DEP0014932DA - Verfahren und Vorrichtung zur Raffination von eisenhaltigen Aluminium-Legierungen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, aus eisenhaltigen Aluminium, das mehr als 2% Eisen enthält, das Eisen auszuseigern. Dabei gelingt es durch Schwereseigerung wenig oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums eine feste Phase von Al(sub)3Fe-Kristallen und eine flüssige Restschmelze zu erhalten, die im günstigsten Fall noch 1,9% Eisen enthält. Seigert man eine Aluminium-Silicium-Eisen-Legierung aus, in der der Gehalt an Silizium 8 bis 13% beträgt, so kann man die Seigerung unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums (658°) und oberhalb des Eutektikums AL-Si (577°) vornehmen. Es scheidet sich dann eine feste Phase von vorwiegend Al(sub)4Si(sub)2Fe-Kristallen aus und die Restschmelze enthält weniger als 1,9% Fe, jedoch mehr als 1,0% Eisen.

Ausserdem beträgt die Ausbeute an flüssiger Phase nur ca. 50%.

Es wurde nun gefunden, dass bei eisenhaltigen eutektischen Aluminium-Silicium-Legierungen ein günstiges Ergebnis der Seigerung erzielt werden kann, wenn man der Schmelze soviel Mangan zusetzt, dass sie das 1 bis 2,5fache an Mangan enthält, wie Eisen in der Legierung vorhanden war. Es gelingt dann bei einer Seigerungstemperatur von 577 bis 658°C, vorzugsweise 580 bis 600°C, eine flüssige Restschmelze zu erzielen, die einen Eisengehalt unter 1% hat und bei der der Mangangehalt 0,5 bis 0,8% beträgt. Die Restmengen an Eisen und Mangan befinden sich in dem ausgeseigerten Material. Das Silicium nimmt an der Ausseigerung nicht teil; in der festen und flüssigen Phase befindet sich prozentual dieselbe Menge Silicium. Die Ausbeute an flüssiger Phase beträgt 75 bis 80%. Der wirtschaftlichste Raffinationseffekt wird erhalten bei einem Verhältnis Fe : Mn = 1 : 2,5. Höhere Mangansätze ergeben einen gleichen Raffinationswert, jedoch steigt dann in der Restschmelze der Mangangehalt über 0,8%.

Die Erfindung ermöglicht es also, eisenhaltiges Aluminium oder eisenhaltige Aluminiumlegierungen dadurch zu raffinieren, dass man dem Schrott soviel Silicium zusetzt, dass das Gemisch 8 bis 13% Silicium enthält, und dass man gleichzeitig soviel Mangan zusetzt, dass das Gemsich das 1 bis 2,5fache an Mangan enthält, wie Eisen im Schrott vorhanden ist. Die beste Raffinationswirkung erhält man bei einem Zusatz von soviel Mangan, dass das Verhältnis von Fe : Mn = 1 : 2,5 beträgt; jedoch genügt es in der Praxis oft schon, wenn der Gehalt an Eisen in der Restschmelze 1,0% nicht überschreitet, sodass auch mit geringerem Manganzusätzen schon brauchbare Raffinationswirkung erhalten wird. Diese gewonnenen Legierungen sind beispielsweise als Kolbenlegierungen verwendbar.

Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung lassen sich insbesondere Eisengehalte bis zu 3% durch Ausseigern reduzieren; je nach dem auf den Eisengehalt bezogenen Mangangesamtgehalt vor dem Ausseigern erhält man Eisenrestgehalte von 0,3 bis 0,8%. Beispielsweise lässt sich eine eutektische Kolbenlegierung mit 1,5% Fe durch einen Mangan-Zusatz in einer dem Verhältnis Fe : Mn = 1 : 1 entsprechenden Menge auf 0,76% Eisen und 0,7% Mangan raffinieren. Dieselbe Legierung mit 1,0% Eisen ergab bei einem Zusatz von Mangan im Verhältnis Fe : Mn = 1 : 2,5 eine Restschmelze mit

0,28 % Eisen und 0,8% Mangan. Bei höheren Eisengehalten im Ausgangswerkstoff wird der Verbrauch an Mangan unwirtschaftlich. Man unterwirft diese hocheisenhaltigen Legierungen zunächst eienr Seigerung ohne Mangan. Aus der Restschmelze, die unter 3,0% Eisen enthält, kann dann unter Zusatz von Mangan in einer zweiten Seigerung weiteres Eisen herausgeholt werden. Beispielsweise liess sich eine Legierung mit 8,0% Eisen, 12,7% Silicium, Rest Aluminium zunächst ohne Manganzusatz auf 2,9% Fe ausseigern und dann diese mit Manganzusatz (2,5fach) auf 1,0% Eisen und 0,84% Mangan.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, mit denen die Trennung der flüssigen und festen Phase durchgeführt werden kann. Beispielsweise ist ein Verfahren bekannt, die Metallfiltration unter Unterdruck über keramische Filterplatten durchzuführen. Das Gelingen dieser Operation ist jedoch davon abhängig, dass im Seigergefäss, dem Zuführungsrohr zum Filter und auf dem Filter genau die Seigertemperatur eingehalten wird. Ausserdem muss noch das Auffanggefäss beheizt werden.

Es wurde nun gefunden, dass die Trennung der flüssigen und festen Phase in besonders günstiger Weise in einer Vorrichtung vorgenommen wird, bei der das Filter, beispielsweise die keramische Filterplatte, im Seigertiegel eingebaut ist, wobei dieser als Drucktiegel ausgebildet ist. Für die Filtration unter Überdruck genügt bereits ein Überdruck von etwa 0,5 atü, um die Filtration, nachdem sie in Gang genommen ist, durchzuführen. Anfangs ist es vorteilhaft, zur Überwindung des Widerstandes in der keramischen Filterplatte einen Druck von etwa 2 atü anzuwenden. Anhäufungen von FeAl(sub)3-, bzw. Al(sub)4Si(sub)2Fe-Kristallen vor dem Filter haben keine nach-

Beschreibung nicht vollständig!

Claims (1)

1. Ansprüche fehlen!