DEP0014932DA

DEP0014932DA - Process and device for refining ferrous aluminum alloys

Info

Publication number: DEP0014932DA
Authority: DE
Inventors: Richard Dr. Boy
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Publication date: 1950-09-07

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.It is known that iron-containing aluminum, which contains more than 2% iron, can be extracted from iron. A solid phase of Al (sub) 3Fe crystals and a liquid residual melt, which in the best case still contains 1.9% iron, are obtained by segregating the gravity a little above the melting point of the aluminum. If you segregate an aluminum-silicon-iron alloy in which the silicon content is 8 to 13%, you can segregate below the melting point of aluminum (658 °) and above the eutectic AL-Si (577 °) . A solid phase of predominantly Al (sub) 4Si (sub) 2Fe crystals then separates out and the residual melt contains less than 1.9% Fe, but more than 1.0% iron.

Ausserdem beträgt die Ausbeute an flüssiger Phase nur ca. 50%.In addition, the yield of the liquid phase is only approx. 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%.It has now been found that, in the case of iron-containing eutectic aluminum-silicon alloys, a favorable segregation result can be achieved if so much manganese is added to the melt that it contains 1 to 2.5 times as much manganese as was present in the alloy . It is then possible at a segregation temperature of 577 to 658 ° C., preferably 580 to 600 ° C., to achieve a residual liquid melt which has an iron content of less than 1% and in which the manganese content is 0.5 to 0.8%. The residual amounts of iron and manganese are in the separated material. The silicon does not take part in the segregation; The percentage of silicon in the solid and liquid phase is the same. The yield the liquid phase is 75 to 80%. The most economical refining effect is obtained when the ratio Fe: Mn = 1: 2.5. Higher amounts of manganese result in the same refining value, but then the manganese content in the remainder of the melt rises to over 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.The invention thus makes it possible to refine iron-containing aluminum or iron-containing aluminum alloys by adding enough silicon to the scrap so that the mixture contains 8 to 13% silicon, and at the same time adding so much manganese that the mixture is 1 to 2.5 times as much in manganese, just like iron is in scrap. The best refining effect is obtained with an addition of so much manganese that the ratio of Fe: Mn = 1: 2.5; in practice, however, it is often sufficient if the iron content in the residual melt does not exceed 1.0%, so that a useful refining effect is obtained even with a smaller amount of manganese. These alloys obtained can be used, for example, as piston alloys.

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 mitWith the method according to the invention, iron contents in particular can be reduced by up to 3% by segregation; Depending on the total manganese content in relation to the iron content, residual iron contents of 0.3 to 0.8% are obtained. For example, a eutectic piston alloy with 1.5% Fe can be refined to 0.76% iron and 0.7% manganese by adding manganese in an amount corresponding to the ratio Fe: Mn = 1: 1. The same alloy with 1.0% iron resulted in a residual melt with an addition of manganese in the ratio Fe: Mn = 1: 2.5

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.0.28% iron and 0.8% manganese. With higher iron contents in the starting material, the consumption of manganese becomes uneconomical. These high-iron alloys are first subjected to segregation without manganese. Further iron can then be extracted from the residual melt, which contains less than 3.0% iron, with the addition of manganese in a second segregation. For example, an alloy with 8.0% iron, 12.7% silicon, the remainder aluminum, could be separated initially without manganese to 2.9% Fe and then this with manganese (2.5 times) to 1.0% iron and 0.84 % Manganese.

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.Devices are already known with which the separation of the liquid and solid phases can be carried out. For example, a method is known to carry out the metal filtration under negative pressure through ceramic filter plates. The success of this operation, however, depends on the fact that the Seiger temperature is precisely maintained in the Seiger vessel, the feed pipe to the filter and on the filter. The collecting vessel also has to be heated.

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-It has now been found that the liquid and solid phases are separated in a particularly advantageous manner in a device in which the filter, for example the ceramic filter plate, is built into the Seiger crucible, which is designed as a pressure crucible. For filtration under excess pressure, an excess pressure of about 0.5 atm is sufficient to carry out the filtration after it has started. At first it is advantageous to use a pressure of about 2 atmospheres to overcome the resistance in the ceramic filter plate. Accumulations of FeAl (sub) 3 or Al (sub) 4Si (sub) 2Fe crystals in front of the filter do not

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