Verfahren zum raschen Abkühlen von flüssigen Metallen, Metallverbindungen
oder Legierungen sowie von flüssigem Kohlenstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum raschen Abkühlen von flüssigen Metallen, Metallverbindungen oder Legierungen
mit Schmelzpunkten über etwa 160o° sowie von flüssiger Kohle.durch Eintauchen eines
festen Körpers in die Schmelze. Sie besteht darin, daß als fester Körper ein gut
wärmeleitender, mit einem Gußstück nicht verschinelzbarer Metallkörper, wie z. B.
ein Kupferstab, benutzt wird.Process for the rapid cooling of liquid metals, metal compounds
or alloys as well as liquid carbon The invention relates to a method
for rapid cooling of liquid metals, metal compounds or alloys
with melting points above about 160o ° as well as of liquid coal. by immersing a
solid body into the melt. It consists in the fact that as a solid body a good
thermally conductive, with a casting not verschinelzbaren metal body such. B.
a copper rod, is used.
Man hat schon eine Stange von gleicher Beschaffenheit wie das Gußstück
in den Kern des letzteren eingesenkt, um sie mit dem Gußstück zu verschmelzen. Im
Gegensatz dazu wird aber erfindungsgemäß ein Körper großer Wärmeleitfähigkeit und
anderer stofflicher Zusammensetzung als der Gußkörper in diesen eingetaucht, wobei
der Eintauchkörper nicht mit dem Gußkörper verschmilzt, son.-dern sogar später wieder
aus diesem entfernt wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird die Herstellung
bestimmter Struktur und Zusammensetzung des Gußkörpers erzielt.You already have a rod of the same quality as the casting
sunk into the core of the latter to fuse it with the casting. in the
In contrast to this, however, according to the invention, a body of great thermal conductivity and
different material composition than the cast body immersed in this, wherein
the immersion body does not fuse with the cast body, but rather again later
is removed from this. By this measure according to the invention, the production
A certain structure and composition of the cast body achieved.
Bekanntlich begegnet das rasche Abkühlen hochschmelzender flüssiger
Stoffe, wie Metalle, Metallverbindungen oder Legierungen, mit Schmelzpunkten über
etwa 16ö0° sowie Kohle, wie es zur Erzielung einer bestimmten Struktur oder besonderer
physikalischer Eigenschaften vielfach erwünscht ist, erheblichen Schwierigkeiten,
insbesondere wenn von hohen Anfangstemperaturen des abzukühlenden Stoffes ausgegangen
wird, z. B. von Temperaturen, die über zooo oder gar 3000° liegen, wie z. B. beim
Abkühlen geschmolzener Metallcarbide,
wie Wolframcarbid. Das Eintauchen
oder Eingießen in Wasser, Öl oder selbst Quecksilber ist häufig nicht genügend wirksam,
die Ausbildung größerer Kristallite in der abzukühlenden Schmelze oder die Ausscheidung
einer zweiten festen Phase in einem abzukühlenden festen Stoff zu verhindern, einerseits
weil das Wärmeleitungsvermögen dieser Flüssigkeiten nicht ausreicht, andererseits
weil ihr niedriger Siedepunkt zur Dampfbildung an der Berührungsstelle und damit
zur Bildung einer wärmeisolierenden Schicht Anlaß gibt. Dies um so mehr, als z.
B. auf sehr hohe Temperaturen erhitzte, rasch abzukühlende Metalle einen ganz beträchtlichen
Wärmeinhalt aufweisen, dessen rasche Entfernung aus dem Metallkörper naturgemäß
schwierig ist.As is well known, rapid cooling is encountered by high-melting liquids
Substances, such as metals, metal compounds, or alloys, with melting points above
about 160 ° as well as coal, as it is used to achieve a certain structure or particular
physical properties is often desired, considerable difficulties
especially if the substance to be cooled is assumed to have high initial temperatures
will, e.g. B. of temperatures that are over zooo or even 3000 °, such as. B. at
Cooling of molten metal carbides,
like tungsten carbide. The immersion
or pouring it into water, oil or even mercury is often not effective enough,
the formation of larger crystallites in the melt to be cooled or the precipitation
to prevent a second solid phase in a solid to be cooled, on the one hand
because the thermal conductivity of these liquids is insufficient, on the other hand
because their low boiling point leads to the formation of steam at the point of contact and thus
gives rise to the formation of a heat-insulating layer. This is all the more so as z.
B. heated to very high temperatures, rapidly cooled metals a very considerable
Have heat content, its rapid removal from the metal body naturally
is difficult.
Die Erfindung überwindet diese ganzen Schwierigkeiten, indem in den
abzukühlenden Stoff gut wärmeleitende feste Körper, wie etwa ein Kupferstab, eingetaucht
werden. An Stelle von Kupfer können auch Silber, Aluminium, Beryllium, Chrom, Molybdän,
Wolfram und deren Legierungen untereinander und mit anderen Metallen oder Metalloiden
Verwendung finden. Dadurch, daß ein fester Körper in die Schmelze getaucht wird,
ist eine besonders rasche Berührung zwischen Schmelze und kühlender Masse möglich,
da sich der feste Körper in definierter Weise bewegen läßt, verglichen z. B, mit
dem Vorhang beim Eingießen flüssigen Metalls in eine Kokille.The invention overcomes all of these difficulties by adding to the
The substance to be cooled is a solid body with good thermal conductivity, such as a copper rod, immersed
will. Instead of copper, silver, aluminum, beryllium, chromium, molybdenum,
Tungsten and their alloys with one another and with other metals or metalloids
Find use. By immersing a solid body in the melt,
a particularly rapid contact between the melt and the cooling mass is possible,
since the solid body can be moved in a defined manner, compared z. B, with
the curtain when pouring liquid metal into a mold.
Beispielsweise wird in einem Kohlerohrofen Wolframcarbid geschmolzen
und dann in die geschmolzene Masse ein langer Kupferstab rasch eingetaucht, dessen
Durchmesser nicht sehr viel kleiner ist als der Innendurchmesser des Tiegels. Dieser
Kupferstab wird bei genügendem Querschnitt und genügender Länge nicht zum Schmelzen
kommen, wenn die Heizung des Ofens rechtzeitig abgestellt oder der Tiegel samt dem
Kupferstab rechtzeitig aus dem Ofen entfernt wird. Der Kupferstab kann dann vor
dem Prozeß alt der Oberfläche eine bestimmte Formgebung erhalten, die sich dem abgekühlten
Carbid mitteilt und seinem späteren Verwendungszweck angepaßt ist. Es kann aber
auch der das flüssige Metall enthaltende Tiegel auf seiner Innenfläche eine Formgebung
besitzen, die dem späteren Verwendungszweck des abgekühlten Metalls entspricht;
endlich können, beide, Tiegel wie Kupferstab, solche Formgebungen besitzen.For example, tungsten carbide is melted in a coal tube furnace
and then quickly dipped a long copper rod into the molten mass, its
Diameter is not much smaller than the inner diameter of the crucible. This
If the cross section and length of the copper rod is sufficient, it will not melt
come when the heating of the furnace is turned off in time or the crucible and the
Copper rod is removed from the furnace in a timely manner. The copper rod can then be in front
the process old the surface received a certain shape, which is the cooled
Carbide communicates and is adapted to its later use. But it can
the crucible containing the liquid metal also has a shape on its inner surface
have, which corresponds to the later use of the cooled metal;
finally, both crucibles and copper rods can have such shapes.
Man kann natürlich auch den festen Metallkörper seinerseits durch
entsprechende Abkühlung entweder mit Hilfe von Wasser oder mit der Gußform innig
verbundener bzw. verlöteter Körper aus anderem Metall kühl halten. Das eigentliche
gut wärmeleitende Kühltnetall kann nur an der kühlenden Oberfläche als solches vorhanden
sein, weiter im Innern aber in ein anderes Metall übergehen, z. B. statt des oben
geschilderten Kupferstabes ein Eisenstab, der außen einen nicht zu dünnen Kupferüberzug
trägt, verwendet werden.You can of course also pass through the solid metal body
appropriate cooling either with the help of water or with the mold intimately
Keep connected or soldered bodies made of other metal cool. The real one
Cooling metal, which conducts heat well, can only be present as such on the cooling surface
be, but further inside change into another metal, e.g. B. instead of the above
The copper rod described is an iron rod with a copper coating that is not too thin on the outside
wears, can be used.
Nach denn Erstarrungsvorgang kann das Kühlmetall von dem abzukühlenden
Körper auf verschiedene Weise entfernt werden, sei es durch chemische Verfahren,
z. B. Auflösen des Kupfers in Salpetersäure, sei es durch mechanische Bearbeitung,
etwa Ausbohren. In vielen Fällen wird es möglich sein, den Verbundkörper auf den
Schmelzpunkt des Kühlmetalls zu erhitzen und das letztere einfach von dem Gegenstand
abfliefkn zu lassen, da bei dieser Temperatur eine Gefügeänderung des hochschmelzenden
Körpers, wenigstens in kürzeren Zeiten, im allgemeinen nicht zu befürchten ist.After the solidification process, the cooling metal can be removed from the
Bodies are removed in various ways, whether through chemical processes,
z. B. Dissolving the copper in nitric acid, be it by mechanical processing,
about boring out. In many cases it will be possible to place the composite on the
To heat the melting point of the cooling metal and the latter simply from the object
to let drain, because at this temperature a change in the structure of the high-melting point
Body, at least in shorter times, is generally not to be feared.
Der Gegenstand der Erfindung erlaubt zahlreiche Anwendungen. Die Erzielung
eines besonderen Gefüges wurde bereits erläutert Es ist auch möglich, Modifikationen,
die bei sehr holten Temperaturen beständig sind und die sich bei dem bisher bekannten
Abkühlen in andere umwandeln würden, durch das Verfahren nach der Erfindung auch
bei niedrigen Temperaturen zu erhalten. Durch Einführen eines Kupferstabes in die
Zone flüssigen Kohlenstoffs, bei dem insbesondere unter Druck stehenden Kohlelichtbogen,
läßt sich flüssige Kohle abschrecken und der Kohlenstoff so im besonderen Zustande
erhalten, ebenso beim Schmelzen von Kohle oder mit Kohlenstoff übersättigten Carbiden
in einem Tantalcarbidtiegel.The subject matter of the invention has numerous applications. Achievement
a special structure has already been explained.It is also possible to make modifications,
which are stable at very high temperatures and which are known to date
Cooling would convert into others by the method according to the invention as well
to get at low temperatures. By inserting a copper rod into the
Zone of liquid carbon, in particular the pressurized carbon arc,
liquid coal can be quenched and the carbon in a special state
obtained, as well as when smelting coal or carbides supersaturated with carbon
in a tantalum carbide crucible.
Alle Maßnahmen werden zweckmäßig unter Schutzgas ausgeführt, wozu
z. B. ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff dienen kann.All measures are expediently carried out under protective gas, for which purpose
z. B. a mixture of nitrogen and hydrogen can serve.