DE815106C - Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen durch Gase - Google Patents

Description

• Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen durch Gase Die Schmelzen von Metallen oder Metallegierungen können bekanntlich vor dem Vergießen in verschiedener Weise einer besonderen Behandlung unterworfen werden. In den weitaus meisten Fällen ist es notwendig oder zumindest zweckmäßig, die Schmelze von Gasen oder ungeschmolzenen fremden Beimengungen zu befreien. In Leichtmetallschmelzen sind es vorwiegend die Oxyde, die als Bestandteile mit nahezu gleichem spezifischem Gewicht wie die Schmelze sich nicht leicht von dem flüssigen Metall bzw. den geschmolzenen Legierungen trennen lassen.
• Ein sehr wirksames Mittel zur Reinigung der Schmelzen ist im Chlor erkannt worden, das, insbesondere bei Leichtmetallen oder deren Legierungen, durch Einleiten eines Gasstromes vor dem Vergießen in die Schmelze gute Erfolge bringt. Bei einem anderen Verfahren wird mit leicht zersetzbaren Chloriden gearbeitet, die, in die Schmelze eingeführt, nascierendes Chlor erzeugen. Es ist ferner auch schon vorgeschlagen und bereits erfolgreich erprobt worden, das Chlor in Form von Bortrichlorid zu verwenden, indem Chlorgas durch ein Rohr geleitet wird, welches Bortrioxyd und hohle enthält.
• Schließlich ist die Verwendung organischer Chlorverbindungen nicht unbekannt, bei denen Chlorgas beim Hineinbringen in das Metallbad abgespalten wird und alsdann auf die Schmelze in der beabsichtigten Weise einwirkt.
• Mittels Chlor gelingt es ferner, den in der Schmelze enthaltenen Wasserstoff zu entfernen und den Gußteilen Porenfreiheit zu verleihen.
• Um die Metallschmelzen noch in anderer Weise zu behandeln, beispielsweise ein feinkörniges Gefüge der primär ausgeschiedenen Siliciumkristalle aus einer übereutektischen Aluminium-Silicium-Legierung zu gewinnen, ist unter anderem Phosphor benutzt worden. Durchaus brauchbare Er-(#el»iisse Werden erzielt, wenn Phosphor in Form von Phospliorpentachlorid Anwendung findet. Dieser Stoff ist der Verwendung von weißem oder rotem Elementarphosphor oder auch Phosphorverbindungen, wie beispielsweise Calciumphosphid oder Phosphorkupfer, vorzuziehen, weil er sich relativ langsam zersetzt und daher eine wesentlich bessere Ausnutzung gestattet sowie eine kräftige und intensive Durchwirbelung der Schmelze gewährleistet. Auch wird Phosphorpentachlorid dem gasförmigen Chlor oder Chlorsalzen vor-. gezogen.
• So vorteilhaft aber auch die Reinigung der Schmelze und Verfeinerung ihres Gefüges unter Verwendung von Chlor ist, so hat die Anwendung dieses Stoffes in Gasfortn sowohl als auch in Form chemischer Verbindungen Nachteile. Es läßt sich z. B. beim Einleiten von Chlorgas keine ausreichend feine Verteilung des Gases in der Schmelze erzielen. Das Gas perlt vielmehr aus dem Einleitungsrohr in verhältnismäßig großen Blasen durch die Schmelze und kommt daher nicht intensiv genug mit ihr in Berührung. Die Reinigung und Entgasung der Schmelze ist daher auch nicht vollständig. Außerdem macht sich bei allen bekannten Verfahren, bei welchen Chlor in irgendeiner lorin benutzt wird, eine starke Belästigung durch den Chlorgeruch bemerkbar, falls nicht besondere zusätzliche Maßnahmen, wie dichte Abschlüsse, vorgesehen werden, wodurch aber andererseits eine wesentliche Verteuerung in der Durchführung des Verfahrens eintritt. Dieselbe unliebsame Beobachtung wird auch bei der Anwendung von Phosphorpentachlorid gemacht, wobei zusätzlich noch die gesundheitsschädlichen I'liospliiddämgfe auftreten. Abgesehen von diesen Erscheinungen ist Phosphorpentachlorid ebenso wie die meisten anderen zur Reinigung der Schmelze verwendeten Salze bzw. Chlorverbindungen außerordentlich hygroskopisch, so daß es in besonders abgeschlossenen Behältern und eigens hierfür gebauten Vorrichtungen aufbewahrt werden muß.
• Um einerseits die Mängel, welche eine Chlorbehandlung der Schmelze mit sich bringt, zu vermeiden, anderseits aber die anerkannt gute Wirkung des Chlors auszunutzen, insbesondere eine gute Durchspülung der Schmelze mit Chlor zu erzielen, «erden Chlor oder auch andere Gase, die weniger zur Reinigung als vielmehr für andere Behandlungsarten von Metallschmelzen dienen, erfindungsgemäß an oberflächenaktive Stoffe, also solche Stoffe gebunden, die Gase absorptiv aufnehmen und in der Wärme wieder abgeben. So hat es sich gezeigt, daß Aktivkohle recht vorteilhaft ist, wenn es sich darum handelt, Chlor in die Schmelze zur Reinigung und Beeinflussung der Struktur des Gusses einzubringen. Überraschend gute Erfolge konnten auch mit Kieselgel erreicht werden, wenn bestimmte andere Gase in eine Schwermetallschmelze, z. I3. in einekohlenstoffreiche Eisenlegierung, eingeführt werden sollen, um die Bildung der beim Aufschmelzen im Schmelzfluß zurückbleibenden Molekülgruppen des Eisenkarbids (Fe3 C) bis in höhere Überhitzungsbereiche hinein zu vermeiden. Falls diese Karbidmoleküle nämlich nicht zerstört werden, zwingen sie Gußeisen bei der Abkühlung bzw. beim Übergang vom flüssigen in den kristallisierten Zustand eine weiße Erstarrung (Zementit) auf, die infolge der großen Härte des Gußstücks dessen Bearbeitbarkeit nachteilig beeinflußt.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Kieselgel mit Kohlenoxyd, Kohlendioxyd oder einem Gemisch beider Gase beladen. Mitunter erscheint es zweckmäßig, Wasser- oder Generatorgas zu benutzen, wobei allerdings vorher Wasserstoff, Stickstoff und Methan entfernt werden müssen. Das Einbringen der mit Gas beladenen oberflächenaktiven Stoffe erfolgt mittels besonderer Behälter, gegebenenfalls unter Benutzung einer normalen Tauchglocke. Beim Reinigen von Aluminiumschmelzen «erden hierfür beispielsweise zweckmäßig mit Aluminiumfolie umhüllte Pakete oder besser noch Aluminiumbecher mit geringer Wandstärke, wie sie auch beim Einbringen anderer Stoffe in Metallschmelzen üblich sind, benutzt.
• Bei der Temperatur des Bades findet eine Abspaltung des oberflächengebundenen Gases in kolloidfeine Bläschen statt, so daß das entweichende Gas in außerordentlich feiner Verteilung die Schmelze durchdringt. Der oberflächenbindende Stoff, z. B. die Aktivkohle, verhält sich der Leichtmetallschmelze gegenüber völlig indifferent und kann nach Beendigung des Reinigungsverfahrens mühelos von der Metalloberfläche abgeschöpft werden. Infolge der sehr guten Verteilung des Chlors ist die aufzuwendende Chlormenge wesentlich geringer als bei den bekannten Verfahren. Gegenüber der Anwendung von Salzen hat das erfindungsgemäße Verfahren noch den Vorteil, daß keine weiteren Bestandteile, wie beispielsweise Alkali- oder Erdalkalimetalle, die manchmal unerwünscht sind und Bestandteile der Salze bilden, in die Schmelze gelangen.
• Auch das Einbringen der mit Kohlenoxyd bzw. Kohlendioxyd bzw. anderen hierfür brauchbaren Gase, die an Kieselgel gebunden sind, in eine Schwermetallschmelze, vorzugsweise eine kohlenstoffreiche Eisenkarbidschmelze, erfolgt mittels kleiner Eisenblechbehälter, deren Wandstärke so bemessen ist, daß die Aufschmelzdauer derselben ausreicht, um den Inhalt des Behälters auf den Grund des Schmelzgefäßes ankommen zu lassen. Mitunter erscheint es auch vorteilhaft, den mit Gas beladenen Stoff in Aluminiumtuben einzuschließen und die letzteren am Boden der Gießpfanne anzuordnen. Hierbei wird gleichzeitig noch eine Desoxydation der Schmelze durch das Aluminium herbeigeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber der Einleitung der Gase in die Schwermetallschmelze den Vorteil, daß die an sich unerwünschte Kosten verursachende Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Gasdrucks, der nötig ist, um mit Rücksicht auf das große spezifische Gewicht des Eisens das Gas überhaupt in die Schmelze hineinzudrücken, fortfällt. Außerdem zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß der Gesamtkohlenstoffgehalt immer derselbe bleibt. Auch ist für die Aufrechterhaltung der Eigenschafteri des Schwermetalls hierdurch Gewähr geleistet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen durch Gase, dadurch gekennzeichnet, daß oberflächenaktive Stoffe beladen mit den Behandlungsgasen in die Schmelze eingebracht «erden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung und Entgasung von Leichtmetallschmelzen Chlorgas, an :\ktivkolile gebunden, in besondere Metalll)eliälter abgefüllt wird, die vorteilhaft aus Reinaluminium bestehen können und in an sich bekannter Weise mittels einer Tauchglocke in die Schmelze eingebracht werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch die Benutzung von Chlor, gebunden an Aktivkohle, und zusammen mit Phosphor in eine übereutektische Aluminium-Siliciutiz-Schmelze derart eingebracht, daß beide Stoffe gleichzeitig in der Schmelze zur Wirkung gelangen. .
4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kieselgel, mit Kohlenoxyd, Kohlendioxyd oder Gemischen dieser beiden Stoffe beladen, in eine Schwermetallschmelze, insbesondere eine Schmelze von kohlenstoffreichen Eisenlegierungen eingebracht wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kieselgel, beladen mit Wasser- oder Generatorgas, unter vorausgehendem Entfernen von Wasserstoff, Stickstoff und Methan in die Schmelze eingebracht wird.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gas beladenen oberflächenaktiven Stoffe, in Behältern untergebracht, am Boden der Gießpfanne o. dgl. angeordnet werden.