DE815106C

DE815106C - Process for treating molten metal with gases

Info

Publication number: DE815106C
Application number: DEP7493A
Authority: DE
Inventors: Harry Bormann; Karl Dipl-Ing Wagner
Original assignee: NOLEIKO NORDDEUTSCHE LEICHTMET
Current assignee: NOLEIKO NORDDEUTSCHE LEICHTMET
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-27

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.Process for the treatment of molten metals by gases The melts of metals or metal alloys, as is known, before casting in different Way to be subjected to special treatment. In the vast majority of cases it is necessary or at least expedient to melt the gases or unmelted to free foreign admixtures. In light metal melts, these are predominantly Oxides, as constituents with almost the same specific weight as the melt do not separate easily from the liquid metal or molten alloys permit.

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.A very effective means of cleaning the melt is in chlorine has been recognized that, especially with light metals or their alloys, by Introducing a gas stream into the melt before casting brings good results. Another method works with easily decomposable chlorides which, Introduced into the melt, generating nasal chlorine. It is also already proposed and already successfully tested, the chlorine in the form of boron trichloride to use by passing chlorine gas through a pipe containing boron trioxide and contains hollow.

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.Finally, the use of organic chlorine compounds is not unknown, in which chlorine gas is split off when it is brought into the metal bath and then acts on the melt in the intended manner.

Mittels Chlor gelingt es ferner, den in der Schmelze enthaltenen Wasserstoff zu entfernen und den Gußteilen Porenfreiheit zu verleihen.Chlorine also makes it possible to remove the hydrogen contained in the melt to remove and to give the cast parts freedom from pores.

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.To the molten metal in another way to treat, for example a fine-grain structure of the primarily precipitated silicon crystals Obtaining from a hypereutectic aluminum-silicon alloy is among other things Phosphorus has been used. Quite useful results are obtained when Phosphorus in the form of phosphorus pentachloride is used. This stuff is that Use of white or red elementary phosphorus or phosphorus compounds, such as calcium phosphide or phosphorus copper, preferable because it is decomposes relatively slowly and therefore allows a much better utilization as well as a strong and intensive swirling of the melt guaranteed. Even phosphorus pentachloride precedes gaseous chlorine or chlorine salts. drawn.

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.But also the cleaning of the melt and refining is just as beneficial If its structure is based on the use of chlorine, so does the application of this substance Disadvantages both in gas form and in the form of chemical compounds. It can be z. B. when introducing chlorine gas is not a sufficiently fine distribution of the gas in achieve the melt. Rather, the gas bubbles out of the inlet pipe in proportion large bubbles through the melt and therefore does not come in with it intensely enough Contact. The cleaning and degassing of the melt is therefore not complete either. In addition, in all known processes, in which chlorine in any lorin is used, a strong annoyance due to the chlorine smell is noticeable, if no special additional measures, such as tight seals, are provided, but on the other hand this results in a substantial increase in the cost of carrying out the process entry. The same unpleasant observation is made with the use of phosphorus pentachloride made, whereby the harmful I'liospliiddämgfe also occur. Apart from these phenomena, phosphorus pentachloride is just like most of them other salts or chlorine compounds used to clean the melt are extraordinary hygroscopic, so that it is in specially sealed containers and specially for this purpose built devices must be kept.

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.On the one hand, there are deficiencies in the chlorine treatment of the melt entails avoidance, but on the other hand the recognized good effect of chlorine to take advantage of, in particular to achieve a good flushing of the melt with chlorine, «Ground chlorine or other gases that are less used for cleaning and more for others Treatment types of molten metal are used, according to the invention, on surface-active substances Substances, i.e. substances bound that absorb gases by absorption and in the heat return. So it has been shown that activated carbon is quite beneficial when it is a matter of adding chlorine to the melt for cleaning and influencing the Bring the structure of the casting. Surprisingly good results could also be achieved with silica gel can be achieved when certain other gases in a heavy metal melt, z. I3. in a high-carbon iron alloy, to be introduced to the formation of the molecular groups of the iron carbide remaining in the melt flow during melting (Fe3 C) to be avoided in higher overheating areas. If these carbide molecules namely not to be destroyed, they force cast iron when cooling or when Transition from the liquid to the crystallized state a white solidification (cementite) on, which is disadvantageous due to the great hardness of the casting, its machinability influenced.

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.According to the method according to the invention, silica gel with carbon oxide, Carbon dioxide or a mixture of both gases. Sometimes it seems useful To use water or generator gas, although hydrogen, nitrogen beforehand and methane must be removed. The introduction of the gas-laden surface-active substances Substances are made using special containers, if necessary using a normal diving bell. When cleaning aluminum melts, for example, “earth” for this purpose Appropriately wrapped in aluminum foil packages or even better with aluminum cups low wall thickness, as it is when other substances are introduced into molten metal are common.

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.At the temperature of the bath, the surface-bound substances are split off Gases in colloidal vesicles instead, so that the escaping gas in extraordinarily fine distribution penetrates the melt. The surface binding material, e.g. B. the activated carbon, behaves completely indifferent to the light metal melt and can easily be removed from the metal surface after the cleaning process is complete to be skimmed off. As a result of the very good distribution of the chlorine is to be expended The amount of chlorine is significantly lower than with the known processes. Compared to the application of salts, the process according to the invention has the advantage that no further Ingredients, such as alkali or alkaline earth metals, are sometimes undesirable and form components of the salts, enter the melt.

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.Also the introduction of those with carbon dioxide or carbon dioxide or others gases that can be used for this purpose, which are bound to silica gel, in a heavy metal melt, preferably a carbon-rich iron carbide melt, takes place by means of small Sheet iron container, the wall thickness of which is dimensioned so that the melting time of the same sufficient for the contents of the container to reach the bottom of the melting vessel allow. Sometimes it also seems advantageous to put the gas-laden substance in Enclose aluminum tubes and place the latter at the bottom of the ladle. At the same time, there is also deoxidation of the melt by the aluminum brought about. The inventive method has compared to Introduction of the gases into the heavy metal melt has the advantage that the undesirable in itself Costly device for generating a high gas pressure, which is necessary is, in consideration of the large specific gravity of iron, the gas at all pressing into the melt is omitted. In addition, the inventive Method in that the total carbon content always remains the same. Even is a guarantee for the maintenance of the properties of the heavy metal done.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the treatment of molten metal by Gases, characterized in that surface-active substances are loaded with the treatment gases introduced into the melt «ground.

2. The method according to claim i, characterized in that that for cleaning and degassing of light metal melts chlorine gas, to: \ ktivkolile bound, filled in special metal l) eliolders, which are advantageously made of pure aluminum can exist and in a known manner by means of a diving bell in the Melt are introduced.

3. The method according to claims i and 2, characterized through the use of chlorine, bound to activated carbon, and together with phosphorus introduced into a hypereutectic aluminum-silicon melt in such a way that both Substances have an effect in the melt at the same time. .

4. The method according to claim i, characterized in that silica gel with carbon dioxide, carbon dioxide or mixtures These two substances are loaded into a heavy metal melt, in particular a melt is introduced by carbon-rich iron alloys.

5. The method according to claim i, characterized in that silica gel loaded with water or generator gas, with prior removal of hydrogen, nitrogen and methane into the melt is introduced.

6. The method according to claims i to 5, characterized in that that the surface-active substances loaded with gas are housed in containers, be arranged at the bottom of the ladle or the like.