DE847809C

DE847809C - Process for cleaning, degassing and casting of alloys containing zinc

Info

Publication number: DE847809C
Application number: DEL8235A
Authority: DE
Inventors: Henry Lepp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-02-13
Filing date: 1951-02-08
Publication date: 1952-08-28

Description

Verfahren zum Reinigen, Entgasen und Gießen von Zink enthaltenden Legierungen Es ist bereits ein Verfahren zum Reinigen, Entgasen und Gießen von :Metallen und Legierungen in einer gesteuerten Atmosphäre in Vorschlag gebracht worden, das noch nicht zum Stande der Technik gehört und das auf der oxydierenden Wirkung von C02 auf gewisse Verunreinigungen beruht. Nach diesem Verfahren kann die Wirkung noch dadurch verbessert werden, daß dem CO, mindestens zu Beginn der Behandlung etwas C O zugesetzt wird.Method for cleaning, degassing and casting zinc-containing alloys A method for cleaning, degassing and casting of: metals and alloys in a controlled atmosphere has been proposed which is not yet state of the art and which is based on the oxidizing effect of C02 is based on certain impurities. According to this method, the effect can be further improved by adding some CO to the CO, at least at the beginning of the treatment.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Behandlung von Metallschmelzen mit CO-haltiger Atmosphäre, insbesondere aber von Zink enthaltenden Legierungen, z. B. von gewöhnlichem Messing, das aus Kupfer und Zink besteht, von Sondermessingen mit Zusätzen von Aluminium, Eisen, Mangan usw. sowie die Behandlung aller Arten von Neusilberlegierungen, die aus Nickel, Kupfer und Zink mit oder ohne andere Bestandteile bestehen.The present invention also relates to the treatment of molten metals with an atmosphere containing CO, but especially with alloys containing zinc, z. B. of ordinary brass, which consists of copper and zinc, of special brass with additions of aluminum, iron, manganese, etc., as well as the treatment of all kinds of nickel silver alloys consisting of nickel, copper and zinc with or without other components exist.

Bei diesen Legierungen taucht aus dem Grunde eine Schwierigkeit auf, daß das Zink einen verhältnismäßig tiefen Siedepunkt hat (9o7°), so daß der partielle Zinkdampfdruck schon zu Beginn des Schmelzens der in den Ofen zum Herstellen der Legierung eingeführten Beschickung rasch ansteigt. Der in dem Ofen vorhandene Sauerstoff bewirkt eine sofortige Zinkoxydbildung, indem er sich mit dem gasförmigen Zink verbindet; das entstehende Zinkoxyd bewirkt das Eintreten bedeutender Verluste während des Schmelzvorganges.With these alloys, there is a problem, that the zinc has a relatively low boiling point (907 °), so that the partial Zinc vapor pressure already at the beginning of the melting of the in the furnace for the manufacture of the Alloy introduced charge increases rapidly. The oxygen present in the furnace causes an immediate zinc oxide formation by combining with the gaseous zinc; the resulting zinc oxide causes significant losses to occur during the Melting process.

Diese Schwierigkeit läßt sich nicht dadurch überwinden, daß man das Schmelzen des Zinks in einer CO=-Atmosphäre vornehmen würde, weil das gasförmige Zink bei Temperaturen, die nur wenig über dem Siedepunkt des Zinks liegen, auf das CO, einwirkt und sich mit ihm zu C O + Zn 0 umsetzt, welches ausgefällt wird. Das Reaktionsschema ist: Zn 0 -+- C O T CO, + Zn (Gas) - 46,79 kcal, mit einer Veränderung betreffs freier Energie d F - - 46 790 + 31,82 T, wobei T die absolute Temperatur ist.This difficulty cannot be overcome by melting the zinc in a CO = atmosphere, because the gaseous zinc acts on the CO at temperatures that are only slightly above the boiling point of the zinc and moves with it CO + Zn 0 converts, which is precipitated. The reaction scheme is: Zn 0 - + - COT CO, + Zn (gas) - 46.79 kcal, with a change in free energy d F - - 46 790 + 31.82 T, where T is the absolute temperature.

Diese endothermische Reaktion schreitet mit steigender Temperatur von links nach rechts fort, so daß die Anwesenheit von C02 bei hoher Temperatur (ungefähr 1200° und darüber) nicht mehr schädlich wirkt.This endothermic reaction proceeds with increasing temperature proceeding from left to right, so that the presence of C02 at high temperature (about 1200 ° and above) no longer has a harmful effect.

Die erwähnte Schwierigkeit macht sich bei Messing deshalb besonders bemerkbar, weil der größte Teil der Nichtzinkmetalle Kupfer ist, das einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt 'hat, so daß man, sofern man das Bad nicht überhitzt, sich während der gesamten Schmelzdauer des Messings in einem Temperaturbereich befindet, in welchem sich die erwähnte Erscheinung nachteilig bemerkbar macht.The aforementioned difficulty is therefore particularly pronounced with brass noticeable because the greater part of the non-zinc metals is copper, the one in proportion has a low melting point, so that, provided the bath is not overheated, one can feel is in a temperature range during the entire melting period of the brass, in which the mentioned phenomenon is disadvantageously noticeable.

Um dieses Problem zu lösen, wird die Behandlung der in Betracht kommenden Legierungen während des Schmelzens der Beschickung, der Aufrechterhaltung des Schmelzzustandes für eine beabsichtigte Zeitdauer und während des Gießvorganges erfindungsgemäß in einer Kohlenmonoxyd enthaltenden Atmosphäre durchgeführt, die jedoch frei von Sauerstoff und Feuchtigkeit ist und in der vorzugsweise ein leichter Überdruck im Bereich von 125 bis 25o g herrscht. Die Beschickung wird in einen geschlossenen Ofen, vorzugsweise in einem mit Hoch- oder Niederfrequenz arbeitenden Lichtbogenofen eingeführt, der vorher mit dieser Atmosphäre gefüllt war und mit einem geeigneten Verschluß versehen ist, um jeglichen Kontakt mit der Außenluft zu vermeiden. Dies bewirkt, daß das Schmelzen der Beschickung ohne irgendwelche Zinkoxydation und ohne Zinkverluste infolge Verdampfung vor sich gehen kann. Das Kohlenmonoxyd hilft das eventuell in der Beschickung vorhandene Zinkoxyd zu reduzieren, sobald die Temperatur genügend hoch ist, d. h. sobald die Dampfphase des Zinks neben dem C02 besteht. Die C O-Atmosphäre wird mittels Vorrichtungen, die denen nach dem obenerwähnten Vorschlag verwendeten gleichen, während des gesamten Schmelzvorganges und gleichfalls während des Gießvorganges aufrechterhalten. Ein im Ofen vorgesehenes und mit einem entsprechend gesteuerten Gasentwickler verbundenes Zuleitungsrohr gestattet es, die beschriebene Atmosphäre unter dem jeweils festgelegten Überdruck zu halten.To solve this problem, treatment is the one to be considered Alloys during the melting of the charge, maintaining the melting state for an intended period of time and during the casting process according to the invention in carried out in an atmosphere containing carbon monoxide, but which is free of oxygen and moisture is and is preferably a slight overpressure in the range of 125 to 25o g prevails. The batch is placed in a closed oven, preferably introduced into a high or low frequency electric arc furnace, the was previously filled with this atmosphere and provided with a suitable closure to avoid any contact with the outside air. This causes the Melting of the feed without any zinc oxidation and without loss of zinc can occur as a result of evaporation. The carbon monoxide may help in that to reduce the zinc oxide present in the charge as soon as the temperature is sufficient is high, d. H. as soon as the vapor phase of the zinc exists alongside the C02. The CO atmosphere is made by means of devices similar to those used in the above proposal same during the entire melting process and also during the casting process maintain. One provided in the furnace and one controlled accordingly Gas generator connected supply pipe allows the atmosphere described to be kept under the respectively specified overpressure.

Wenn man das Bad von geschmolzenem gewöhnlichem Messing überhitzt, kann das eingeleitete Gas von einer Temperatur ab, die bei ungefähr i2io° liegt, CO, enthalten, wobei der Zinkdampf und das C02 nebeneinander bestehen.If the bath of molten common brass is overheated, the gas introduced may contain CO, from a temperature of about 120 °, the zinc vapor and the CO 2 coexisting.

Wie schon gesagt wurde, steigt dieses Nebeneinanderbestehen mit der Temperatur so an, daß für Legierungen, wie Neusilber, mit einer höheren Schmelzpunktskurve als der des gewöhnlichen Messings ein gewisser, von der Temperatur abhängiger Prozentsatz von CO, in dem eingeleiteten Gas nicht mehr schädlich ist und sogar zur Entfernung von durch CO, leicht oxydierbaren Verunreinigungen, wie Carbiden, Phosphiden und Sulfiden usw., erwünscht ist.As has already been said, this coexistence increases with temperature so that for alloys, such as German silver, with a higher melting point curve than that of ordinary brass, a certain temperature-dependent percentage of CO in the gas introduced is no longer harmful and even for removing contaminants easily oxidized by CO, such as carbides, phosphides and sulfides, etc. is desirable.

Die Zusammensetzung des in den Ofen eingeführten Gases, sei es, daß es C O und kein CO" sei es, daß es mehr oder weniger C02 zusätzlich zum CO enthält, ist also gemäß dem Verlauf der Schmelzpunktskurve der zu behandelnden Legierung und je nachdem, ob das Bad überhitzt ist oder nicht, regelbar.The composition of the gas introduced into the furnace, whether it is CO and no CO " or whether it contains more or less CO 2 in addition to CO, is thus according to the course of the melting point curve of the alloy to be treated and depending on whether that Bath is overheated or not, adjustable.

Um ein und denselben Ofen für verschiedene Metalle und Legierungen verwenden zu können, empfiehlt es sich, einen einstellbaren Gasentwickler für die Abgabe von CO, vorzusehen, wobei beide Gase frei von Feuchtigkeit, Sauerstoff und reaktionsfähigen Verunreinigungen wie Kohlenwasserstoffverbindungen, Sulfrden usw. sein müssen. Mischen und Dosieren der beiden Gase kann leicht durch einen Dreiwegehahn in der Weise erfolgen, daß man je nach dem zu behandelnden Metall die Eigenschaften des in den Ofen geschickten Gases nach Belieben bestimmt.In order to be able to use one and the same furnace for different metals and alloys, it is advisable to provide an adjustable gas generator for the emission of CO , whereby both gases must be free of moisture, oxygen and reactive impurities such as hydrocarbon compounds, sulphate, etc. Mixing and metering of the two gases can easily be done by means of a three-way valve in such a way that, depending on the metal to be treated, the properties of the gas sent into the furnace can be determined at will.

Bei einem Messing mit 64"/,Cu und 360/',Zn ermöglicht es die Erfindung, den beim Schmelzen an Luft durch Abschäumen entstehenden Abfall von 2,1 auf o,i8 °/a und den Gesamtverlust von 2,8 auf 0,83 °/o herabzusetzen, was einen Reingewinn von 2°/o darstellt. Bei Neusilber werden die beim Erhitzen entstehenden Verluste durch das erfindungsgemäße Verfahren noch mehr herabgesetzt.In the case of a brass with 64 "/, Cu and 360 / ', Zn, the invention makes it possible to reduce the drop from 2.1 to 0.18 ° / a and the total loss from 2.8 to 0, which occurs when it is melted in air by skimming. 83 per cent, which represents a net profit of 2 per cent. In the case of nickel silver, the losses occurring during heating are reduced even more by the process according to the invention.

Claims

PATFNTANSPPCCI1E: i. Process for cleaning, degassing and pouring of Alloys containing zinc, characterized in that the melting of the alloys, the maintenance of the molten state for a specified period of time and the casting can be carried out in a closed furnace in which a Atmosphere is maintained that contains carbon monoxide and is free of oxygen and moisture as well as reactive impurities such as hydrocarbon compounds, Sulfides, etc. is.

2. The method according to claim i, characterized in that at least At the beginning of the melting process, the atmosphere is also practically free of C 02.

3. The method according to claim i or 2, characterized in that C02 is introduced when the temperature has reached a value at which the zinc vapor and CO exist side by side.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the atmosphere is kept under a slight excess pressure becomes, the z. B. in the range of 125 to 25o g.

5. The method according to claim 4, characterized in that by means of one in the furnace provided and supply pipes connected to a correspondingly adjustable gas generator; the specified atmosphere is kept under the desired pressure. fi. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized by an adjustable gas generator for delivery of CO and with another adjustable gas generator for the delivery of C02 connected oven and a three-way tap for any mixing and dosing of the both gases.