DE939405C - Verfahren zum Reinigen von Metallen und Legierungen, besonders von Leichtmetallen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Reinigen von Metallen und Legierungen, besonders von Leichtmetallen Mit der Steigerung der Hüttenproduktion der Metalle nimmt auch der Rücklauf der Altmetalle stetig zu. Damit wächst aber die Notwendigkeit der Anwendung guter Aufarbeitungsverfahren für den anfallenden Schrott. Besonders wichtig ist das Aufarbeitungsproblem auf dem Leichtmetallgebiet geworden, weil in den aus Schrotten erhaltenen Leichtmetallumschmelzlegierungen sich die Verunreinigungen an Fremdschrotten in derartig hohen Prozentsätzen anreichern, daß ihre Verwendungsmöglichkeit wesentlich eingeschränkt, wenn nicht unmöglich gemacht wird. So treten z. B. in TJmschmelzalumi!nium- und Aluminiumlegierungen Eisen, Nickel, Zink und Magnesium oft in so hohen Anteilen auf, ,d'aß diese Materialien nur noch als, Desoxydationslegierungen einsetzbar sind.
• In großer Zahl wurden bereits Verfahren entwickelt, die die Reinigung von Umschm-elzmaterialien von oxydischen Bestandteilen und von Fremdkomponenten zum Ziele haben. Im wesentlichen geht man hierbei so vor, daß durch Zusatz von chemisch: aktiven Stoffen zur Schmelze, z. B. bei Aluminiumlegierungen von Chlor, Schwefel- Wasserstoff, Phosphorpentaohlorid oder auch von geeigneten metallischen Stoffen, die Fremdkomponen.ten und .gelösten Gase in solche Verbindungen oder Lösungen umgewandelt werden, welche aus der Schmelze flüchtig oder durch Ausseigern, gegebenenfalls auch durch Abfiltrieren, abgeschieden werden können.
• Darüber hinaus hat man auch Verfahren entwickelt, die auf rein mechanische Weise, unter Umständen während der Erstarrung der Schmelze, Teile derselben, z. B. Primärausschei:dungen oder Resterstarrungen durch Schwereseigerung ausscheiden. Ein hierbei häufig anigewaridtes Mittel bildet die Zentrifugierung der inhomogenen Schmelze. Durch die Schwereunterschiede der -einzelnen Bestandteile wird ihre Trennung ermöglicht. Alle diese Verfahren haben. aber bisher das erstrebte Ziel nicht erreicht, in einfacher und billiger Weise die Leichtmetallschrottlegierungen so zu reinigen, daß sie des Charakters der Umschmelzstoffe entkleidet werden und ohne Bedenken- wile reine Hüttenlegierungen einzusetzen sind.
• In der deutschen Patentschrift q.14 657 wurde unter anderem festgelegt, daß die Schleuderu.ng der Schmelze zweckmäßig in einer Schleuder unter allmählicher Wärmentziehung vorzunehmen ist und so die Primärausscheidungen auszuseigern und zur Erstarrung zu bringen, während man die Restschmelze, das Eubektikum, unter Umständen in einem bestimmten Teil des Gefäßes flüssig erhält (Zusatzpatent 428 55a). Auch dieses Verfahren ergab nicht eine zufriedenstellende Lösung.
• Trotz der bisherigen Mißerfolge, die Schleuderverfahren: wirtschaftlich erfolgreich zur Reinigung von Metallschmelzen einsetzen zu können, wurden in systematischer Weise auf diesem Gebiet Versuche angesetzt, wobei man sich klar war, daß eine befriedigende Abscheidung der Fremdstoffe nur bei einer weitgehenden oder .völligen Erstarrung der Schmelze während des Schleudervorganges erreicht wird.
• Dabei wurden die .neueren Erkenntnisse des Aufbaues und der Eigenschaften von Umschmelzmaterialien zugrunde gelegt. Diese aus vielen Stoffen zusammengesetzten Legierungen haben eine Reihe von Primärausscheldungen, die zum Teil aus dien zu entfernenden Fremdkomponenten, zum Teil aus den reinen Legierungsbestandteilen bestehen. Ebenso treten auch immer mehrere Eutektikas auf, die in, sich selbst häufig große Anomalien in: ihren Ausscheidungsformen und ihren Btildungstemperaturen zeigen. - Der Erstarrungsbereich von Umschmelzmaterialien ist deshalb meist außerordent# lieh groß. Er beträgt z. B. bei Aluminiumschmelzlegierungen zoo bis r40° (49o bis 63o° C).
• Will man also eine bestimmte Kristallart ausscheiden, so muß man möglichst genau den Erstarrungsbereich beim Schleudern einhalten, bei welchem sie mit Sicherheit bereits auskrsstal!lisiert ist. Sie wird dann mit Sicherheit abgeschieden, wenn zwischen der Krista-llaTt und der Schmelze eine hinreichende Differenz der spezifischen. Gewichte vorhanden ist. Will man eine schädliche Resterstarrung mit einer ebenfalls schädlichen Primärausscheidung entfernen, dann muß man die gesamte Legierung in der Schleuder bis zum unteren Erstarrungspunkt der Schmelze abkühlen und die infolge der verschiedenen spezifischen; Gewichte gebildetere Zonen, .die die Verunreinigungen enthalten, von der übrigen Masse trennen.
• Man fand weiter, daß die Zähflüssigkeit der Schmelzen und besonders der erstarrenden, eine genügend scharfe Trennung der auszuscheidenden Bestandteile und der reinen Schmelze hemmt. Darum muß die Schmelze unter einem bestimmten Zentrifugaldruck genalten wenden, der für .die erforderliche Ausscheidiung der Fremdkomponenten am günstigsten ist. Will man z. B. Eisen, Mangan und Nickel aus Aluminiumlegierungen abscheiden, so ' darf man den Zentrifugaldruck nicht unter zoo atü, gemessen an. der Wand des Schleudergefäßes, wählen. Andererseits würde eine zu hohe Schleuderkraft häufig eine zu weitgehende Entmischung der Schmelze, die gar nicht erwünscht ist,, zur Folge haben. Als günstigstes Ergebnis wurde für Leichtmetallumschmel'zmaterial, Bronze-und Bleilegierungen ein Zentrifugaldruck zwischen. zo und Soo atü gefunden. ' Außerdem ist es notwendig, daß das Senken; -der Temperatur der erstarrenden Schmelze nacht so rasch. geschieht, damit eine Entmischung der ausgeschiedenen Bestand-teile erfolgen kann. Bei Leichtmetallegierungen hat sich zur Ausscheidung der vorerwähnten Schwermetalle eine Temperatursenkung von 3 bis 8° C in der Minute als zweckmäßig herausgestellt.
• Würde man nun die Legierung vollständig abkühlen und: erstarren lassen, so wäre eine Trennung der gebildeten einzelnem, Schichten nur-,durch spanabhebende Bearbeitung möglich. Es gehört zu dem zu schützenden Gedankengut dieser Erfindung, daß durch eine geeignete Vorrichtung die einzelnen Zonen: der geschleuderten Masse unmittelbar bei der Ausbildung der Resterstarrung oder im Gebiet der Warmbrüchigkeit der Legierung getrennt werden. Eine Trennung .im vollkommen erstarrten Zustand würde durch zu hohe Gestehungskosten das vorbeschriebene Verfahren unmöglich machen.
• Wird, auf diese Weise eineAluminiumumschmelzlegierung mit 5,8% Kupfer, i,70/0 Eisen, z,30 /o Magnesium, I,Ill/o Mangan, 0,65% Silizium, 0,40/0 Nickel in einer Schleudertrommel geschleudert und von Eisen, Mangan und Nickel .getrennt, so erhält -man eineLegierung mit 5,1 % Kupfer, 0,45'/0, Eisen, i,22%Magnesium, 0,53%Mangan,o,52%Silizium, 0,24%Nickel. Diese Legierung kann ohne weiteres als Verschnittlegierung für hochwertige Halbzeuge Anwendung finden. '

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zum Reinigen von Metallen und Legierungen, besonders von Leichtmetallen durch Zentrifugiezen der erstarrenden Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze während der Erstarrung bis zur Entfernung der zu trennenden Fremdstoffe unter einem Zentrifugaldruck von mindestens To atü bis maximal 8oo atü gehalten wird, unter einer gleichzeitigen mittleren Temperatursenkung von 3 bis 8° C in der Minute, bis zu der Temperatur, bei welcher mit Sicherheit die zu entfernenden: Fremdkomponenten ausgeschieden sind oder bis zum unteren Erstarrungspunkt der Schmelze. a. Verfahren nach Anspruch r, ,dadurch gekennzeichnet, daß das Trennen der auszuscheidenden Bestandteile unmittelbar bei der Ausscheidung des Stoffes aus der Schmelze, bei Ausbildung der Resterstarrung oder im Gebiet der Warmbrüchigkeit des Metalls oder der Legierung erfolgt.