DE1260152B

DE1260152B - Brikett zum Behandeln von Metallschmelzen

Info

Publication number: DE1260152B
Application number: DEF23897A
Authority: DE
Inventors: Voya Kondic; Albert Ralph Watson
Original assignee: Foundry Services Ltd
Current assignee: Foundry Services Ltd
Priority date: 1956-09-24
Filing date: 1957-09-04
Publication date: 1968-02-01

Description

Brikett zum Behandeln von Metallschmelzen Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von flüssigen Metallen im Gießereibetrieb.
Es ist bekannt, daß geschmolzene Metalle dazu neigen, Gase einzuschließen und/oder une>rwünschte Gase zu lösen. So können geschmolzenes Aluminium und seine Legierungen Wasserstoff einschließen oder lösen. Bei der Erstarrung bilden die eingeschlossenen oder gelösten Gase dann kleine Hohlräurne in dem erstarrten Metall, wodurch die physikalischen Eigenschaften des Metalls in unerwünschter Weise beeinflußt werden. Es ist daher wichtig, das geschmolzerie Metall einer sogenannten Entgasungsbehandlung zu unterziehen. Ein übliches Behandlungsverfahren besteht darin, der Schmelze ein Material zuzusetzen, das in der Schmelze ein Gas entwickelt, das dann bei seinem Durchtritt durch das Metall die eingeschlossenen oder gelösten Gase mit sich reißt. Typisch für diese Behandlung ist die Verwendung von Hexachloräth#an, das bei der Temperatur der Schmelze in ein Gas übergeführt wird, welches diese Mitreißwirkung ausübt.
Hexachloräthan ist das Entgasungsmittel, das zweckmäßig für niedrigschmelzende Legierungen gewählt wird. Es können jedoch auch andere Materialien, z. B. organische Brom- und Jodverbindungen, wie Tetrabromäthylen, und Polytetrafluoräthylen zur Anwendung gelangen; allgemein ist irgendein fester vollständig halogenierter Kohlenwasserstoff geeignet.
Gaserzeugende Stoffe können auch zur Entfernung von unerwünschten Metallen aus -eschmolzenen Metallgemischen verwendet werden. So kann Magnesium aus Aluminium mit Hilfe von Chlor entfernt werden, das durch Einführen von Hexachloräthan in die Schmelzeerzeugt wird.
In ähnlicher Weise kann Aluminium aus Legierungen auf Kupferbasis, wie Messing oder Bronze, mit Hilfe von gasförinigem Sauerstoff entfernt werden, der in Form eines Preßlings aus Gemischen von oxydierenden Stoffen eingeführt wird.
Es ist bekannt, bei der Behandlung von flüssigen Metallen im Gießereibetrieb ein Behandlungsmaterial in Form von Preßlingen oder Briketts in das Metall einzuführen. Diese Preßlinge sind oft derart beschaffen, daß sie in der Schmelze ein Gas entwickeln, das die gewünschte Behandlung des Metalls ergibt.
In bestimmten Fällen ist es erwünscht, Gas in flüssige Metalle einzuführen, z. B. in Metall, das beim Spritzguß verwendet wird, um der Schrumpfung und Wärmerissen entgegenzuwirken. Wasserstoff, der hierzu verwendet wird, wird gewöhnlich in Form von Wasserdampf mit Hilfe von Preßlingen aus unschädlichen chemischen Salzen eingeführt, die große Mengen an Kristallwasser enthalten, wie z. B. Borax.
Bei der Verwendung der bekannten Briketts, die in der Schmelze Gas entwickeln und z. B. eine Reinigung der Schmelze durch Ausspülen bewirken, war es bisher nicht zu vermeiden, daß Rückstände aus den Gas oder Schlacken entwickelnden Stoffen in der Schmelze zurückbleiben und dort Einschlüsse bilden, die bei der weiteren Verarbeitung des Metalls stören.
Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Schaffung von verbesserten Formen solcher Gas entwikkelnden Behandlungsmaterialien, die sich durch eine größere Wirksamkeit auszeichnen und bei denen die Nachteile der bekannten Verfahren und bekannten Briketts nicht auftreten.
Es ist gefunden worden, daß die Wirksamkeit solcher Behandlungsmaterialien wesentlich verbessert werden kann, wenn dafür Sorge getragen wird, daß das Gas nicht in Form von verhältnismäßig wenigen großen Blasen, sondern in Form einer Großen Anzahl von kleinen Blasen erzeugt wird, und die Erfindung bezweckt, Mittel zu schaffen, wodurch dieses. erreicht wird. Kleine Blasen steigen langsamer als große Blasen in der Metallschmelze hoch und sind infolgedessen wirksamere Behandlungsmittcl, weil sie während längerer Zeit mit der Schmelze in Berührung bleiben und eine größere Gesamtberührungsfläche mit der Schmelze ergeben.
Das Brikett oema*#ß der Erfindung zum Behandeln von Metallschmelzen, das eine pulverförmige Mischung eines Stoffes umfaßt, der unter der Wirkung der Metallschmelze Gas erzeugt oder in ein Gas umgewandelt wird (im nachstehenden als Behandlungsinaterial bezeichnet) und einen Füllstoff umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Brikett einen ine,r-ten, nicht an der Behandlungswirkung, teilnehmenden Füllstoff enthält, der die Eigenschaft hat, unter der Einwirkung der Wärme der Schmelze, allein oder mit dem Rückstand des Gas erzeugenden Stoffes während der Gasabgabe zu einem festen, porigen Körper zu versintern.
Bei Anwendung der Briketts gemäß der Erfindung tritt die gewünschte Bildung einer großen Anzahl von feinen Blasen auf, und es werden die gefürchteten, sich bei den bekannten Materialien in der Schmelze verteilenden Rückstände dadurch unschädlich gemacht, daß der Füllstoff und etwa von dem das Gas entwickelnden Behandlungsstoff verbleibende Rückstände nicht zerfallen,. sondern während der Gasabgabe in der Metallschmelze zu einem festen, porigen Körper zusammenwachsen, der entweder im Metallbad aufsteigt oder später aus dem Bad geschöpft werden kann.
Der viel-en Treßlingen anhaftende Nachteil des Zerfalls kann insbesondere dadurch überwunden werden, daß man mit dem Brhandlungsmaterial einen Füllstoff mischt, der zwei oder mehrere Salze oder Verbindungen von verschiedenem Schmelzpunkt enthält, wobei eine von ihnen einen Schmelzpunkt unter derajenigen der Metallschmelze hat und mit der anderen Verbindung bei der Temperatur der Metallschmelze reagiert, um -eine Verbindung zu bilden, die einen höhä-en Schmelzpunkt als denjenigen der Metallschmelze hat. Durch die Verwendung solcher Salzen oder Verbindungen (von denen eine selbst als Füllstoff wirken kann) wird das Brikett selbstsinternd und bildet selbst einen festen Körper am Boden des Bades aus geschmolzenem Metall. Hierdurch wird auch die Neigung zur Bildung von Einschlüssen in dem gegossenen Metall verringert. Solche Briketts können -z. B. Natrium- oder Kaliumborfluorid oder eine Mischung hiervon als Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt und Natriumfluorid als höherschmelzende Komponente enthalten. Es können auch Borax als Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt und Caleiumfluorid oder andere pulverförmige Salze oder feuerfeste Stoffe als höherschmelzende Komponente gewählt werden.
Das Behandlungsmaterial wird vorzugsweise innig in dem Füllstoffmedium verteilt. Auf diese,- Weise wird infolge, der Gegenwart des gesinterten Feststoffs das Gas in Form -einer großen Anzahl von feinen Blasen erzeugt.
Die Mencye des Füllstoffs kann in. weiten Grenzen variieren und einen wesentlichen Teil der Gesamtmasse bilden, z. B., bis zu 90 Gewichtsprozent und vorzugsweise 30 bis 80 Gewichtsprozent der Gesamt-# Z> masse. So stellt beispielsweise ein Gemisch aus 40 bis 60 Gewichtsprozent von gemahlener Schamotte oder gebranntem Ton und z. B. Hexaehloräthan als Rest ein sehr wirksames und trotzdem verhältnismäßig viel billiger-es Entgasungsmaterial als Hexachloräthan allein dar.
Feuerfeste oder wärineisolierende Füllstoffe werden oft bevorzugt, da diese zu einer längeren Reaktionszeit des Briketts infolge ihrer niedrigeren Wärmeleitfähiakeit führen.
Es können verschiedene Füllstoffe zur Anwendung gelangen, z. B. Zirkoniumsilicat, Bariumsulfat, gemahlene Schamotte (zerkleinerter Schamottestein), Sand, Sillimannit, Magnesit und Natriumchlorid.
Die Briketts gemäß der Erfindung können auch andere nicht Gas erzeugende Behandlungsmittel, z. B. Komverfeinerungsstoffe, wie Kaliumborfluorid, enthalten.
Bei Anwendung der Briketts gemäß der Erfindung werdenwertvolle technische und wirtschaftlicheVorteile, erhalten. Gleichzeitig wird die Menge der entwickelten Dämpfe und Schlacken verringert, was ebenfalls von wesentlicher Bedeutung ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher erläutert,. wobeidie Prozentsätze auf das Gewicht bezo-en sind.
CD Beispiel Es wird eine Entgasungsmischung aus der folgen-C den Zusammensetzung hergestellt und zu einem Brikett gepreßt:

Bevorzugter

Bereich -

Hexaehloräthan ........ 50 bis 10% 15 bis 30%

Füllstoff .............. 50 bis 90 % 85 bis 70 Ol"O

Sintersalze ............ 0 bis 15 % 0 bis 15 0/0

Als Füllstoff dient hierbei Zirkoniumsand, ein Schwermetalloxyd, Kupfer oder Ferromangan.
Wenn als Füllstoff ein Metall wie Kupfer oder Ferromangan verwendet wird, kann es erwünscht sein,. dem Füllstoff einen feuerfesten Stoff, wie Bariumsulfat oder Zirkoniumsilicat, zuzugeben, um eine Legierungsbildung oder die Bildung von Einschlüssen in der Metallschmelze zu verhindern.
Eine besonders gut geeignete Zusammensetzung ist hierbei folgende: Hexaehloräthan .................. 25% Ferromangan ................. ... 45% Baryte .......... 27011 Sintersalze ..................... - 30/0 wobei die Sintersalzr, aus einem Gemisch aus Natrium- oder Kaliumborfluorid und Natriumfluorid bestehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Brikett zum Behandeln von Metallschmel zen, bestehend aus einer pulverförmigen Mischung eines sich in der Schmelze, in Gas umwandelnden Stoffes mit einem Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Brikett einen inerten, ni#Iit an der Reinigungsarbeit teilnehmenden Füllstoff enthält, der die Eigenschaft hat, unter der Einwirkung der Schmelzwärme allein oder mit dem Rückstand des sich in Gas umwandelnden Stoffes während der Gasabgabe zu einem festen, porigen Körper zu versintern.
2. Brikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Füllstoff aus mehreren Stoffen, vornehmlich aus Salzen besteht, von denen mindestens eines einen unter der Schmelztemperatur des Bades liegenden Schmelzpunkt besitzt und beim Versintern mit dem oder den höherschmelzenden Salzen eine Verbindung eingeht. 3. Brikett nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrigschmelzende Salz aus Natrium- und/oder Kaliumborfluorid und das höherschmelzende Salz aus Nariumfluorid besteht. 4. Brikett nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrigschmelzende Salz aus Borax und das höherschmelzende Salz aus Calciumfluorid besteht. 5. Brikett nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es außer Salzen noch feuerfeste Stoffe enthält. 6. Brikett nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine Füllstoffmasse bis zu 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 80 Gewichtsprozent, beträgt. 7. Brikett nach den An#sprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sein sich in Gas umwandelnder Stoff aus einem bei Raumtemperatur festen halogenierten Kohlenwasserstoff, z. B. Hexachloräthan, besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 286 227, 815 106, 1006165.