DE102005021723A1

DE102005021723A1 - Chargieranlage für Magnesium oder Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE102005021723A1
Application number: DE200510021723
Authority: DE
Inventors: Hermann Brocker; Michael Klapp; Karsten Bätzing; Friedrich Naumann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chargieranlage zum Schmelzen von Metallen, insbesondere von Magnesium oder Magnesiumlegierungen und umfasst zumindest eine Schmelzwanne und einen Wannendeckel zum zumindest luftdichten Verschluss der Schmelzwanne, wobei der Wannendeckel mehrere, auf seiner Oberfläche verteilte, separat öffenbare Deckeleinsätze umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chargieranlage für Metallschmelzen, insbesondere für Magnesium oder Magnesiumlegierungen.

Chargieranlagen sind Öfen zum Einschmelzen von Metallen, die zur Weiterverarbeitung, beispielsweise in einer Gießerei, geschmolzen werden müssen.

Die gießtechnische Verarbeitung von Schmelzen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen erfordert auf Grund der starken Brandneigung der Schmelze an Umgebungsatmosphäre und auf Grund exothermer Reaktionen bei Kontakt mit sauerstoffhaltigen Verbindungen besondere Maßnahmen in der Ofen- und Handhabungstechnologie, die eine hohe Betriebssicherheit und eine kontaminationsarme Erschmelzung ermöglichen.

Desweiteren ist bei Magnesium die Oxidation mit einer Volumenabnahme verbunden, sodass sich kein dichter Oxidfilm auf der Schmelze, der weitere Oxidation und Abbrand verhindern könnte, bilden kann. Durch das Fehlen eines dichten Oxidfilmes führt der hohe Dampfdruck zu starken Abdampfverlusten von Magnesium aus der Schmelze.

Die aus diesen Eigenschaften resultierenden technischen Problemstellungen sind zur Zeit noch nicht zufriedenstellend gelöst.

Bekannte Technologien beruhen auf einem luftdichten Ofenprinzip und arbeiten mit leicht gegen Umgebungsdruck erhöhten Schutzgasdruck, der über eine Steuerung konstant gehalten wird. Als Schutz- und Abdeckgase für Magnesiumschmelzen werden SF6-haltige Gasmischungen verwendet. Der Anteil an Schwefelhexafluorid bewirkt die Bildung einer dünnen Deckschicht auf der Schmelze, eine Oxidation und das Verdampfen von Magnesium aus der Schmelze werden damit weitgehend verhindert.

Bei der Einschmelzung von Magnesium oder Magnesiumlegierungen kommt es jedoch durch Ablagerung von intermetallischem Material oder großer Oxide zu Schlammbildung und Krätzebildung durch Oxidbildung im Tiegel. Die Entfernung von Krätze und Schlamm vom Schmelztiegel, Tiegeldeckel und anderen Teilen des Ofens ist dabei konstruktionsbedingt nur unzureichend möglich. Die Schlamm- und Schlackebildung führt zu einem hohen Anteil an Ausschussmaterial und zu einem Zusetzen der Schutzgaseinlässe, wodurch die Betriebssicherheit nicht mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Chargieranlage zum Einschmelzen von Metall, insbesondere von Magnesium oder Magnesiumlegierungen bereitzustellen, welche eine hohe Betriebssicherheit und eine kontaminationsarme Erschmelzung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bereits mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Chargieranlage zum Schmelzen von Metallen, insbesondere von Magnesium oder Magnesiumlegierungen umfasst zumindest eine Schmelzwanne und einen Wannendeckel zum Verschluss, vorzugsweise zum luft- oder druckdichten Verschluss der Schmelzwanne, wobei der Wannendeckel mehrere, auf seiner Oberfläche verteilte, separat öffenbare Deckeleinsätze umfasst. Dabei kann der Wannendeckel sowohl lediglich aus einzeln zu öffnenden, dicht schließenden separaten Deckeleinsätzen bestehen, als auch als Wannendeckel mit integrierten dicht schließenden Deckeleinsätzen ausgeführt sein. Jeder Deckeleinsatz ist zu Reinigungszwecken separat öffenbar und insbesondere herausnehmbar und austauschbar und kann in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ebenfalls der Anordnung weiterer Funktionsteile der Chargieranlage dienen. Das erfindungsgemäße Design ermöglicht eine gute und flexible Zugänglichkeit zur Schmelzwanne, zum Wannendeckel und zu übrigen Funktionsteilen der Chargieranlage zu Wartungs- und Reinigungszwecken.

Die vorzugsweise luft- und insbesondere druckdichte Ausführung des Wannendeckels mit den Deckeleinsätzen und im Wannendeckel oder in den Deckeleinsätzen angeordneten Funktionsteilen ermöglicht dabei eine praktisch kontaminationsfreie Handhabung der Chargieranlage, wodurch die Bildung von Schlamm und Krätze wesentlich reduziert werden kann.

Die Zuführung des für den Schmelzprozess erforderlichen Schutzgases erfolgt vorzugsweise über mehrere, im Wannendeckel angeordnete und auf seiner Oberfläche verteilte Begasungszuführungen, welche mit einer zentralen Schutzgaszuleitung verbunden sind. Um eine Überwachung des Schutzgasflusses und damit die Betriebssicherheit sicherzustellen, sind in einer vorteilhaften Ausführung die Begasungszuführung mit einem Gasflussmesser ausgestattet, so dass ein Ausfall einer Begasungszuführung und damit eine unzureichende Schutzgaszuführung rechtzeitig erkannt und die Betriebssicherheit der Chargieranlage erhöht werden kann.

Vorzugsweise sind in zumindest einem Deckeleinsatz Anzeigeelemente, insbesondere ein Thermoelement und/oder eine Füllstandsanzeige und/oder Begasungszuführungen integriert. Die in den Deckeleinsätzen integrierten Funktionsteile der Chargieranlage sind für Reinigungs- und Wartungszwecke gut zugänglich und leicht austauschbar, womit die Betriebssicherheit der Chargieranlage ebenfalls erhöht werden kann.

Weiterhin ist es von Vorteil, die Mittel zum Zuführen des zu schmelzenden Metalls, beispielsweise einen Chargierschacht und/oder weitere Funktionsteile wie beispielsweise ein Rührwerk in den Deckeleinsätzen anzuordnen, so dass diese einzeln zu Reinigungs- und Wartungszwecken zugänglich und aus dem Schmelztiegel zu entfernen sind und/oder austauschbar sind.

Die Erfindung wird im weiteren an Hand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
1 zeigt einen Wannendeckel einer erfindungsgemäßen Chargieranlage.
2 zeigt eine Begasungszuführung mit einem Flowmeter.
Im Wannendeckel 1 einer Chargieranlage (nicht dargestellt) sind drei Deckeleinsätze 2 angeordnet, welche separat voneinander aus dem Wannendeckel 1 herausnehmbar sind. Der rechts im Wannendeckel 1 angeordnete Deckeleinsatz 2 dient lediglich der Freigabe einer Reinigungsöffnung. Der mittlere Deckeleinsatz 2 weist eine Öffnung für ein Rührwerk 4 auf, in welcher ein Rührwerk für die Schmelze angeordnet werden kann. Dieser Deckeleinsatz 2 kann sowohl zu Reinigungszwecken der Schmelzwanne, des Wannendeckels 1 und des Rührwerks herausgenommen, als auch gegen einen neuen, eventuell mit anderen Funktionsteilen für die Chargieranlage versehenen Deckeleinsatz 2 ausgetauscht werden. Der linke Deckeleinsatz 2 weist eine Öffnung für einen Chargierschacht 3 auf, über welchen der Schmelzwanne das Schmelzgut zugeführt werden kann. Des weiteren sind in diesem Deckeleinsatz ein Thermoelement zur Erfassung der Temperatur der Schmelze und eine Füllstandsanzeige 7 für die Erfassung der Füllhöhe der Schmelzwanne vorgesehen. Dieser Deckeleinsatz 2 kann ebenfalls sowohl zu Reinigungszwecken der Schmelzwanne, des Wannendeckels 1, des Chargierschachtes, des Thermoelementes und der Füllstandsanzeige herausgenommen, als auch gegen einen neuen, eventuell mit anderen Funktionsteilen für die Chargieranlage versehenen Deckeleinsatz 2 ausgetauscht werden.
Außerdem sind im Wannendeckel 1 und in den Deckeleinsätzen 2 mehrere, wie in 2 dargestellt, Begasungszuführungen 5 mit jeweils einem Flowmeter 8 angeordnet. Die Begasungszuführungen sind über eine gemeinsame Schutzgaszuleitung mit einer zentralen Gasmischstation verbunden. Das flexible Wannendeckeldesign ermöglicht dabei eine flexible Gestaltung der Schutzgaszuführung sowie eine gute Zugänglichkeit für die Reinigung und Wartung der Begasungszuführungen 5.

1: Wannendeckel
2: Deckeleinsätze
3: Öffnung für einen Chargierschacht
4: Öffnung für ein Rührwerk
5: Begasungszuführung
6: Thermoelement
7: Füllstandsanzeige
8: Flowmeter

Claims

Chargieranlage zum Schmelzen von Metallen, insbesondere von Magnesium oder Magnesiumlegierungen, mit zumindest einer Schmelzwanne und einem Wannendeckel (1) zum Verschluss der Schmelzwanne (1), wobei der Wannendeckel (1) mehrere, auf seiner Oberfläche verteilte, separat öffenbare Deckeleinsätze (2) umfasst.
Chargieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wannendeckel (1) mehrere, auf seiner Oberfläche verteilte Begasungszuführungen (5), welche mit einer zentralen Schutzgaszuleitung verbunden sind, aufweist.
Chargieranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Begasungszuführung (5) einen Gasflussmesser (8) aufweist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Deckeleinsatz (2) Anzeigeelemente angeordnet sind.
Chargieranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeelemente ein Thermoelement (6) und/oder eine Füllstandsanzeige (7) aufweisen.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Deckeleinsatz (2) zumindest eine Begasungszuführung (5) angeordnet ist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Deckeleinsatz (2) Mittel zum Zuführen des zu schmelzenden Metalls angeordnet oder anordenbar sind.
Chargieranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Deckeleinsatz (2) ein Chargierschacht (3) zum Zuführen von Metall-Masseln angeordnet ist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Deckeleinsatz (2) ein Rührwerk (4) angeordnet oder anordenbar ist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckeleinsätze (2) variabel im Wannendeckel (1) anordenbar sind.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wannendeckel (1) auf der Schmelzwanne luftdicht, insbesondere druckdicht angeordnet ist.