für einige Anwendungen weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Rotationsfelds in dem geschmolzenen Metall auf, die normaler um einen Kessel herum angeordnet ist, der das geschmolzene Metall enthält.
Einige beschichtete Komponenten dieses Rührwerks haben Einen oberen und unteren Bereich, wobei der untere Bereich während des Betriebs teilweise dem geschmolzenen Metall bis zu einer Schmelzlinie ausgesetzt ist. In dieser Ausgestaltung hat die Komponente einen Übergangsbereich, der sich von unterhalb bis oberhalb der Schmelzlinie erstreckt und der mit der Schlamm aufgebrachten, schützenden Beschichtung beschichtet sein kann.
In einer Ausführung ist die Vorrichtung zur Purifikation von geschmolzenem Metall ausgestaltet, insbesondere zum Beseitigen von Verunreinigungen aus geschmolzenem Metall und/oder zum Entgasen von geschmolzenem Metall. Die Vorrichtung weist einen Kessel für die Aufnahme von zu purifizierendem geschmolzenem Metall auf oder ist während des Gebrauchs mit einem solchen Kessel verbunden. Die Vorrichtung weist ein Mittel zum Einleiten eines Fluids, insbesondere eines Gases, einer Flüssigkeit und/ oder eines fließfähigen Feststoffs, wie Pulver und Granulate, zum Beispiel eines Flussmittels, in das geschmolzene Metall auf, um die Verunreinigungen in Richtung auf die Oberfläche davon zu entfernen, und ein drehbares Rührwerk, das eine beschichtete Komponente bildet, die während des Betriebs in das geschmolzene Metall eintaucht, so dass bei der Drehung des Rührwerks das geschmolzene Metall gerührt und die darin eingeleitete Flüssigkeit dispergiert wird. Das Rührwerk hat einen oberen Bereich, der mit einer Drehantriebseinrichtung eingreift, und einen auf Kohlenstoff basierenden unteren Bereich, der während des Betriebs teilweise bis zu einer Schmelzlinie in das geschmolzene Metall eingetaucht ist.
In der vorliegenden Vorrichtung hat der auf Kohlenstoff basierende Bereich des Rührwerks einen Übergangsbereich, der sich von unterhalb bis oberhalb der Schmelzlinie erstreckt, wobei der Übergangsbereich mit der Schlamm-aufgebrachten, schützenden Beschichtung beschichtet ist.
Die Beschichtung bietet den Vorteil, dass sie geeignet ist, um jedes Rührwerk, einschließlich der dem Stand der Technikentsprechenden Rührwerke mit komplizierten Formen und Rührwerke, die im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" behandelt wurden, schützt.
Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die schützende Beschichtung selektiv auf das Rührwerk aufgetragen werden kann und dazu ausgestaltet ist, die Lebensdauer des Rührwerks zu steuern.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Beschichtung jede Art einer Rührwerkkonstruktion bei allen Betriebsbedingungen schützen kann und sie an den Typ und den Gütegrad des auf Kohlenstoff basierenden Materials, auf das sie aufgetragen ist, angepasst ist.
Der gesamte auf Kohlenstoff basierende untere Bereich des Rührwerks oder einer anderen Komponente, oder sogar im Wesentlichen das gesamte Rührwerk oder die gesamte Komponente können vollständig mit hitzebeständigem Material beschichtet sein, um ihre Widerstandsfähigkeit zu erhöhen. Es ist jedoch ermittelt worden, dass es ausreichend ist, das Rührwerk oder die Komponente nur in dem Schmelzlinienbereich zu beschichten, in dem der Schutz am meisten benötigt wird. Die Beschichtung kann selektiv auch auf andere Bereiche des Rührwerks oder der Komponente, je nach ihrer Konstruktion und den Betriebsbedingungen, aufgetragen werden.
Der obere Bereich des Rührwerks oder einer anderen beschichteten Komponente kann mit einer dünnen Beschichtung aus hitzebeständigem Material gegen Oxidation und Korrosion beschichtet sein, während der untere Bereich des Rührwerks oder der Komponente vorzugsweise mit einer dicken Beschichtung aus hitzebeständigem Material gegen Erosion, Oxidation und Korrosion beschichtet ist.
Obwohl es möglich ist, einen oberen auf Kohlenstoff basierenden Bereich des Rührwerks oder einer anderen beschichteten Komponente mit einer Beschichtung aus hitzebeständigem Material, wie es vorher angeführt ist, oder mit verschiedenen Beschichtungen und/oder Imprägnierungen wirksam zu schützen, wie es nachfolgend ausführlicher beschrieben ist, ist es für die Erfindung nicht wichtig, dass auch der austauchende obere Bereich aus auf Kohlenstoff basierendem Material hergestellt ist. Der obere Bereich des Rührwerks oder der Komponente, der mit der Antriebseinrichtung eingreift und der nicht dem geschmolzenen Metall ausgesetzt ist, kann aus langlebigen anderen Materialien als Kohlenstoff hergestellt sein, insbesondere aus Metallen die oxidations- und temperaturbeständig sind, wie zum Beispiel geeignete Sorten von Stahl und/oder Keramik.
Daher kann das Rührwerk oder die andere beschichtete Komponente eine aus zwei Bereichen bestehende Baugruppe sein, die einen beschichteten auf Kohlenstoff basierenden unteren Bereich hat, der mit einem langlebigen oberen Bereich zusammengesetzt ist. Daher kann, wenn der auf Kohlenstoff basierende untere Bereich des Rührwerks auszuwechseln ist, insbesondere, wenn er erodiert ist, auf das Auswechseln des auf Kohlenstoff basierenden unteren Bereichs beschränkt sein, indem der verbrauchte untere Bereich durch einen neuen ersetzt wird, was Kosteneinsparungen ermöglicht.
Die schützende Beschichtung des Rührwerks oder der anderen beschichteten Komponente kann ein hitzebeständiges, hartes Metall enthalten, das aus Boriden von Titan, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom und Eisen ausgewählt ist, insbesondere Titandiborid. Die schützende Beschichtung kann zumindest ein Karbid oder Oxid von Aluminium, Silicium, Titan, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom, Kupfer und Eisen oder eine Kombination davon, insbesondere Korund oder geschmolzenes Aluminiumoxid, enthalten.
Die schützende Beschichtung kann aus einem Schlamm aufgetragen werden, insbesondere einem kolloiden Schlamm, der partikuläre reagierende oder nicht reagierende Substanzen oder eine Mischung von partikulären reagierenden oder nicht reagierenden Substanzen enthält, welche, wenn das Rührwerk auf eine ausreichende Temperatur erhitzt ist, normalerweise über 500ºC, die schützende Beschichtung durch Reaktionssintern und/oder Sintern ohne Reaktion bildet.
Der Schlamm für eine solche Beschichtung kann zumindest ein Kolloid oder ein anorganisches Polymer enthalten, das zum Beispiel aus kolloidalem oder polymerischem Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Yttriumoxid und Ceroxid ausgewählt ist. So besteht zum Beispiel der Schlamm aus vorgeformtem, partikulärem Titandiborid in getrocknetem kolloidealen Aluminiumoxid und/oder kolloidalem oder polymerischem Siliciumoxid. Verfahren zum Auftragen von gesinterten Schlämmen sind in den US-Patenten 5,364,513 (Sekhar/de Nora) und 5,651,874 beschrieben. Diese Patente offenbaren das Bilden von Beschichtungen aus einem Schlamm aus partikulärem hitzebeständigem Material in einem Kolloid mit einer dispergierten Phase zwischen 0,5 nm und 10 um, wofür es vorteilhaft ist, Partikelgrößen für das partikulär hitzebeständige Material unter 100 im zu wählen, die so variiert sind, dass die Partikelpackung optimiert ist.
Die in den US-Patenten 5, 364, 513 und 5, 651,872 beschriebenen nicht gesinterten Schlämme und andere nicht gesinterten Schlämme können jedoch durch das Hinzufügen von Polyäthylenglycol verbessert werden, das die Viskosität des Schlamms erhöht und seine Fähigkeit verbessert, durch Anstrich aufgetragen zu werden und die Adhäsion und Kohäsion der abschließenden schützenden Beschichtung erhöht. So kann zum Beispiel der Flüssigkeitsgehalt des kolloidalen Schlamms zwischen 0,5 und 6 Gewichtsprozente, normalerweise 2 bis 5 Gewichtsprozente, Polyäthylenglycol (PEG 300) enthalten, oder eine entsprechende Menge eines Polyäthylenglycols mit einer anderen Konzentration.
Der Schlamm kann durch Anstrich, Spritzen oder Tauchen aufgetragen werden. Die Verwendung von Standardmischtanks, um den Schlamm in kontinuierlicher Bewegung ohne das Einleiten von Luftblasen zu halten, ist ebenfalls möglich, jedoch weder notwendig, noch bevorzugt. Die Rheologie des Schlamms ist so, dass im Wesentlichen kein Absetzen erfolgt und der Schlamm in einem anwendungsbereiten Zustand bleibt, ohne teure und aufwändige Mischvorrichtungen zu verwenden. Es ist normalerweise ausreichend, die Komponente einfach in den statischen Schlamm zu tauchen und sie zu rühren oder zu drehen.
Nach dem Auftragen einer Schlammschicht auf die Komponente, kann die Schicht an der Luft bei Raumtemperatur oder bei einer höheren Temperatur, normalerweise 200º bis 300ºC getrocknet werden. Der Trocknungsprozess, der das Erhitzen beinhaltet, sollte so gesteuert werden, dass die Beschichtung keine Schlammrisse aufweist.
Die Beschichtung sollte bei einer Temperatur von zumindest 450 bis 500ºC wärmebehandelt werden, um eine Verfestigung durch Sintern der Beschichtung auf der Komponente vor ihrer Anwendung vor Ort zu erlauben. Der Schmelzpunkt der Beschichtung sollte über der Betriebstemperatur der Komponente liegen. Die Verfestigungstemperatur kann in der Größenordnung von 500º bis 1500ºC liegen.
Vorsicht ist geboten, wenn die Beschichtung auf ein oxidierfähiges Substrat aufgetragen ist, zum Beispiel auf Kohlenstoff. Über 450ºC unterliegt Kohlenstoff bei Vorhandensein von Sauerstoff einer Oxidation. Daher sollten nur die Oberflächen des Substrats, die mit der schützenden Beschichtung beschichtet sind, bei eine erhöhten Temperatur in einer oxidierenden Atmosphäre wärmebehandelt werden.
Wenn zum Beispiel nur ein Ende der Komponente beschichtet ist, braucht nur dieses Ende zur Wärmebehandlung in den Ofen eingeführt zu werden, wobei sich die schützende Beschichtung zumindest über den Bereich der Oberfläche der Komponente erstreckt, die sich innerhalb des Ofens befindet. Gleichermaßen kann, wenn ein Zwischenabschnitt der Komponente beschichtet ist, die Beschichtung unter Verwendung eines heißen Ringrohrs, das nicht größer ist, als die Beschichtung, wärmebehandelt werden. Wenn das Substrat nur teilweise beschichtet ist, erstreckt sich die Beschichtung vorzugsweise während des Beheizungsschritts über das Heizelement hinaus. Ferner sollte, wenn eine Beschichtung einer Komponente, die einer oxidierenden Atmosphäre oberhalb der Schmelzlinie des Metalls ausgesetzt ist, vor Ort wärmebehandelt wird, sich die Beschichtung bis zu einem Niveau oberhalb der Schmelzlinie erstrecken, auf dem die Temperatur so ausreichend niedrig ist, dass keine wesentliche Oxidation von unbeschichteten Bereichen des Substrats auftritt.
Das Trocknen und die Wärmebehandlung der Beschichtung kann mit einem einzigen Wärmeeinwirkung vor Gebrauch der Komponente erfolgen. Wenn jedoch die Komponente vor Ort zu verfestigen ist, sollte das Trocknen vor der Verwendung der Komponente erfolgen.
Der obere Bereich der Komponente, insbesondere des Rührwerks und besonders wenn sie auf Kohlenstoff basierend ist, kann gegen eine oxidierende und/oder korrosive Atmosphäre durch Beschichtung und/oder Imprägnierung aus einem Phosphat von Aluminium, wie zum Beispiel Monoaluminiumphosphat, Aluminiumphosphat, Aluminiumpolyphosphat, Aluminiummetaphosphat, Aluminiumorthophosphat oder Mischungen davon geschützt werden.
Alternativ kann der obere Bereich der Komponente, insbesondere des Rührwerks und besonders dann, wenn sie auf Kohlenstoff basierend ist, gegen eine oxidierende und/oder korrosive Atmosphäre durch eine Beschichtung und/oder Imprägnierung mit einer Borverbindung geschützt werden, wie zum Beispiel eine Verbindung, die aus Boroxid, Borsäure und Tetraborsäure ausgewählt ist.
Wenn obere Bereich der Komponente mit Aluminiumphosphat oder mit einer Borverbindung behandelt wird, kann das Ausmaß der Schlamm-aufgetragenen, schützenden Beschichtung oberhalb der Schmelzlinie verringert werden.
Das Rührwerk kann dazu ausgestaltet sein, sich um eine Achse zu drehen, die durch den unteren Bereich des Rührwerks oder außerhalb ihres unteren Bereichs verläuft.
Das Rührwerk kann eine Drehwelle und/oder ein Rotor mit zumindest einer Rührwerkschaufel sein. Die Rotoren können von jedem Typ sein, einschließlich dem Stand der Technik entsprechender Rotoren, die in der Beschreibung des Hintergrunds angeführt sind, wie zum Beispiel Rotoren mit hoher Rührwirkung, die mit Schaufeln für das Rühren von Gas und/oder Flussmittel in kleinen Blasen versehen sind oder Rotoren mit Pumpwirkung, in denen sich Gas- und/oder Flussmittelzuführungskanäle von Mischkanälen für das Ansaugen, Mischen mit dem Gas und/oder mit dem Flussmittel und Ausstoßen von geschmolzenem Metall schneiden.
Die Vorrichtung der Erfindung kann insbesondere für die Purifikation von geschmolzenem Aluminium, geschmolzenem Magnesium, Gusseisen, geschmolzenem Stahl oder Kupfer oder für das Trennen von Legierungen davon verwendet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein drehbares Rührwerk von einer Vorrichtung zur Purifikation von einem geschmolzenen Metall, wie es vorher beschrieben wurde. Das drehbare Rührwerk taucht während des Betriebs in das geschmolzene Metall ein, wodurch bei Drehung des Rührwerks das geschmolzene Metall gerührt und das darin eingeleitete Fluid dispergiert wird. Es ist mit einem Rotor und einer Drehwelle versehen und weist einen oberen Bereich auf, der dazu ausgestaltet ist, um mit einer Drehantriebseinrichtung der Vorrichtung einzugreifen und hat einen auf Kohlenstoff basierenden unteren Bereich, der während des Betriebs teilweise bis zu einer Schmelzlinie in geschmolzenes Metall eingetaucht ist.
Der auf Kohlenstoff basierende untere Bereich hat einen Übergangsbereich, der sich von unterhalb bis oberhalb der Schmelzlinie erstreckt. Der Übergangsbereich ist mit einer schützenden Beschichtung aus einem hitzebeständigen Material beschichtet, um den Widerstand gegen Erosion, Oxidation und/oder Korrosion während des Betriebs zu erhöhen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Metall in einer Vorrichtung, wie sie vorher offenbart ist. Das Verfahren umfasst, dass die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche der beschichteten Komponente zeitweise oder dauerhaft zeitweise oder dauerhaft dem geschmolzenen Metall ausgesetzt ist und dem geschmolzenen Metall eine Drehbewegung um eine im Wesentlichen vertikale Achse aufgebracht wird, wobei sich das in Kontakt befindliche geschmolzene Metall relativ zu der der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche in Bewegung befindet.
Eine spezielle Ausführung des Verfahrens betrifft die Purifikation von geschmolzenem Metall in einer Purifikationsvorrichtung, die einen Kessel zur Aufnahme von geschmolzenem Metall aufweist oder mit ihm verbunden ist, sowie ein beschichtetes Rührwerk, wie es vorher beschrieben ist. Das Verfahren umfasst das Einleiten von einem reinigenden Fluid, insbesondere ein Gas und/oder ein Flussmittel, in ein geschmolzenes Metall, das in dem Kessel enthalten ist, und das Drehen des beschichteten Rührwerks darin, um das eingeleitete Fluid in dem geschmolzenen Metall zu verrühren und zu dispergieren, um Verunreinigungen in Richtung der Oberfläche davon zu entfernen.
Das Verfahren der Erfindung kann verwendet werden, um das geschmolzene Metall entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich zu reinigen.
Es können verschiedene reinigende Gase in das geschmolzene Metall eingeleitet werden, um es zu reinigen, wie zum Beispiel ein Halogenid-Gas, insbesondere Chlor und/oder Fluor, oder ein inertes Gas oder ein im Wesentlichen inertes Gas, insbesondere Stickstoff und/oder Argon. Ein Gas oder eine Mischung von verschiedenen reinigenden Gasen können in das geschmolzene Metall eingeleitet werden.
Ein Flussmittel für den Purifikationsprozess, zum Beispiel ein Lösungsmittel, wie beispielsweise ein organisches oder anorganisches Fluorid, zum Beispiel Aluminium-, Magnesium- oder Kalium-Fluoridpulver oder geschmolzene Flussmittel, Karbonate, Sulphate, Nitride und Oxide, können für sich allein oder zusammen mit einem reinigenden Gas ebenfalls in das geschmolzene Metall eingeleitet werden, wobei das Flussmittel normalerweise die Form einer Flüssigkeit, eines Pulvers oder eines Granulats aufweist.
Normalerweise wird das reinigende Gas durch einen Kanal in dem Rührwerk oder durch ein Hilfsrohr, das in das geschmolzene Metall eintaucht, in das geschmolzene Metall geleitet.
Während des Betriebs in dem geschmolzenen Metall kann das Rührwerk mit einer Drehzahl in der Größenordnung von 100 bis 500 Umdrehungen/Minute gedreht werden, insbesondere von 250 bis 400 Umdrehungen/Minute.
Normalerweise hat die Beschichtung Kontakt mit geschmolzenem Metall, das eine Tangentialgeschwindigkeit von zumindest 0,1 m/s relativ zu der beschichteten Komponente hat. Je nach Anwendung kann die relative Geschwindigkeit im Bereich von 1 bis 10 m/s oder sogar höher liegen, insbesondere von 2,5 bis 4 m/s.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines hitzebeständigen Materials als schützende Beschichtung gegen Erosion, Oxydation und/oder Korrosion auf einem drehbaren Rührwerk einer Vorrichtung zur Purifikation eines geschmolzenen Metalls.
Die Erfindung betrifft auf die Verwendung einer auf Kohlenstoff basierenden Komponente, welche mit einer schützenden Beschichtung aus hitzebeständigem Material, gegen Erosion, Oxydation und/oder Korrosion beschichtet ist, wie eines drehbaren Rührwerks in einer Vorrichtung für die Purifikation eines geschmolzenen Metalls.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch und in Form eines Beispiels einen Teil einer Ausführung einer Vorrichtung zur Purifikation eines geschmolzenen Metalls gemäß der Erfindung, wobei ein Bereich davon in einer vergrößerten Ansicht und teilweise geschnitten dargestellt ist; und
Fig. 2 zeigt schematisch ein Rührwerk, das gemäß der Erfindung in geschmolzenes Metall eintaucht und selektiv mit hitzebeständigem Material beschichtet ist.

Ausführliche Beschreibung

Die Vorrichtung, die teilweise in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen Kessel 20 auf, der geschmolzenes Metall 40, wie zum Beispiel Aluminium, enthält, das gereinigt werden soll. Ein drehbares Rührwerk 10, hergestellt aus auf Kohlenstoff basierendem Material, wie zum Beispiel Graphit, ist teilweise in das geschmolzene Metall 40 eingetaucht und dazu ausgestaltet, um zu drehen und ein Fluid zu dispergieren, das darin eingeleitet ist.
Das Rührwerk 10 hat eine Welle 11, deren oberer Bereich mit einem Drehantrieb in Eingriff steht, und eine Trägerstruktur 30, die das Rührwerk 10 hält und dreht. Der untere Bereich der Welle 11 basiert auf Kohlenstoff und taucht in das geschmolzene Metall 40 ein, das in dem Kessel 20 enthalten ist. Am unteren Ende der Welle 11 ist ein Rotor 13 mit Flanschen oder anderen Vorsprüngen für das Rühren des geschmolzenen Metalls 40 vorgesehen.
Innerhalb der Welle 11 ist entlang ihrer Länge ein axialer Kanal 12 ausgebildet, der am oberen Ende des Rührwerks über ein flexibles Rohr 35 mit einer Gaszufuhr (nicht dargestellt) verbunden ist, zum Beispiel mit einem Gasvorratsbehälter, der mit einem Gasausgang versehen ist, der zu dem flexiblen Rohr 35 führt.
Der axiale Kanal 12 ist dazu ausgestaltet, um dem Rotor 13 ein Fluid zuzuführen, z. B. ein Gas und/oder ein geschmolzenes oder festes Flussmittel. Der Rotor 13 weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, die mit dem inneren Kanal 12 zum Einleiten des Fluids in das geschmolzene Metall 40 verbunden sind, wie es durch die Pfeile 51 angezeigt ist.
Gemäß der Erfindung sind der untere Bereich der Welle 11, d. h. der eingetauchte Bereich, und der Übergangsbereich an oder im Bereich der Schmelzlinie 14 der Welle sowie der Rotor 13 mit einer schützenden Beschichtung 18A aus einem hitzebeständigem Material beschichtet, welches die Erosions-, Oxidations- und die Korrosionsbeständigkeit des Rührwerks während des Betriebs erhöht.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist der obere Bereich der auf Kohlenstoff basierenden Welle 11 mit einer dünnen Beschichtung von hitzebeständigem Material 18B versehen, die Schutz gegen Oxidation und Korrosion bietet, während die Beschichtung 18A, die den eingetauchten Bereich der Welle 11 und den Rotor 13 schützt, eine dickere Beschichtung aus hitzebeständigem Material darstellt, die Schutz gegen Erosion, Oxidation und Korrosion bietet.
Eine solche Beschichtungsgradation ist an Beschichtungen von Rührwerken angepasst, die in diskontinuierlichen Prozessen verwendet werden, wobei der untere Bereich der Rührwerke abwechselnd dem geschmolzenen Metall und der Atmosphäre ausgesetzt ist. Für Rührwerke, die in kontinuierlichen Metallbehandlungssystemen verwendet werden, kann die Abstufung umgekehrt sein, d. h. dass sich die dickere Beschichtung oberhalb der Schmelzlinie und die dünnere Beschichtung unterhalb der Schmelzlinie befindet, oder die Beschichtung kann oberhalb und unterhalb der Schmelzlinie gleich dick sein, weil der untere Bereich des Rührwerks nur dem geschmolzenen Metall, jedoch keiner oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt ist.
Die Beschichtungen 18A und 18B können aus einem Aluminiumbenetzbaren Material hergestellt sein, wie zum Beispiel aus einem hitzebeständigen Hartmetall (RHM) mit wenig oder keiner Löslichkeit in geschmolzenem Aluminium. Zweckmäßigerweise enthält das RHM Boride von Titan, Zirkonium, Tantal, Chrom, Nickel, Kobalt, Eisen, Niobium und/oder Vanadium, wie es zum Beispiel in den US-Patenten 5,364,513 (Sekhar/de Nora) und 5,651,874 (de Nora/Sekhar) sowie in den nachfolgenden Beispielen offenbart ist. Das US-Patent 5,364,5T3 erwähnt auch die Verwendung von partikulären Nitriden, Siliciden, Oxiden und Oxynitriden als hitzebeständiges Material.
Eine geeignete Beschichtung besteht aus partikulärem Hartmetall in einem Kolloid, aufgetragen aus einem Schlamm des partikulären, hitzebeständigen Hartmetallborids in einem kolloidalen Träger, wobei das Kolloid zumindest eines von kolloidalem Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Yttriumoxid, Ceroxid, Thoriumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid, Lithiumoxid, Monoaluminiumphosphat oder Cerazetat enthält, wie es in dem US-Patent 5,651,874 (de Nora/Sekhar) beschrieben ist. Es wurde ermittelt, dass der kolloidale Träger die Eigenschaften der durch das Sintern ohne Reaktion erzeugten Beschichtung wesentlich verbessert.
Das Verfahren zum Auftragen umfasst das Auftragen eines Schlamms aus partikulär vorgeformten, hitzebeständigem Borid in einem kolloidalen Träger, wie es vorher beschrieben ist, auf die Oberfläche der Komponente, gefolgt von einem Trocknen und einer Wärmebehandlung. Dieses Verfahren umfasst das Aufstreichen (durch Bürste oder Walze), Eintauchen, Spritzen oder Gießen des Schlamms auf das Rührwerk 10 und das Gewähren einer Trocknungszeit, bevor eine andere Schicht aufgebracht wird. Es braucht nicht jede aufgetragene Schicht vor dem Auftragen der nächsten Schicht vollkommen trocken zu sein. Es ist bevorzugt, die Beschichtung mit einer geeigneten Wärmequelle so zu erhitzen, dass sie vollständig trocken und die Verdichtung der Beschichtung verbessert ist. Das Erhitzen und Trocknen erfolgt vorzugsweise in nicht oxidierenden Atmosphären bei etwa 80 bis 200ºC, normalerweise eine halbe Stunde bis zu mehreren Stunden und es sind weitere Wärmebehandlungen möglich.
Die mit diesem Schlamm zu beschichtenden Oberflächen des Rührwerks 10 können durch Sandstrahlen behandelt oder mit Säuren oder Flussmitteln gebeizt werden. Gleichermaßen können die Oberflächen mit einem organischen Lösungsmittel, wie zum Beispiel Azeton gereinigt werden, um ölige Produkte und andere Kleintrümmer vor dem Auftragen der Beschichtung zu entfernen. Diese Behandlungen erhöhen die Bindung der Beschichtungen an dem Rührwerk.
Nach dem Beschichten der Oberflächen des Rührwerks durch Tauchen, Anstrich oder Spritzen des Schlamms oder durch Kombinationen solcher Technologien in einer Ein- oder Mehrschicht- Beschichtung und dem Trocknen, kann kurz vor dem Gebrauch eine Endschicht des Kolloids allein aufgetragen werden.
Vor oder nach dem Auftragen der RHM-Beschichtung und vor dem Gebrauch können die Oberflächen des Rührwerks mit Reaktionsmitteln und Vorstufenprodukten, Gelen und/oder mit Kolloiden gestrichen, gespritzt, getaucht oder infiltriert werden.
Um das schnelle Benetzen des eingetauchten Bereichs des Rührwerk 10 mit dem geschmolzenen Aluminium zu unterstützen, kann vor dem Gebrauch die hitzebeständige Beschichtung dem geschmolzenen Aluminium bei Anwesenheit eines geschmolzenen Flussmittels, das das Eindringen des Aluminiums in das hitzebeständige Material unterstützt, ausgesetzt sein, wobei das geschmolzene Flussmittel zum Beispiel ein Fluorid, ein Chlorid oder ein Borat von zumindest einem von Lithium und Natrium oder Mischungen davon ist. Eine solche Behandlung begünstigt die Aluminierung der hitzebeständigen Beschichtung durch das Eindringen von Aluminium darin.
Gleichermaßen kann, wenn ein Rührwerk oder eine andere Komponente für die Behandlung eines anderen Metalls als Aluminium verwendet wird, das hitzebeständige Material bei Anwesenheit von Flussmittel dem entsprechenden Metall vor dem Gebrauch ausgesetzt werden, wenn es zweckmäßig ist.
Während des Betriebs der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird ein reaktives oder nicht reaktives Fluid, insbesondere ein Gas allein oder ein Flussmittel, wie zum Beispiel ein Halogenid, Stickstoff und/oder Argon, durch das flexible Rohr 35 und das Rührwerk 10, das in das geschmolzene Metall 40 eintaucht, in das geschmolzene Metall 40 eingeleitet, das in dem Kessel 20 enthalten ist.
Das Rührwerk 10 wird mit einer Drehzahl von etwa 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute gedreht, so dass das eingeleitete Gas 50 über das geschmolzene Metall in feinen, getrennten Gasblasen dispergiert. Die dispergierten Gasblasen 50 entfernen mit oder ohne Reaktion die in dem geschmolzenen Metall 40 vorhandenen Verunreinigungen in Richtung auf seine Oberfläche, von der sie getrennt werden können und somit das geschmolzene Metall reinigen.
Das schematisch in Fig. 2 dargestellte Rührwerk 10 taucht in das geschmolzene Metallbad 40 ein und weist eine Welle 11 und einen Rotor 13 auf. Das Rührwerk 10 kann von jedem Typ sein, zum Beispiel ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten oder andere Konstruktionstypen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Der Rotor 13 des Rührwerks 10 kann ein Rotor mit hoher Rührwirkung oder ein Rotor mit Pumpwirkung sein.
In Fig. 2 sind anstelle des Beschichtens der gesamten Welle 11 und des Rotors 13, Bereiche des Rührwerks 10, die erosionsanfällig sind, selektiv mit einem hitzebeständigem Material, wie zum Beispiel mit einer hitzebeständigen Hartmetallbeschichtung, beschichtet, zum Beispiel mit einer Titandiboridbeschichtung, die in einem kolloidalen Schlamm aufgetragen ist, wie es vorher beschrieben ist.
Gemäß der Erfindung ist der Übergangsbereich an und um die Schmelzlinie 14 des unteren auf Kohlenstoff basierenden Bereichs der Welle 11 mit einer hitzebeständigen Übergangsbereichs- Beschichtung 18A&sub1; beschichtet, zum Beispiel über eine Länge bis zur halben Länge der Welle 11. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einer Beschichtung über ein Drittel der Welle 11 erzielt.
Die Länge der Beschichtung 18A&sub1; könnte jedoch auch ein Viertel der Länge der Welle 11 sein oder, je nach Konstruktion des Rührwerks 10 und den Betriebsbedingungen, sogar noch kürzer sein.
Außer dem Übergangsbereich solcher Rührwerke können, wiederum von der Konstruktion des Rührwerks 10 und den Betriebsbedingungen der Rührwerke abhängig, auch andere Bereiche erosionsanfällig sein. Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Rührwerk 10 stellt weitere beschichtete Oberflächen dar, die insbesondere einer Erosion ausgesetzt sind. Das untere Ende der Welle 11, benachbart zu dem Rotor 13, wird mit einer Beschichtung 18A&sub2; geschützt. Die Seitenfläche des Rotors 13 wird durch eine Beschichtung 18A&sub3; geschützt und die unteren Oberflächen des Rotors 13 sind durch eine Beschichtung 18A&sub4; geschützt.
Für jede spezifische Rührwerkskonstruktion kann die Beschichtung bzw. können die verschiedenen schützenden Beschichtungen auf verschiedenen Bereichen des Rührwerks, wie zum Beispiel die in Fig. 2 dargestellten Beschichtungen 18A&sub1;, 18A&sub2;, 18A&sub3; und 18A&sub4; als eine Funktion der erwarteten Lebensdauer des Rührwerks angepasst sein. Für den optimalen Gebrauch können die Menge und die Position solcher Beschichtungen so ausbalanciert sein, dass sie jeweils etwa dieselbe Lebensdauer aufweisen. In einer alternativen Ausführung (nicht dargestellt) kann die Beschichtung solcher Rührwerke kontinuierlich sein, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, jedoch mit einer abgestuften Dicke oder Zusammensetzung, um so den Widerstand gegenüber der Erosion an die Verschleißintensität jedes Rührwerkbereichs anzupassen und dadurch die Vorteile der verschiedenen in Fig. 2 dargestellten Beschichtungen zu kombinieren.
Es ist so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten der in den Figuren dargestellten oder der vorher beschriebenen Einzelheiten der Vorrichtung beschränkt ist. Zusätzliche Ausführungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche der Erfindung sind von Fachleuten erkennbar.
So kann zum Beispiel die in Fig. 1 dargestellte Welle so modifiziert sein, dass sie eine Baugruppe bildet, deren nicht eingetauchter Bereich aus einem arideren Material hergestellt ist als aus auf Kohlenstoff basierendem Material, wie zum Beispiel aus einem Metall und/oder einer Keramik, das gegenüber Oxidation und Korrosion widerstandsfähig ist und das daher nicht jede schützende Beschichtung braucht, während der eingetauchte Bereich der Welle aus einem auf. Kohlenstoff basierendem Material hergestellt ist, das mit einer schützenden Beschichtung gemäß der Erfindung beschichtet ist. Eine solche Kompositwelle würde vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass eine Demontage des eingetauchten und des nicht eingetauchten Bereichs möglich ist, so dass der eingetauchte Bereich ausgewechselt werden kann, wenn er abgenutzt ist.
Gleichermaßen kann ein auf Kohlenstoff basierender Bereich der Welle gegen Oxidation und Korrosion mit einer Beschichtung und/oder Imprägnierung mit einem Phosphat des Aluminiums, insbesondere in Form einer Verbindung geschützt sein, die aus Monoaluminiumphosphat, Aluminiumphosphat, Aluminiumpolyphosphat, Aluminiummetaphosphat, Aluminiumorthophosphat und Mischungen davon ausgewählt ist. Es ist auch möglich, den nicht eingetauchten Bereich der Welle mit einer Beschichtung und/oder Imprägnierung mit einer Borverbindung zu schützen, wie zum Beispiel mit einer Borverbindung, die aus Boroxid, Borsäure und Tetraborsäure ausgewählt ist.
In einer Modifikation der Erfindung kann die schützende Beschichtung einfach auf jeden Bereich des Rührwerks, der sich in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall befindet und der während des Betriebs gegen Erosion, Oxidation und Korrosion geschützt werden soll, aufgetragen sein.
In einer weiteren Modifikation können die in Fig. 1 und 2 dargestellten Rührwerke von einem rohrförmigen Stator umgeben sein, der sich von oben entlang der Welle 11 bis oberhalb des Rotors 13 in das geschmolzene Metall 40 erstreckt, wobei der Stator dazu ausgestaltet ist, zwischen seinen Innenwänden und der Welle 11 ein reinigendes Gas oder Flussmittel zum Zuführen des Gases oder Flussmittels zu dem geschmolzenen Metall oberhalb des Rotors 13 zu enthalten. Der Stator ist vorzugsweise an und in der Nähe eines Niveaus, das der Schmelzlinie 14 entspricht, ebenfalls mit einer schützenden Beschichtung beschichtet.
Beschichtungen aus hitzebeständigem Material für das Schützen von Rührwerken oder anderen beschichteten Komponenten gemäß der Erfindung werden ausführlicher in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Drei nicht behandelte, herkömmliche Graphitwellen mit einem. Durchmesser von 60 mm wurden in einem diskontinuierlichem Behandlungsprozess, bei dem die Wellen mit einer Drehzahl von etwa 200 U/min in geschmolzenem Al-7Si-0,5 Mg (A356), d. h. das 92,5 Gewichtsprozente Al, 7 Gewichtsprozente Si und 0,5 Gewichtsprozente Mg enthält, bei etwa 750 bis 760ºC gedreht wurden. Die Tests wurden in einen Ramsell NaberTM-Elektro-Widerstands-Standardofen durchgeführt.
Alle 60 Minuten wurden die Wellen zur Überprüfung aus dem geschmolzenen Metall herausgenommen und etwa 20 Minuten lang einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt. Nach 15, 20 bzw. 24 Stunden Betrieb waren die drei herkömmlichen Wellen in einem solchen Maße abgebaut, dass sie ersetzt werden mussten.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Das Beispiel 1 wurde mit drei ähnlichen Wellen wiederholt, die jedoch nach einen herkömmlichen Verfahren in einem Autoklaven mit Aluminiumorthophosphat imprägniert und in einem Luftofen getrocknet wurden.
Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 und nach 36 bzw. 72 Stunden Betrieb waren die drei herkömmlichen Wellen in einem solchen Maße abgebaut, dass sie ersetzt werden mussten.

Beispiel 3

Drei Drehwellen desselben Typs, wie die Wellen in dem Vergleichsbeispiel 1 wurden mit einer hitzebeständigen Beschichtung gemäß der Erfindung geschützt.
Ein Schlamm wurde durch Mischen von partikulärem TiB&sub2;, zwei Gütegraden von kolloidalem Aluminiumoxid und Polyäthylenglycol in folgenden Proportionen vorbereitet: 100 mg partikuläres TiB&sub2;, - 325 Korngröße (99% der Partikel kleiner als 45 um und mittlere Partikelgröße von 6 Mm), 28 ml von kolloidalem Aluminiumoxid einer ersten Güte (NYACOL® Al-20, eine milchige Flüssigkeit mit einer kolloidalen Partikelgröße von etwa 40 bis 60 Nanometer), 24 ml einer zweiten Güte von kolloidalem Aluminiumoxid (CONDEA® 10/2 Sol, eine klare, opaleszierende Flüssigkeit mit einer kolloidalen Partikelgröße von etwa 10 bis 30 Nanometer) und 0,5 ml Polyäthylenglycol (PEG 300).
Vor dem Auftragen der Beschichtung wurde die Oberfläche jeder Welle mechanisch durch Strahlreinigen aufgeraut, um die Bindung der Beschichtung zu erhöhen.
Es wurde eine Beschichtung durch Bürstenauftrag von mehreren Schichten des vorher angeführten Schlamms auf die aufgeraute Oberfläche jeder Welle gebildet. Jede aufgetragene Schicht konnte einige Minuten, normalerweise 10 Minuten, bei 300ºC vor dem Auftragen der nächsten Schicht trocknen. Nach dem Erreichen einer Dicke von 800 um wurde die Schlamm-aufgetragene Beschichtung einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre bei 950ºC zum Sintern und Verfestigen unterzogen. Alternativ kann die Beschichtung ohne vorherige Trocknungs- Wärmebehandlung gesintert und verfestigt werden.
Die beschichteten Wellen wurden in einem Behandlungsprozess von geschmolzenem Metall unter denselben Bedingungen, wie sie in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 angeführt sind, getestet. Nach 168 Stunden Betrieb wurden die gemäß der Erfindung beschichteten Wellen aus dem Prozess entfernt. Der Graphit jeder Welle und seine Beschichtung waren im Wesentlichen unversehrt geblieben und könnten weiter verwendet werden.
Die beschichtete Welle kann in geschmolzenem Aluminium verwendet werden, wie es in den Beispielen 1 bis 3 beschrieben ist, oder für die Behandlung anderer Metalle, wie zum Beispiel Magnesium, Eisen, Stahl oder Kupfer verwendet werden.

Beispiel 5

Eine weitere Modifikation des Beispiels 3 beinhaltet das Mischen von 10 g partikulärer Aluminium-Eisen-Legierung mit 60 Gewichtsprozenten Aluminium und 40 Gewichtsprozenten Eisen mit 90 g partikulärem TiB&sub2; und Suspendieren dieser partikulären Mischung in einen Träger, der aus kolloidalem Aluminiumoxyd und Polyäthylenglycol, wie in Beispiel 3, besteht. Schichten dieses Schlamms, der die partikuläre Aluminium-Eisen-Legierung enthält, wurden auf eine Graphitwelle aufgetragen und darauf wie in Beispiel 3 getrocknet.
Die Beschichtung wurde unter einer inerten Atmosphäre durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1200ºC; gefolgt von einem Abkühlen, verfestigt, wodurch die Partikel der Aluminium- Eisen-Legierung zu einer kontinuierlichen Einbettungsmasse verschmolzen, in welche die TiB&sub2;-Partikel eingebettet wurden. Eine solche beschichtete Welle kann für das Behandeln von geschmolzenen Metallen bis zu einer Temperatur von etwa 1100ºC, zum Beispiel für das Behandeln von geschmolzenem Magnesium, Aluminium oder Kupfer, verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Schützen gegen Erosion, Oxidation und Korrosion einer der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche von einer Komponente einer Vorrichtung zur Behandlung von geschmolzenem Metall, indem auf das geschmolzene Metall eine Drehbewegung um eine im wesentlichen vertikale Achse aufgebracht wird, wobei sich die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche bei Betrieb zeitweise oder dauerhaft mit geschmolzenem Metall in Kontakt befindet, das sich relativ zu der der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche in Bewegung befindet, wobei das Verfahren umfasst:

- Aufbringen von einer oder mehreren Schichten aus einem Schlamm auf die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche der Komponente, mit:

a) einem partikulären, hitzebeständigen Material, insbesondere hitzebeständiges Material, das aus Boriden von Titanium, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom und Eisen sowie Karbiden und Oxiden von Aluminium, Silicium, Titanium, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom, Kupfer und Eisen oder einer Kombination daraus ausgewählt ist; und

b) einem hitzestabilen, anorganischen Bindemittel mit zumindest einem Kolloid und/oder anorganischem Polymer, das aus kolloidalem Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Yttriumoxid, Ceroxid, Thoriumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid, Lithiumoxid, Monoaluminiumphosphat und Ceracetat sowie aus polymerischem Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Yttriumoxid und Ceroxid ausgewählt ist; und

- Sintern und Verfestigen durch Hitzebehandlung der Schlamm-aufgebrachten Schicht(en), um eine gesinterte Beschichtung aus dem partikulären, hitzebeständigen Material zu bilden, das in dem getrockneten, hitzestabilen, anorganischen Bindemittel verfestigt ist, wobei die Beschichtung die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche gegen Erosion, Oxidation und Korrosion schützt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schlamm Polyethylenglykol enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Bereich der Komponente mit einem Phosphat von Aluminium beschichtet und/oder imprägniert ist, um ihn gegen eine oxidierende oder korrosive Atmosphäre zu schützen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Phosphat von Aluminium aus Monoaluminiumphosphat, Aluminiumphosphat, Aluminiumpolyphosphat, Aluminiummetaphosphat, Aluminiumorthophosphat und Mischungen davon ausgewählt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Bereich der Komponente mit einer Bor-Verbindung beschichtet und/oder imprägniert ist, um ihn gegen eine oxidierende oder korrosive Atmosphäre zu schützen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Bor-Verbindung aus Boroxid, Borsäure und Tetraborsäure ausgewählt ist.

7. Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall, mit einer Komponente, die geschmolzenem Material ausgesetzt sein kann, das behandelt werden soll, und einer Einrichtung zum Aufbringen einer Drehbewegung auf das geschmolzene Metall um eine im wesentlichen vertikale Achse, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, dass sich zumindest ein Bereich der der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche der Komponente während des Betriebs zeitweise oder dauerhaft mit geschmolzenem Metall in Kontakt befindet, wobei sich das in Kontakt befindliche geschmolzene Metall relativ zur der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche in Bewegung befindet, wobei die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche mit einer Schlammaufgebrachten, gesinterten, schützenden Beschichtung aus partikulärem, hitzebeständigem. Material beschichtet ist, insbesondere hitzebeständiges Material, das aus Boriden von Titanium, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom und Eisen sowie Karbiden und Oxiden von Aluminium, Silicium, Titanium, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom, Kupfer und Eisen oder einer Kombination daraus ausgewählt ist, und in einem hitzestabilen, anorganischen Bindemittel verfestigt ist, mit zumindest einem getrockneten Kolloid und/oder einem anorganischen Polymer, das aus getrocknetem, kolloidalen Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Yttriumoxid, Ceroxid, Thoriumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid, Lithiumoxid, Monoaluminiumphosphat und Ceracetat sowie aus polymerischem Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Yttriumoxid und Ceroxid ausgewählt ist, wobei die schützende Beschichtung die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche gegen Erosion, Oxidation und Korrosion schützt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, um durch Zentrifugal- und/oder Gravitationskräfte geschmolzenes Metall von Verunreinigungen zu trennen und/oder Bestandteile von einem Legierungsmetall zu trennen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der der beschichtete Bereich der beschichteten Komponente aus einem auf Kohlenstoff oder auf Karbid basierenden Material hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der zumindest der beschichtete Bereich der beschichteten Komponente aus auf Kohlenstoff basierendem Material hergestellt ist, das aus Petrolkoks, metallurgischem Koks, Anthrazit, Graphit, amorphem Kohlenstoff oder Mischungen davon ausgewählt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der zumindest der beschichtete Bereich der beschichteten Komponente aus einem auf Metall basierenden Material hergestellt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, mit einer beschichteten Komponente, die ein drehbares Rührwerk ist, das dazu ausgestaltet ist, um während des Betriebs in das geschmolzene Metall einzutauchen und dieses in Drehung zu versetzen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, mit einer beschichteten Komponente, die ein Kessel ist, um das in Drehung versetzte, geschmolzene Metall aufzunehmen, wobei der Kessel mit der hitzebeständigen Beschichtung beschichtet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Kessel drehbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, mit einer beschichteten Komponente, die ein Stator ist, der bei Betrieb in das geschmolzene Material eingetaucht und dazu ausgestaltet ist, Behandlungsfluid in das geschmolzene Metall zu liefern.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, sofern abhängig von Anspruch 12, bei der sich das Rührwerk durch den Stator erstreckt und davon vorsteht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Rotationsfeldes in dem geschmolzenen Metall.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, bei der die beschichtete Komponente einen oberen Bereich und einen unteren Bereich hat, wobei der untere Teil während des Betriebs teilweise dem geschmolzenen Metall bis zu einer Schmelzlinie ausgesetzt ist, wobei die Komponente einen Übergangsbereich hat, der sich von unterhalb bis oberhalb der Schmelzlinie erstreckt und der mit der Schlamm-aufgebrachten, schützenden Beschichtung beschichtet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 18, sofern abhängig von Anspruch 12, zur Purifikation von geschmolzenem Metall, mit Einrichtungen zum Einleiten eines Fluids, insbesondere ein Gas und/oder ein Mittel, in das geschmolzene Metall, um Verunreinigungen in Richtung auf die Oberfläche davon zu entfernen, so dass das geschmolzene Metall während des Betriebs bei Drehung des Rührwerks gerührt und das darin eingeleitete Fluid dispergiert wird, wobei das Rührwerk einen oberen Bereich, der mit einer Drehantriebseinrichtung eingreift, und einen auf Kohlenstoff basierenden unteren Bereich hat, der während des Betriebs teilweise bis zu der Schmelzlinie in das geschmolzene Metall eingetaucht ist, wobei der auf Kohlenstoff basierende untere Bereich des Rührwerks einen Übergangsbereich hat, der sich von unterhalb bis oberhalb der Schmelzlinie erstreckt, wobei der Übergangsbereich mit der Schlamm-aufgebrachten, schützenden Beschichtung beschichtet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, bei der der untere Bereich der beschichteten Komponente wahlweise auf einer Vielzahl von zu schützenden Gebieten beschichtet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, bei der der untere Bereich der beschichteten Komponente vollständig beschichtet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei der der obere Bereich der beschichteten Komponente mit einer dünnen Beschichtung aus hitzebeständigem Material gegen Oxidation und Korrosion beschichtet ist und der untere Bereich der Komponente mit einer dicken Beschichtung aus dem hitzebeständigen Material gegen Erosion, Oxidation und Korrosion beschichtet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei der die schützende Beschichtung ein hitzebeständiges, hartes Metall enthält, das aus Boriden von Titanium, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Mobybdän, Chrom und Eisen ausgewählt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die schützende Beschichtung Titaniumdiborid enthält.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 24, bei der die schützende Beschichtung zumindest ein Karbid oder Oxid von Aluminium, Silicium, Titanium, Zirkonium, Vanadium, Tantal, Nickel, Molybdän, Chrom, Kupfer und Eisen oder eine Kombination davon enthält.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die schützende Beschichtung Korund oder geschmolzenes Aluminiumoxid, enthält.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 26, bei der die schützende Beschichtung zumindest ein getrocknetes Kolloid oder anorganisches Polymer enthält, das aus getrocknetem, kolloidalen oder polymerischen Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Yttriumoxid und Ceroxid ausgewählt ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der die schützende Beschichtung vorgeformtes, partikuläres Titaniumdiborid in getrocknetem, kolloidalen Aluminiumoxid und/oder kolloidalem oder polymerischem Siliciumoxid enthält.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 28, bei der die schützende Beschichtung während des Betriebs Behandlungsadditiven und Verunreinigungen ausgesetzt ist, die sich in und/oder auf dem geschmolzenen Material befinden, wobei die Beschichtungsoberfläche bezüglich der Behandlungsadditive oder Verunreinigungen nicht haftend ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 29, beider die beschichtete Komponenten einen Bereich hat, der durch eine Beschichtung und/oder Imprägnierung aus einem Phosphat von Aluminium gegen eine oxidierende oder korrosive Atmosphäre geschützt ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 30, bei der die beschichtete Komponente einen Bereich hat, der durch eine Beschichtung und/oder Imprägnierung einer Bor-Verbindung gegen eine oxidierende oder korrosive Atmosphäre geschützt ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 31, sofern abhängig von Anspruch 14, bei der ein Rührwerk dazu ausgestaltet ist, um sich um eine Achse zu drehen, die durch den unteren Bereich des Rührwerks führt.

33. Drehbares Rührwerk von einer Vorrichtung zur Purifikation von einem geschmolzenen Metall nach Anspruch 12 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 32, sofern abhängig von Anspruch 12, wobei das Rührwerk mit einem Rotor und einer Drehwelle versehen ist sowie ein Ende, das dazu ausgestaltet ist, um mit einer Drehantriebseinrichtung der Vorrichtung einzugreifen, und einen auf Kohlenstoff basierenden Bereich hat, der während des Betriebs teilweise bis zu einer Schmelzlinie in geschmolzenes Metall eingetaucht ist, wobei der auf Kohlenstoff basierende Bereich einen Übergangsbereich hat, der sich von unterhalb bis oberhalb der Schmelzlinie erstreckt, wobei der Übergangsbereich eine der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche bildet und mit der Schlamm-aufgebrachten, gesinterten, schützenden Beschichtung aus dem partikulären, hitzebeständigen Material beschichtet ist, das in dem hitzestabilen, anorganischen Bindemittel verfestigt ist, das zumindest eines von den getrockneten Kolloiden und - anorganischen Polymeren enthält.

34. Rührwerk nach Anspruch 33, bei dem der Rotor zumindest eine Rührwerkschaufel aufweist.

35. Rührwerk nach Anspruch 33, das einen Rotor mit hoher Rührleistung aufweist.

36. Rührwerk nach Anspruch 33, das einen Rotor mit Pumpwirkung aufweist.

37. Rührwerk nach einem der Ansprüche 33 bis 36, mit einer Rohrleitung für die Einleitung von reinigendem Fluid.

38. Verfahren zum Behandeln von geschmolzenem Metall in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 32, bei dem die der Abnutzung ausgesetzte Oberfläche der beschichteten Komponente zeitweise oder dauerhaft dem geschmolzenen Metall ausgesetzt ist, und bei dem auf das geschmolzene Metall eine Drehbewegung um eine im wesentlichen vertikale Achse aufgebracht wird, wobei sich das in Kontakt befindliche geschmolzene Metall relativ zu der der Abnutzung ausgesetzten Oberfläche in Bewegung befindet.

39. Verfahren nach Anspruch 38 zur Purifikation von geschmolzenem Metall in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, die einen Kessel zur Aufnahme von geschmolzenem Metall und ein beschichtetes Rührwerk aufweist, wobei das Verfahren das Einleiten von einem reinigenden, Fluid, insbesondere ein Gas und/oder ein Mittel, in das geschmolzene Metall, das in dem Kessel enthalten ist, und Drehen des beschichteten Rührwerks darin umfasst, um das eingeleitete reinigende Fluid in dem geschmolzenen Metall zu verrühren und zu dispergieren, um Verunreinigungen in Richtung der Oberfläche davon zu entfernen.

40. Verfahren nach Anspruch 39, bei dem das geschmolzene Metall diskontinuierlich gereinigt wird.

41. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem das geschmolzene Metall kontinuierlich gereinigt wird.

42. Verfahren nach Anspruch 39, 40 oder 41, mit dem Einleiten eines Halogenid-Gases, insbesondere Chlor und/oder Fluor, als reinigendes Gas in das geschmolzene Metall.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 42, mit dem Einleiten eines inerten Gases, insbesondere Stickstoff und/oder Argon, als reinigendes Gas in das geschmolzene Metall.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 43, mit dem Einleiten des reinigenden Gases durch eine Rohrleitung, die in das geschmolzene Metall eingetaucht ist.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 43, mit dem Einleiten des reinigenden Gases in das geschmolzene Metall durch eine Rohrleitung in dem Rührwerk.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 45, mit dem Drehen des Rührwerks in dem geschmolzenen Metall mit einer Drehzahl von 100 bis 500 Umdrehungen/Minute, insbesondere 250 bis 400 Umdrehungen/Minute.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 46 zur Purifikation von geschmolzenem Aluminium.

48. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 46 zur Purifikation von geschmolzenem Magnesium.

49. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 46 zur Purifikation von Gusseisen oder geschmolzenem Stahl.

50. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 46 zur Purifikation von geschmolzenem Kupfer.