AT216219B - Gasabgebender fester Formkörper zur Behandlung von Metallschmelzen - Google Patents
Gasabgebender fester Formkörper zur Behandlung von MetallschmelzenInfo
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
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Gasabgebender fester Formkörper zur Behandlung von Metallschmelzen
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Tablettenschiedenem Schmelzpunkt besteht, wobei der eine Stoff einen unter dem Schmelzpunkt des flüssigen Metalls liegenden Schmelzpunkt aufweist und sich mit dem andern Stoff bei der Temperatur des geschmolzenenMetalls zu einer Verbindung vereinigt, deren Schmelzpunkt über demjenigen der Metallschmelze liegt, oder weil es ein Salz mit niedrigem Schmelzpunkt enthält, das sich bei der Temperatur der Metallschmelze unter Gasentwicklung zersetzt und einen Rückstand bildet, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige des flüssigen Metalls ist. Das entwickelte Gas gelangt dabei in Form von kleinen Blasen in die Schmelze.
Kleine Blasen steigen langsamer als grosse Blasen in der Metallschmelze hoch und sind infolgedessen wirksamere Behandlungsmittel, weil sie während längerer Zeit mit der Schmelze in Berührung bleiben und eine grössere Gesamtberührungsfläche mit der Schmelze ergeben.
Das feinkörnige Material kann zur Gänze aus Salzen bestehen, wenn diese beim Sintern ein zusammenhängendes Produkt ergeben. Es kann aber auch mit den Salzen ein Füllstoff verwendet werden, so dass durch Sintern dieser Füllstoff ein zusammenhängendes Produkt ergibt.
Bei diesem Verfahren bestehen verschiedene Möglichkeiten. Wenn das spezifische Gewicht des Füllstoffes so hoch ist, dass das spezifische Gewicht der Gesamtmasse grösser als das spezifische Gewicht der Metallschmelze ist, z. B. um 0, 2 oder 0, 3 grösser, sinkt die Masse von selbst in die Schmelze ein. Derartige geeignete Stoffe sind z. B. Zirkoniumsilikat und Bariumsulfat.
Wenn dagegen das spezifische Gewicht nicht so hoch ist, dass die Masse in der Schmelze niedersinkt (selbstsinkend), muss sie unter die Oberfläche der Schmelze getaucht werden.
Wenn keine selbstsinkendeMasse verlangt wird, kann ein leichter Stoff wie gemahlene Schamotte, die sehr billig ist, als Füllstoff verwendet werden. Es können aber auch andere Füllstoffe Verwendung finden, z. B. Sand, Sillimanit, Magnesit und Natriumchlorid. Der Gewichtsanteil des Füllstoffes kann in weiten Grenzen schwanken und einen wesentlichen Teil der Gesamtmasse bilden, z. B. bis zu 90, vorzugsweise 30-80 Gew.-lo. So stellt ein Gemisch aus 40-60go gemahlener Schamotte (sinternde Salze) und als Rest Hexachloräthan ein sehr wirksames und trotzdem relativ viel billigeres Entgasungsmaterial als Hexachlor- äthan allein dar.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, einen Füllstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, weil es in diesem Falle länger dauert, bis die Tablette zerfällt, da der Wärmefluss nach der Mitte der Tablette hin verzögert wird. Daher werden feuerbeständige oder wärmeisolierende Füllstoffe oft vorgezogen.
WennFe-Mn als Füllstoff verwendet wird, ist die Anwesenheit von Baryt erwünscht, um Einschlüsse und Verunreinigungen beim Legieren zu verhindern.
Die erfindungsgemässenMassen können auch andere, kein Gas abspaltende Behandlungsstoffe enthalten, z. B. kornverfeinernde Stoffe wie Kaliumborfluorid. Das Kaliumborfluorid zersetzt sich beim Schmelzen in gasförmiges Bortrifluorid (BF3) und in Kaliumfluorid, das bei diesen Temperaturen fest ist. Das feste Kaliumfluorid legt sich in schmieriger Form über die Teilchen und zementiert die Tablette zusammen. Ausserdem schützt der auf die Tablette wirkende Druck der Schmelze die Tablette vor dem Auseinanderfallen.
Die feuerbeständige Stoffe enthaltenden Massen neigen mitunter dazu, bei der Gasentwicklung zu zerfallen undhiebei je nach ihrem spezifischenGewicht entweder alsSchlamm auf denBoden der Schmelze zu sinken, oder in der Metallschmelze in Schwebe zu bleiben, oder zusammen mit der Schlacke an die Badoberfläche zu steigen. Wenn dies auch ohne Wirkung auf das Metall bleiben kann, können sich doch mitunter Einschlüsse im gegossenen Metall bilden. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden, weil die Massen mit der Entgasung gleichzeitig zu einer zusammenhängenden Form gesintert sind.
Dabei können zwei oder mehrere Salze oder Verbindungen von verschiedenem Schmelzpunkt verwendet werden, von denen die einen einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Metallschmelze besitzen und zusammen mit den ändern bei der Temperatur des flüssigen Metalls eine Verbindung mit höherem Schmelzpunkt als die
Metallschmelze bilden. Geeignete Tabletten bestehen z. B. aus Natrium-oder Kaliumborfluorid oder einer
Mischung hievon als Bestandteil mit niedrigerem Schmelzpunkt und Natriumfluorid als höher schmelzender
Bestandteil. Auch kann Borax als Bestandteil mit dem niedrigeren Schmelzpunkt und Calciumfluorid oder andere Salze oder feuerbeständige Stoffe als höher schmelzender Bestandteil gewählt werden.
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist in der den gasentwickelnden Stoff und den feuer- beständigen Stoff oder einen andern chemischen Stoff enthaltenden Masse auch ein Salz mit niedrigem
Schmelzpunkt vorhanden, das sich bei der Temperatur der Metallschmelze unter Gasentwicklung zersetzt und einen Rückstand hinterlässt, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige des Metalls ist. Als Beispiel eines solchen Salzes wird Natriumsilicofluorid genannt, das Siliziumtetrafluoridgas abspaltet und Natriumfluorid alsRückstand hinterlässt, der hochschmelzend und bei der Temperatur des geschmolzenen Aluminiums oder
Magnesiums oder deren Legierungen fest ist.
Nach einem weiterenMerkmal der Erfindung ist ein fester Körper vorgesehen, der ein Entgasungsmittel und einen feuerbeständigen oder andern chemischen Stoff enthält, wobei das Behandlungsmittel Chlor oder
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ein anderes entgasendes Gas abgibt. Infolgedessen wird der Körper leichter als das Metall, in das er eingebracht worden ist, so dass er an die Oberfläche steigt. Ein solcher fester Körper kann aus Hexachloräthan im Gemisch mit einem feuerbeständigen Stoff und den erwähnten sinternden Salzen bestehen, wobei die Menge der Bestandteile sowie der Pressgrad anfänglich so eingeregelt werden, dass nach der Zersetzung des Entgasungsmittels das spezifische Gewicht des Rückstandes zu einem Ansteigen zur Badoberfläche führt.
Wenn die Masse kein höheres spezifisches Gewicht als die Schmelze besitzt, in die sie eingebracht werden soll, muss sie unter die Badoberfläche getaucht werden. Erfindungsgemäss kanndiesbesonders vorteilhaft in der Weise geschehen, dass die Masse zu einem flachen Zylinder mit einer mittleren Öffnung geformt wird. Mittels dieser Öffnung kann die Masse dann auf eine Stange geschraubt werden, wobei Anschläge vorgesehen sind, damit sie nicht an der Stange hochklettert, wenn sie in die Metallschmelze eingetaucht wird. Gegebenenfalls kann die Stange auch in einer zylindrischen offenen Spule enden, in welcher ein aus der Masse bestehender Körper angebracht wird.
Die vorstehend genannten Stoffe und erwähnten Arbeitsverfahren ergeben grosse Vorteile. So wird infolge der Verdünnung des Behandlungsstoffes in Verbindung mit einer gesteigerten Wirkung ein bedeutender wirtschaftlicher Gewinn erzielt. Gleichzeitig wird die Menge der entwickelten Dämpfe und Schlacken verringert, was ebenfalls von wesentlicher Bedeutung ist.
Diese Stoffe und Verfahren können bei der Entgasung von Metallschmelzen verschiedener Art, z. B. von Schmelzen aus Aluminium, Magnesium, Kupfer oder Legierungenaus irgendwelchen dieser Metalle Anwendung finden.
Hexachloräthan ist das geeignete Entgasungsmittel für niedrig schmelzende Legierungen ; aber auch andere Stoffe, z. B. organische Brom - und Jodverbindungen wie Tetrabromäthylen und Polytetrafluoräthylen können ebenfalls verwendet werden und im allgemeinen ist jeder feste vollständig halogenierte Kohlenwasserstoff geeignet. Jedes dieser Entgasungsmittel aus halogenierten Kohlenwasserstoffen kann ein Oxydationsmittel enthalten, um mit dem während der Zersetzung derartiger halogenierter Kohlenwasserstoffe gebildeten Kohlenstoff in Reaktion zu treten. Geeignete Oxydationsmittel sind Chlorate, Perchlorate und Nitrate der Alkali-und Erdalkalimetalle.
Auch andere Stoffe alsEntgasungsmittel können als Behandlungsmittel Anwendung finden, z. B. Sauerstoff, Wasserdampf und Wasserstoff entwickelnde Stoffe.
Die nachstehend wiedergegebenen Beispiele, bei denen die Einzelmengen in Gewichtsprozenten angegeben sind, sollen zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienen.
1. Entgasungsm asse in Tablettenform :
EMI3.1
<tb>
<tb> Bestandteil <SEP> Bevorzugter <SEP> Bereich
<tb> Hexachloräthan <SEP> 69 <SEP> bis <SEP> 20% <SEP> 49 <SEP> bis <SEP> 25%
<tb> Kaliumnitrat <SEP> l <SEP> bis <SEP> 5% <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 5%
<tb> Natriumchlorid <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 801o <SEP> 50 <SEP> bis <SEP> 75tu0
<tb>
Eine typische Masse enthält folgende Bestandteile :
EMI3.2
<tb>
<tb> Hexachloräthan <SEP> 330/0
<tb> Kaliumnitrat <SEP> 2"/0
<tb> Natriumchlorid <SEP> 65%
<tb>
EMI3.3
<Desc/Clms Page number 4>
2.
Entgasungsmittel von relativ hohem spezifischem Gewicht in Tablettenform-
EMI4.1
<tb>
<tb> Optim <SEP> albereich <SEP>
<tb> Hexachloräthan <SEP> 49 <SEP> bis <SEP> 10% <SEP> 14 <SEP> bis <SEP> 30%
<tb> Füllstoff <SEP> 50 <SEP> bis <SEP> 90% <SEP> 85 <SEP> bis <SEP> 70%
<tb> Sintersalze <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 151o <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 151a <SEP>
<tb>
Als Füllstoff dient hiebei Zirkonsand, ein schweres Metalloxyd, Kupfer oder Ferromangan.
Wenn als Füllstoff ein Metall wie Kupfer oder Ferromangan verwendet wird, kann es erwünscht sein, dem Füllstoff einen feuerbeständigen Stoff wie Bariumsulfat oder Zirkonsilikat zuzugeben, um eine Legierungsbildung oder die Bildung von Einschlüssen in der Metallschmelze zu verhindern.
Eine besonders gut geeignete Zusammensetzung ist hiebei folgende :
EMI4.2
<tb>
<tb> Hexachloräthan <SEP> 25%
<tb> Ferromangan <SEP> 45%
<tb> Baryt <SEP> 27%
<tb> Sintersalze <SEP> 3%
<tb>
(Gemisch von Natrium-oder Kaliumborfluorid und Natriumfluorid).
In diesem Falle ist es möglich, die Sintersalze sogar wegzulassen. Tatsächlich hängt das verbleibende Produkt auch ohne die Sintersalze fest zusammen. Hexachloräthan zerfällt in der Schmelze und eines der Zerfallprodukte ist Kohlenstoff. Teile dieses Kohlenstoffes setzen sich auf der Oberfläche der Tablette ab, was zusammen mit dem Druck der Schmelze ausreicht, um die Tablette zusammenzuhalten.
Eine Legierungsbildung zwischen geschmolzenem Aluminium und Ferromangan wird verhindert, weil das Baryt in der Tablette sehr gut verteilt und bestrebt ist, eine Schicht auf dem Ferromangan zu bilden. Da das Baryt durch das geschmolzene Aluminium bei der Schmelztemperatur nicht angegriffen wird, verhindert es auf diese Weise bis auf kleine Stellen die Berührung des geschmolzenen Metalls mit dem Ferromangan. Die Auflösung des Ferromangans im Aluminium ist daher verhindert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gasabgebender fester Formkörper zur Behandlung von Metallschmelzen, der einen bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls Gase entwickelnden festen Stoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem verdichteten Gemisch des gasabgebenden festen Stoffes mit bis zu 90 Gew.
do, vorzugsweise 30-80 Gew.-o (bezogen auf das Gesamtgewicht) eines feinkörnigen Materials besteht, welches bei der herrschenden hohen Temperatur selbstsintemd ist, da es aus zwei Stoffen mit verschiedenem Schmelzpunkt besteht, wobei der eine Stoff einen unter dem Schmelzpunkt des flüssigen Metalls liegenden Schmelzpunkt aufweist und sich mit dem andern Stoff bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls zu einer Verbindung vereinigt, deren Schmelzpunkt über demjenigen der Metallschmelze liegt, oder weil es ein Salz mit niedrigem Schmelzpunkt enthält, das sich bei der Temperatur der Metallschmelze unter Gasentwicklung zersetzt und einen Rückstand bildet, dessen Schmelzpunkt höher als derjenige des flüssigen Metalls ist.
Claims (1)
- 2. Formkörper nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, dass der bei niedrigerer Temperatur schmelzende Stoff aus Natrium- oder Kaliumborfluorid oder einem Gemisch dieser Stoffe und der bei einer höheren Temperatur schmelzende Stoff aus Natriumfluorid besteht. EMI4.34. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete feinkörnige Material ein feuerbeständiges, gut wärmeisolierendes Material enthält.5. Formkörper nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gasentwickelnde Stoff Hexachloräthan ist.6. Formkörpei nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sein spezifisches Gewicht höher als dasjenige des flüssigen Metalls ist.7. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form einer flachen zylindrischen Tablette mit einer mittleren Ausnehmung aufweist. <Desc/Clms Page number 5>8. Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen mit dem gasabgebenden festen Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Form einer flachen zylindrischen Tablette mit einer mittleren Ausnehmung aufweisende Körper auf eine Stange geschraubt und unter die Oberfläche der Metallschmelze getaucht wird, wobei die Stange nahe an ihrem einen Ende einen den Verschiebungsweg des Körpers längs der Stange begrenzenden Anschlag besitzt.
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1957
- 1957-09-13 AT AT599757A patent/AT216219B/de active
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