NO137700B - Fremgangsm}te og apparat for fremstilling av aluminium - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av aluminium ved anvendelse av den kjente fremgangsmåte for raffinering av aluminiumlegeringer ved hjelp av sentrifugering med regulert av-kjøling, og dessuten et apparat for utførelse av fremgangsmåten.

Fremgangsmåter for raffinering av aluminiumlegeringer ved hjelp av sentrifugering tilhører teknikkens stand (se tidsskriftet "Aluminium" , 4_8, 1972, s. 372-376). Den i dette tidsskrift be-skrevne fremgangsmåte angår anrikning av aluminium/silicium-rålegér-inger, hvor en flytende, aluminiumrik fase ved sentrifugering av en delvis størknet smelte skilles fra en allerede størknet siliciumrik fase. Sentrifugen er langs sin ytre omkrets forsynt med en trommel-vegg som skal fjernes før sentrifugeringen utføres. Før sentrifugeringen er det nødvendig at det dannes et sammenhengende skjelett av faste primærkrystaller.

Ut fra dette kjente prinsipp ved sentrifugering tas det ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av aluminium, spesielt rent aluminium. Som ut-gangsmateriale for denne fremstilling av aluminium anvendes til-gjengelige mindreverdige aluminiumlegeringer.

Denne oppgave løses ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte hvor en smelte av en Al-X-legering hvori komponenten X består av ett eller flere elementer som har en høyere egenvekt enn aluminium og sammen med aluminium danner et eutektikum og er tilstede i en slik mengde at smeiten har en sammensetning på den aluminiumrike side av eutektikumet, sentrifugeres under regulert avkjøling,og fremgangsmåten er særpreget ved at smeiten avkjøles innenifra mens den sentrifugeres.

Komponenten X kan bestå av et element med en høyere egenvekt

enn aluminium eller av en forbindelse som først efter omsetning med et tilstedeværende eller tilsatt tredje element får den ønskede

høyere egenvekt enn den flytende aluminiumsmelte. Det er således fordelaktig å utfelle i aluminiumsmelten forekommende forurensende elementer, som jern og silicium, ved tilsetning av et tredje element.

For å fjerne jern har det vist seg gunstig å tilsette sink, hvorved

faste flerkomponentforbindelser dannes som har en høyere egenvekt enn den flytende aluminiumsmelte. For å fjerne silicium kan bly til-settes som i det minste delvis vasker ut det uønskede silicium.

For å oppnå den ønskede temperaturgradient isoleres den sentrifugerte smelte utvendig mot bortledning av varme, og et kjølemiddel blåses mot smeltens innvendige overflate. Luft anvendes fortrinns-

vis som kjølemiddel. For å isolere bortledning av varme utad opp-

varmes den med kjente isoleringsmaterialer forsynte støpeform til-

nærmet til smeltetemperaturen før den smeltede legering fylles i formen. Den foreliggende fremgangsmåte er spesielt egnet for behandling av aluminium/kobber-legeringer med et kobberinnhold under 10%, spesielt under 5%.

Gode resultater er også blitt erholdt ved å anvende den foreliggende fremgangsmåte for aluminiumlegeringer av typen Al-Zn-Mg.

Apparatet for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte har

en avkjølingsanordning i en sentrifuge som utvendig er varmesiolert og hvori avkjølingsanordningen er koaksialt anordnet og rettet mot den sentrifugerte smeltes innvendige overflate. Avkjølingsan-

ordningen består fortrinnsvis av en sylinder som strekker seg over sentrifugens lengde og som er forsynt med radialt utadrettede ut-løpsåpninger. Den utvendige varmeisolering erholdes fortrinnsvis ved hjelp av oppvarming, f.eks. elektrisk motstandsoppvarming av sentrifugeståltrommelen eller ved gjennomledning av varm gass gjen-

nom en dobbeltveggig trommelmantel. Når smeiten ifyllés, stenges oppvarmingen av.

Ifølge en foretrukken utførelsesform er radialt innadrettede, kileformige elementer anordnet i avstand fra hverandre og i aksial retning på den varmeisolerte sentrifuges innvendige mantel. Disse kileformige elementer er på samme måte som trommelen oppvarmbare. Elementene hindrer en lunkerdannelse i det størknede aluminium.

Ifølge den foretrukne utførelsesform er vinkelen mellom de kileformige elementer og deres innbyrdes avstand valgt slik at firkantformige aluminiumblokker vil størkne mellom de kileformige elementer. Disse aluminiumblokker kan efter at det forurensede tungmetallskikt er blitt fjernet, lett videreføres for valsing.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til

det på tegningen viste utførelseseksempel. På tegningen viser

Fig. l et lengdesnitt gjennom apparatet ifølge op<p>finnelsen,

Fig. 2 skjematisk avkjolingsbetingelsene i form av et tverrsnitt, og

Fi-g. 3 et tverrsnitt gjennom Fig. 1 for en modifisert ut-forelsesform av apparatet.

Det på fig. 1-3 viste apparat for utfbrelse av den foreliggende fremgangsmåte består av en trommelformig sentrifuge 1 med en utvendig mantel og frontflater av stål og av et varmeisolerende materiale, som kaolin. Kiselgurgrus kan også anvendes som isolerende skikt. Trommelen 1 som består av varmefast stål, kan oppvarmes ved hjelp av motstandsoppvarming. Sylinderens 1 innvendige isolerte overflate er betegnet med la. Avkjolingsanordningen 3 befinner seg i sentrifugen 1 i aksial retning. Avkjolingsanordningen 3 består av en lang sylinder som er forsynt med radialt utadrettede utlbps-åpninger 6. Avkjolingsbetingelsene er skjematisk gjengitt på Fig. 2. Trykkluft kan anvendes som kjblemiddel.

Smeiten 2 befinner seg i sentrifugen.

Ifolge en foretrukken utfbrelsesform er sentrifugen 1 forsynt med aksialt anordnede, kileformige elementer h som på den ene side hindrer lunkerdannelse og på den annen forer direkte til at det erholdes valsbare aluminiumblokker 5. De kileformige elementer består av varmeisolert stål. For varmeisoleringen kan igjen et kaolinskikt anvendes. Dessuten er elementene fortrinn.svis oppvarmbare. De kan således være hule for gjennomledning av varmgass.

Den foreliggende fremgangsmåte vil bli nærmere beskrevet i forbindelse med raffinering av en aluminium/kobber-legering. Kobber har en hoyere egenvekt enn aluminium og danner et eutektikum med aluminium ved 5<!>+8°C. Dette eutektikum har sammensetningen 33 vekt% kobber og 77 vekt$ aluminium. Ifolge oppfinnelsen anvendes en utgangslegering med en sammensetning på den aluminiumrike side av eutektikumet, f.eks. en utgangslegering med h% kobber og 96% aluminium. Ved sentrifugeringen under regulert avkjoling innenfra skal det .fra denne utgangslegering fremstilles renaluminium. Som biprodukt fås dessuten en legering med eutektisk sammensetning.

Den spesielle fordel ved den foreliggende fremgangsmåte består i at det fra en mindreverdig utgangslegering kan fremstilles hbyverdig renaluminium ved hjelp av en enkel mekanisk separerings-prosess»

Eksempel

I et apparat som vist på fig. 3 og hvori éeks firkantformige blokker 5 hver med en vekt på 20 kg kan fremstilles, ble 120 kg flytende metall smelte ifylt. De enkelte blokker 5 hadde en hoyde på k00 mm, en bredde på 100 mm og en tykkelse på 200 mm. Trommelen 1 og de kileformige elementer besto av varmefast stål som på sin innvendige overflate var isolert med et keramisk materiale. For smeiten ble ifylt, ble trommelen 1 og elementene h oppvarmet til en temperatur på 700°C ved hjelp av motstandsoppvarming. Smeiten hadde en temperatur på 730°C da den ble fylt i trommelen. De folgende legeringer ble utstopt:

Disse charger ble avkjolt innenfra en gang med kjoleluft i en mengde av 2000 l/min og en gang med kjoleluft i en mengde av ^000 l/min.

I det forste tilfelle tok storkningen 30 minutter og i det annet tilfelle med den sterkere avkjoling 20 minutter.

Oppvarmingen ble stanset da avkjolingen ble påbegynt. Den forskjellige avkjolingshastighet forte ikke til forskjellige resultater. Disse var som folger: Legeringene 1) - 3): i den meget sproe, ytre randsone storknet en legering som inneholdt 32,5-33% kobber. Denne legering kunne lett fjernes ved slag med en hammer. For legeringen 3) var denne sone adskillig tykkere enn for legeringene 1) og 2)0 Den i den innvendige del forekommende legering snadde et kobberinnhold på 0,03-0, 05%. Det ble ikke dannet en overgangssone.

For den sink- og magnesiumholdige legering h) inneholdt randr-sonen ca. $ 0% Al, 33$ Zn og 17% Mg. Den innvendig forekommende legering inneholdt 0,02-0,03% Zn og 0,02-0,03% Mg. Den ytre storknende restsmelte måtte fjernes ved hjelp av sponfraskillende behandling (fresing).

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av aluminium hvor en smelte av en Al-X-legering hvori komponenten X består av ett eller flere elementer som har en høyere egenvekt enn aluminium og sammen med aluminium danner et eutektikum og er tilstede i en slik mengde at smeiten har en sammensetning på den aluminiumrike side av eutektikumet, sentrifugeres under regulert avkjøling, karakterisert ved at smeiten avkjøles innenifra mens den sentrifugeres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et avkjølingsmiddel blåses mot smeltens innvendige overflate mens den sentrifugeres.

3. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at det i en sentrifuge (1) som er utvendig varmeisolert, er koaksialt anordnet en avkjølings-anordning (3) som er rettet mot den sentrifugerte smeltes (2) innvendige overflate (2a).

4. Apparat ifølge krav 3. karakterisert ved at avkjølingsanordningen (3) består av en sylinder som strekker seg over sentrifugens (1) lengde og som er forsynt med radialt utadrettede utløpsåpninger (6).

5. Apparat ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at det på den varmeisolerte sentrifuges (1) innvendige mantel (la) er anordnet elementer (4) i avstand fra hverandre og slik at de strekker seg aksialt, radialt og kileformig innad.

6. Apparat krav 5, karakterisert ved at de kileformige elementers (4) vinkel og deres innbyrdes avstand er slik valgt at det mellom disse kan erholdes størknede firkantformige blokker (5).