DE961660C

DE961660C - Vorrichtung zum Filtrieren von Metallschmelzen

Info

Publication number: DE961660C
Application number: DEV1982D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Henrikus Henrichs
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1944-06-17
Filing date: 1944-06-17
Publication date: 1957-04-11

Description

Vorrichtung zum Filtrieren von Metallschmelzen Es ist bekannt, die Metalle und ihre Legierungen im schmelzflüssigen Zustande von den in ihnen enthaltenen Feststoffen durch Filtrieren zu befreien. Diese Feststoffe können z. B. im Wege der Herstellung der Metalle während ihres Schmelzens durch die Bildung von Oxyden oder durch Ausseigern in die Metallschmelze gelangen. Das Filtrieren kann bekanntlich bei Atmosphärendruck oder im luftverdünnten Raum erfolgen. Zum Filtrieren dieser Feststoffe müssen aber bekanntlich Filterstoffe verwendet werden, die das betreffende Metall oder dessen Legierungen weder im chemischen noch physikalischen Sinne beeinträchtigen.
So ist z. B. vorgeschlagen worden, als Filterstoff keramische Massen oder Koks zu verwenden. Aus zahlreichen Beobachtungen ergab sich jedoch, daß die Filtration oft nicht den erforderlichen Reinheitsgrad herbeizuführen in der Lage ist. So wurde gefunden, daß für das Filtrieren von z. B. Aluminiumschmelzen eine Körnung von kleiner als o,o6 mm erforderlich ist. Bei Anwendung eines solchenFilters kann jedoch derFilterwiderstand durch den hydrostatischen Druck des flüssigen Metalls praktisch nicht überwunden werden.
Es sind auch Filter bekannt, die lediglich in ihrer untersten Schicht aus feingemahlenem Stoff bestehen, während die mittlere Schicht aus gröberem und die oberste Schicht aus noch gröberem Stoff besteht. Man läßt also hiermit die Körnung des Filterstoffes von unten nach oben ansteigen. Bei einem anderen bekannten Filter nimmt die Körnung der filtrierenden Schicht von unten nach oben ab.
Diesen beiden Maßnahmen haftet der Nachteil an, daß sie nicht vollkommen arbeiten und Verstopfungen nicht zu vermeiden sind.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile, indem erfindungsgemäß die Metallschmelzen durch eine Vorrichtung filtriert werden, so daß die auf einer Lochplatte ruhenden einzelnen Filterschichten zunächst eine abnehmende und sodann eine zunehmende Körnung aufweisen. Die Schichtung des Filters erfolgt also erfindungsgemäß von der Lochplatte nach oben bis zur Mitte des Filters mit abnehmender Körnung und von der Mitte an in umgekehrter Reihenfolge. Dieser Aufbau des Filters ermöglicht es, die Lochplatte mit verhältnismäßig weiten Öffnungen auszustatten. Hierdurch wird erreicht, daß die Filtermasse nur nach größeren Zeitabständen erneuert zu werden braucht. Als weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Filters sind zu beachten, daß die gröberen Verunreinigungen schon in den oberen Schichten festgehalten werden, wodurch eine vorzeitige Erhöhung des Fllterwiderstandes vermieden wird; außerdem wird hierdurch die feinste Filterschicht gegen mechanische Einwirkung des Metallstrahles geschützt.
Den die feinste Körnung beinhaltenden Mittelschichten können vorteilhaft auch Zusatzstoffe beigemischt werden, welche die Eigenschaften der zu filtrierenden Schmelzen im günstigen Sinne beeinflussen. So kann man Aluminium-Silizium-Gußlegierungen gleichzeitig filtrieren und veredeln, indem der feinsten Filterschicht Veredlungssalze zugemischt werden. Auch kornverfeinernde Stoffe, wie Zirkon- undTiltanchlotrid, können zugesetzt werden.
So hat sich das erfindungsgemäße Filter insbesondere zum Filtrieren von Rohaluminium, wie es unmittelbar durchAbstechen, Schöpfen oder Saugen aus der Elektrolysezelle gewonnen wird, als geeignet erwiesen. In diesem Falle muß die mittlere Filterschicht eine Körnung von kleiner als o,o6 mm aufweisen und das Filtrieren bei Unter- oder überdruck vorgenommen werden. Die bisher übliche Raffination des Rohaluminiums durch Sammeln der einzelnen Abstiche und Abstehenlassen des Metalls kann durch Filtrieren mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich beschleuneigt werden, bzw. es ist durch das erfindungsgemäße Filter überhaupt erst möglich, Rohaluminium, in dem bekanntlich die Feststoffe in äußerst feiner Verteilung anwesend sind, zu filtrieren. Die erzielte Reinigungswirkung ist höher als bei der üblichen Raffination des Rohaluminiums, weil beim Abschäumen bekanntlich die Verunreinigungen nicht restlos entfernt werden können. Je weniger Schwebestoffe die Schmelze enthält, um so schneller findet auch die Entgasung statt, so daß bei filtrierten Schmelzen die vor dem Vergießen einzuhaltende Abstehdauer verkürzt werden kann.
Aber auch aus anderen Aluminiumschmelzen bzw. Schmelzen von Aluminiumlegierungen können die festen Bestandteile, wie ungelöste oder ausgeschiedene Aluminide, Magnesiumsilizid, Silizium und sonstige intermetallische Verbindungen, durch Filtration mit dem erfindungsgemäßen Filter entfernt werden. Ebenso können auf thermischem Wege hergestellte Aluminium-Silizium-Legierungen anstatt mit Salzgemischen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Filters gereinigt werden. Dieses Filter kann ferner auch zur Reinigung von Umschmelzlegierungen Verwendung finden, und zwar insbesondere zur Raffination solcher Schrottarten, die ohne Salz eingeschmolzen werden und daher viele Feststoffe, insbesondere Oxyde und Nitride, enthalten. Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beiRaffinationsverfahren angewendet werden, die die Entfernung der gelösten metallischen Verunreinigungen durch Seigern anstreben.
Als ein Beispiel für den durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Filters beim Filtrieren von Rohaluminium erzielten Erfolg diene die folgende Gegenüberstellung von Festigkeitswerten: Aus einem auf dem Wege der Schmelzflußelektrolyse hergestellten und in üblicher Weise durch Abstehenlassen gereinigten Rohaluminium mit 0,20Io Silizium und 0,400/0 Eisen und aus einem mit dem erfindungsgemäßen Filter filtrierten Rohaluminium mit 0,380/0 Silizium und 0,2ge/o Eisen wurden Walzblöcke gegossen und unter gleichen Bedingungen zu Blech von I,5 mm Dicke ausgewalzt. Das Filter selbst war aus Quarzsand aufgebaut. Auf der Lochplatte wurde eine 5 mm dicke Sandschicht einer Korngröße von 4 bis 6 mm Durchmesser angeordnet. Die folgende gleich dicke Schicht bestand aus Körnern von 2 bis 3 mm Durchmesser und die darauffolgende, ebenfalls gleich dicke Schicht aus solchen von I bis I,5 mm Durchmesser. Daran schließt sich eine I5 mm dicke Sandschicht einer Körnung von 0,I bis 0,3 mm Durchmesser; die innerste Schicht des Filters war 10 mm dick und enthielt Körner von weniger als o,o6mm Durchmesser. Die weiteren Filterschichten bauten sich in umgekehrter Reihenfolge auf, so daß die oberste Schicht des Filters wieder eine Körnung von 4 bis 6 mm Durchmesser aufwies.

Die Festigkeitswerte dieser Bleche sind folgende:

Festigkeit Dehnung Harte

in üblicher Weise gereinigtes Aluminium .. I7,6 kg/mm2 6, I O/o 44,4 kg/mm2

mit dem erfindungsgemäßen Filter filtriertes

Rohaluminium ............................ I6,9 kg/mm2 7,2 o/o 42,4 kg/mm2

DieFestiglçeitswerte stimmen also praktisch überein; mit dem einen Bruchteil an Zeit und Aufwendungen gegenüber der üblichen Raffination erfördernden Filtrieren wurde also ein Metall gleicher Güte erreicht.

Nach einem bekannten Verfahren zur Enteisenung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Zusatz von Magnesium oder Magnesiumschrott wurde eine Aluminium-Magnesium-Schmelze hergestellt, deren eisenärmerer Teil 18,3 Ole Mg und o,I80/o Eisen enthielt. Durch Filtrieren dieser Schmelze mit Hilfe des erfindungsgemäßen Filters wurde ein Filtrat erhalten, das bei dem gleichen Magnesiumgehalt einen Eisengehalt von nur o,o80/o aufwies. Das aus Koks aufgebaute Filter enthielt eine erste, über der Lochplatte liegende Schicht von 5 mm Dicke und eine Körnung von 4 bis 6 mm Durchmesser. Die darüberliegende, ebenfalls 5 mm dicke Schicht enthielt eine Körnung von I,5 bis 2 mm Durchmesser. Die dritte gleichfalls 5 mm dicke Schicht enthielt eine Körnung von o,I bis 0,3 mm Durchmesser; die weiteren Schichten waren in umgekehrter Reihenfolge aufgebaut.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zum Filtrieren von Metallschmelzen mit in der Dicke der Filterschicht sich ändernder Körnung, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Lochplatte ruhenden einzelnen Filterschichten eine abnehmende und sodann zunehmende Körnung aufweisen.
2. Vorrichtung zum Filtrieren von Metallschmelzen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der mittleren, die feinsten Körnungen beinhaltenden Filterschicht Stoffe einverleibt sind, die die chemischen und physikalischen Eigenschaften der zu filtrierenden Metallschmelzen beeinflussen.
3. Vorrichtung zum Filtrieren von Metallschmelzen bei Unter- oder Überdruck gemäß den Ansprüchen I und 2.
4. Die Verwendung der in Anspruch 3 gekennzeichneten Vorrichtung, deren mittlere Filterschicht eine Körnung von kleiner als 0,02 mm aufweist, zum Filtrieren von Rohaluminium.
5. Die Verwendung der in den Ansprüchen I bis 3 gekennzeichneten Vorrichtung zum Filtrieren von Legierungen, die ausgeseigerte Feststoffe enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 282 894, 853 972.