DE3109066C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/20—Obtaining alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/22—Obtaining magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/006—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with use of an inert protective material including the use of an inert gas
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen der Bad
oberfläche einer Magnesiumschmelze oder einer Schmelze
einer Magnesiumlegierung, bei dem über der Schmelzbadoberfläche
eine im wesentlichen aus inertem Gas bestehende Schutzgas
atmosphäre aufrechterhalten wird.
Geschmolzenes Magnesium nimmt wegen seiner enorm hohen
Affinität zu Sauerstoff eine Sonderstellung unter den Me
tallschmelzen ein. Um ein Entzünden und Brennen einer Ma
gnesiumschmelze zu verhindern, ist es notwendig, den Zutritt
von Sauerstoff zur Magnesiumschmelze zu verhindern. Zu die
sem Zweck sind zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden (siehe
Gießerei-Praxis, 1970, Nr. 7, Seite 108 und Gießerei 62
(1975), Nr. 3, Seiten 51 bis 63).
Es ist also bekannt, mit Hilfe von Abdecksalzen auf der Badober
fläche einer Magnesiumschmelze eine geschlossene Schicht
zu bilden, die Schutz vor dem Zutritt der Atmosphäre gewährt.
Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Schutzschicht häufig
durch Zugabe weiterer Mengen von Abdecksalz ergänzt oder
erneuert werden muß. Zudem sind die durch den Wärmekontakt
mit der Schmelze verflüssigten Abdecksalze spezifisch
schwerer als die Schmelze, sinken daher durch die Schmelze.
Ein Brand muß mit Abdecksalzen gelöscht werden, wobei die
Restschmelze dann zu verwerfen ist.
Neben diesen Kenntnissen speziell bezüglich des Umgangs mit
Magnesiumschmelzen ist weiterhin bekannt, beim Gießen von Metall
in eine sich drehende Kokillenform zum gleichzeitigen Schutz der
Oberfläche des Metallbades und des Innenvolumens der Form vor dem
Gießen einen gesteuerten Strahl eines inerten, verflüssigten
Gases auf die Oberfläche des Bades zu lenken und auch zum anderen
Teil in das Innere der sich drehenden Kokillenform einzuführen (DE-OS
28 23 173). Das Aufbringen einer nicht genauer definierten Menge verflüs
sigten Inertgases auf eine Schmelze genügt aber nicht den Bedürf
nissen bei der Verarbeitung von Magnesiumschmelze.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Schützen der Badoberfläche einer Magnesiumschmelze oder einer
Schmelze einer Magnesiumlegierung bereitzustellen, mit dem auf
wirtschftliche und umweltfreundliche Weise die Badoberfläche
sicher vor Bränden und anderen Oxydationen geschützt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wird beispielsweise auf die Badoberfläche der Magnesium
schmelze flüssiges Argon
geleitet, so wird aufgrund Volumenänderung während des Ver
dampfens - aus einem Liter Flüssigargon bilden sich
836 Liter Argongas bei 15°C und 1 bar - der in der
Luft enthaltende Sauerstoff im Ofenraum ausgespült. Es ist
festgestellt worden, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfah
ren das Brennen einer Magnesiumschmelze oder einer Schmelze
einer Magnesiumlegierung wirksam verhindert werden kann.
Dies ist überraschend, da man bisher der Auffassung war,
mit einer z. B. ausschließlich aus Argon bestehenden Schutz
atmosphäre könne wirtschaftlich kein ausreichender Schutz
über der Badoberfläche gebildet werden. Bisher wurden z. B.
aus Schwefelhexafluorid gebildete Schutzatmosphären einer
ausschließlich aus Argon bestehenden Schutzgasatmosphäre
vorgezogen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die Neigung
zu Bränden beim erfindungsgemäßen Verfahren geringer ist,
als beispielsweise in einer Schutzatmosphäre aus reinem
Schwefelhexafluorid.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die
Nachteile bekannter Schutzmaßnahmen vermieden: Es treten
keinerlei giftige Gase auf und die Gefahr einer Lungen-Beryl
lose ist ausgeschlossen, so daß das erfindungsgemäße Ver
fahren umweltfreundlich ist. Die hergestellten Gußteile ha
ben keine Salzeinschlüsse und sind somit korrosionsbestän
diger und besitzen höhere Festigkeitswerte, als Gußstücke,
die aus einer mit Abdecksalzen geschützten Magnesiumschmelze
hergestellt worden sind.
Schließlich konnte festgestellt werden, daß eine nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schutzatmosphäre
einer aus Schwefelhexafluorid bestehenden Atmosphäre nicht
nur in ihrer Schutzwirkung sondern auch wirtschaftlich über
legen ist. So müssen für das Schutzgas Schwefelhexafluorid
gegenwärtig die hohen Kosten von ca. 120,- DM/m3 veranschlagt
werden. Vergleicht man jedoch die Kosten eines Liters Argon
gases oder Stickstoffgases mit denen eines Liters Schwefel
hexafluorid-Gases, so verhalten sich die Kosten 1 : 40 bis
1 : 80. Zwar wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine
größere Menge inerten Gases verbraucht als SF6 für die Aus
bildung einer Schwefelhexafluorid-Schutzatmosphäre erforder
lich ist, jedoch bewirkt der günstigere Preis Kosteneinspa
rungen bis zu etwa 75%.
Wird die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannte
Grenze für den Sauerstoffgehalt nicht
überschritten, so kann ein Brennen einer Magnesiumschmelze
sicher vermieden werden. Die Menge des der Schmelzbadober
fläche zuzuführenden Flüssiggases ist von mehreren Parame
tern abhängig, z. B. von dem Volumen über der Badoberfläche
im Schmelzofen, von der Größe der Badoberfläche und der Tem
peratur der Schmelze. Die sicherste Methode, ein Brennen
der Magnesiumschmelze zu vermeiden, ist daher die, den Sauer
stoffgehalt der Schutzatmosphäre unter der oben angegebenen
Grenze zu halten. Wird diese Grenze überschritten, muß die
auf die Schmelzbadoberfläche geleitete Menge an verflüssig
tem Gas erhöht werden. Ist der Sauerstoffgehalt wieder unter
die Höchstgrenze gefallen, kann die Flüssiggasmenge stufenwei
se reduziert werden, bis sich ein konstanter Sauerstoffpegel
eingestellt hat. Diese Regelung hat sich für die Dauer der
Aufheizphase und der Gießphase bewährt.
Nach Beendigung der Aufheizphase hat es sich
bei offenen Gießsystemen ergeben,
daß sich mit Beginn der Gießphase die der Schmelzbad
oberfläche zugeführte Menge an verflüssigtem Gas für die Dauer
der Gießphase gegenüber der Aufheizphase erhöht. Dies
gewährleistet eine konstante Schutzwirkung auch
beim Übergang von der Aufheizphase zur Gießphase in der die
Badoberfläche abgekrätzt wird. Beim Gießen selbst sinkt der
Badspiegel und das Volumen oberhalb der Schmelzbadoberfläche
vergrößert sich ständig, weshalb vor allem bei offenen Gieß
systemen zur Gewährleistung der Sauerstoffkonzentration von
kleiner als 1 Vol% die Zugabe von Flüssiggas sich erhöht.
In einem Ofen mit einem Volumen von ca. 85 Litern werden
bis zu 50 kg Magnesiumlegierung geschmolzen und anschließend
gegossen (offenes Systems). Während der Aufheizphase sind
2 kg Flüssigargon/h, während der Gießphase 4 kg Flüssig
argon/h auf die Schmelzbadoberfläche zu leiten.
Zu keiner Zeit, ob in der Aufheizphase, während des Ab
kratzens der Schmelze, noch während der Gießphase, sind dabei
irgendwelche Anzeichen einer Oxidation oder eines Brandes festzustellen. Sämtliche
gegossenen Teile sind im Automobilbau verwendbar.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß das erfindungsgemäße
Verfahren, das nicht nur im Schmelzofen, sondern auch in
geschlossenen oder offenen Gießeinrichtungen mit Vorteil
anwendbar ist, auf wirksame Weise das Brennen einer Magne
siumschmelze verhindert und die Herstellung qualitativ hoch
wertiger Gußstücke unter umweltfreundlichen Bedingungen wirt
schaftlich ermöglicht.
Claims (2)
1. Verfahren zum Schützen der Badoberfläche einer Magnesium
schmelze oder einer Schmelze einer Magnesiumlegierung,
bei dem über der Schmelzbadoberfläche eine aus inerten
Gas bestehende Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
anhand des gemessenen Sauerstoffgehaltes der Schutzgas
atmosphäre eine solche Menge eines verflüssigten Inert
gases pro Zeiteinheit der Schmelzoberfläche zugeführt
wird, daß der Sauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre
stets unter 1 Vol.-% bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
als verflüssigtes Inertgas Stickstoff oder Argon ver
wendet wird.
Priority Applications (2)
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AT270181A AT389477B (de) | 1981-03-10 | 1981-06-17 | Anwendung eines verfahrens zum schuetzen der badoberflaeche einer metallschmelze |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813109066 DE3109066A1 (de) | 1981-03-10 | 1981-03-10 | "verfahren zum schuetzen der badoberflaeche einer magnesiumschmelze" |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3109066A1 DE3109066A1 (de) | 1982-09-30 |
DE3109066C2 true DE3109066C2 (de) | 1989-02-09 |
Family
ID=6126818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813109066 Granted DE3109066A1 (de) | 1981-03-10 | 1981-03-10 | "verfahren zum schuetzen der badoberflaeche einer magnesiumschmelze" |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (6)
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US5344478A (en) * | 1993-08-02 | 1994-09-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Vortex dispersing nozzle for liquefied cryogenic inert gases used in blanketing of molten metals exposed to ambient air and method |
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US8932385B2 (en) * | 2011-10-26 | 2015-01-13 | Air Liquide Industrial U.S. Lp | Apparatus and method for metal surface inertion by backfilling |
DE102012107865A1 (de) * | 2012-08-27 | 2014-05-15 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Gießen von Bauteilen |
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FR2392746A2 (fr) * | 1977-06-01 | 1978-12-29 | Air Liquide | Procede de coulee de metal |
-
1981
- 1981-03-10 DE DE19813109066 patent/DE3109066A1/de active Granted
Also Published As
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