AT2420U1

AT2420U1 - Verfahren zum betrieb von ofenanlagen für magnesiumlegierungen

Info

Publication number: AT2420U1
Application number: AT0072997U
Authority: AT
Inventors: Helmut Schwaiger
Original assignee: Unitech Ag
Priority date: 1997-11-24
Filing date: 1997-11-24
Publication date: 1998-10-27
Also published as: ATE204919T1; EP1044285A1; DE59801357D1; US6527826B1; CA2311361A1; ES2162479T3; WO1999027144A1; AU1218399A; JP2001524599A; BR9814891A; EP1044285B1; AU744178B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Ofenanlagen für Magnesiumlegierungen, bei dem eine Badoberfläche mit einem Schutzgas abgedeckt wird, das eine Schwefelverbindung enthält. Eine Kostenersparnis, eine Verringerung der Umweltbelastung und ein besonders sicherer Betrieb beim Umgang mit flüssigen Magnesiumschmelzen wird dadurch erreicht, daß als Schutzgas ein Gemisch von SO`2 und einem Inertgas verwendet wird, wobei der Volumsanteil von SO`2 genau auf einen Wert eingestellt wird, der in einem Bereich zwischen 0,3 % und 1,5 %, vorzugsweise zwischen 0,5 % und 1,0 % liegt.

Description

AT 002 420 Ul

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Ofenanlagen für Magnesiumlegierungen, bei dem eine Badoberfläche mit einem Schutzgas abgedeckt wird, das eine Schwefelverbindung enthält.

Bei Anlagen, in denen flüssiges Magnesium vorliegt, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Hinzutritt von Luftsauerstoff zuverlässig zu verhindern, da Magnesium in flüssigem Zustand extrem brennbar ist. Als ein solches Schutzgas wird beispielsweise SF6 verwendet, das mit dem Magnesium der Schmelze reagiert und eine Schutzschicht ausbildet, die die Schmelze vor dem Hinzutritt von Luftsauerstoff schützt. Fallweise werden für diesen Zweck auch Gemische aus SF6 und Stickstoff eingesetzt. Da es sich bei SF6 um ein Treibhausgas handelt, ist die Verwendung aus Umweltschutzgründen bedenklich. Außerdem sind die Kosten für dieses Gas relativ hoch.

Alternativ dazu ist bereits überlegt worden, als Schutzgas SOz einzusetzen. S02 ist relativ kostengünstig verfügbar und bildet ebenso wie SF6 eine Schutzschicht auf einer Magnesiumschmelze. Der Einsatz von S02 wurde jedoch bisher dadurch verhindert, daß es sich dabei um ein extrem unangenehm riechendes Gas handelt, das in mittleren bis höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich und korrosionsfördemd ist. Beim Einsatz von SOz in herkömmlicher Weise ist ein Austritt von Gas aus den Öfen oder dergleichen nicht zu vermeiden, der zu einer unzulässigen Belastung der Umgebung fuhrt. Insbesondere werden dabei die MAK-Werte bei weitem überschritten.

Weiters ist es bekannt, Gasgemische aus S02 und getrockneter Luft als Schutzgas für Magnesiumöfen einzusetzen. Dabei ist es jedoch nicht gelungen, einerseits die toxische und korrosive Wirkung von S02 zu kontrollieren und andererseits einen sicheren Ofenbetrieb zu realisieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das einerseits eine sichere Behandlung von Magnesiumschmelzen ermöglicht, das jedoch andererseits eine möglichst geringe Umweltbelastung hervorruft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Schutzgas ein Gemisch von S02 und einem Inertgas verwendet wird, wobei der Volumsanteil von S02 genau auf einen Wert eingestellt wird, der in einem Bereich zwischen 0,3 % und 1,5 %, vorzugsweise zwischen 0,5 % und 1,0 %, liegt. In überraschender Weise hat sich herausgestellt, daß es im Fall von S02 einen kleinen Bereich gibt, in dem einerseits eine ausreichende Schutzwirkung vorhanden ist, jedoch andererseits eine Umweltbelastung weitgehend vermieden werden kann. Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist die Einstellung eines genauen Wertes der S02-Konzen-tration im Schutzgas. Da mit sehr geringen S02-Konzentrationen gearbeitet wird, ist eine ex- 2 AT 002 420 Ul akte Prozeßführung und das Vermeiden von Schwankungen in der Gaszusammensetzung sehr wichtig, um Brände zu vermeiden.

Besonders bevorzugt wird als Inertgas Stickstoff eingesetzt. Stickstoff ist kostengünstig verfügbar und nicht umweltlaitisch. In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Mischung von S02 und dem Inertgas in einem klimatisiertem Raum erfolgt, dessen Temperatur oberhalb von 22°C und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25°C und 35°C gehalten wird. Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Leistungsdruck > 2 bar eine zufriedenstellende Mischung von S02 und Stickstoff nur ab einer gewissen Mindesttemperatur möglich ist. Außerdem können durch die Mischung in einem klimatisierten Raum temperaturbedingte Volums- und Druckschwankungen der beteiligten Gase sicher vermieden werden. Besonders bevorzugt ist eine Temperatur von etwa 30°C.

Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schutzgases für Ofenanlagen für Magnesiumlegierungen mit einem Vorratsbehälter für eine Schwefelverbindung, einem Vorratsbehälter für ein Inertgas und einer Mischeinrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung zur genauen Durchflußregelung von S02 und Stickstoff ausgebildet ist, und in einem klimatisierten Raum angeordnet ist. In einem klimatisierten Raum sind Sicherheitsgaszellen angebracht, die S02-Flaschen aufiiehmen. Stickstoff wird aus einem üblichen Tank entnommen. Die Mischung von S02 und Stickstoff erfolgt über elektronische Massendurchflußmesser, die in dem klimatisierten Raum angeordnet sind. Das so hergestellte Gasgemisch wird zu den entsprechenden Ofenanlagen über Rohrleitungen transportiert und über örtliche Regelsysteme dem Verbrauch angepaßt. Dabei kann es sich um Schmelzöfen, Warmhalteöfen, Dosieröfen und Masselgießbänder für Magnesiumlegierungen handeln.

In den Sicherheitsgaszellen sind S02-Sensoren angebracht, die bereits auf geringe S02-Kon-zentrationen ansprechen. Nachdem eine S02-Flasche geleert worden ist, wird diese samt den entsprechenden Rohrleitungen mit Stickstoff gespült, um eine Gesundheitsgefahr beim Flaschenwechsel auszuschließen. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, daß S02 in die Umgebung gelangt.

Durch die geringe S02-Konzentration des Schutzgases kann eine Umweltbelastung und insbesondere eine Geruchsbelästigung auch im Ofenbereich sicher vermieden werden, wobei durch das genau eingestellte Mischungsverhältnis ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.

In der Fig. ist das grundsätzliche Schaltungsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Mit den unterbrochenen Linien 1 sind die Bauteile umschrieben, die in zwei Sicherheitsschränken angeordnet sind. Gasflaschen 2 dienen als Vorratsbehälter für Schwefeldioxyd, das über Absperrventile 3 einer Sammelleitung 4 zugeführt wird. Über ein Manometer 5 wird eine Steuerleitung 5a versorgt, die ein Magnetventil 6 ansteuert. Über ein weiteres Absperrventil 7 ist eine Versorgungsleitung 8 für S02 angeschlossen. 3 AT 002 420 Ul

Ein Vorratsbehälter 9 für Stickstoff ist über je eine Leitung 10, ein Absperrventil 11 und ein Rückschlagventil 12 mit der Verteilerleitung 4 in jedem der beiden Sicherheitsschränke 1 verbunden, um Stickstoff zur Spülung der Leitungen beim Wechseln der Flaschen 2 zur Verfügung zu stellen. Ein Manometer 13 zeigt den Stickstoff-Druck in einer Stickstoff-Hauptleitung 16 an. Über Absperrventile 17 und Abgasleitungen 18 stehen die einzelnen Flaschen 2 mit einer Abgassammelleitung 19 in Verbindung. Die Verteilerleitung 4 wird über eigene Absperrventile 20 in die Abgassammelleitung 19 entlüftet. Durch die oben beschriebene Schaltung ist es möglich, vor dem Wechseln einer der Flaschen 2 die entsprechenden Leitungsabschnitte mit Stickstoff zu spülen, so daß ein Austreten von S02 sicher vermieden werden kann.

In dem rechten Abschnitt der Fig. ist die Mischeinrichtung zur Versorgung der einzelnen Verbraucher dargestellt. Da die einzelnen Mischer 21 grundsätzlich gleich aufgebaut sind, ist nur einer mit Bezugszeichen bezeichnet und in der Beschreibung erklärt.

Die einzelnen Mischer 21 werden über eine erste Verteilerleiste 22 mit Stickstoff und über eine zweite Verteilerleiste 23 mit Schwefeldioxyd versorgt. Eine dritte Verteilerleiste 24 dient zur Verbindung der Mischer 21 mit der Abgassammelleitung 19. In den einzelnen Mischern 21 sind Absperrventile 25 bzw. 26 vorgesehen, die mit der Verteilerleiste 22 bzw. 23 verbunden sind. Manometer 27 bzw. 28 zeigen den Stickstoff- bzw. Schwefeldioxyddruck nach den Absperrventilen 25 bzw. 26 an. Zwischen der Stickstoffleitung und der Schwefeldioxydleitung ist ein Absperrventil 29 zur Spülung vorgesehen, dem ein Rückschlagventil 30 nachgeschaltet ist. Hochgenaue Mengendurchflußmesser 31 für Stickstoff und 32 für Schwefeldioxyd dienen zur Einstellung eines genauen Mengenverhältnisses der beiden Gase. Den Men-gendurchflußmessem 31 und 32 sind Filter 33 und 34 vorgeschaltet. Über weitere Absperrventile 35 und 36 und ein Rückschlagventil 37 in der Stickstoffleitung werden die Gase in eine Versorgungsleitung 38 zusammengeführt, die mit einem Manometer 39 und einem Absperrventil 40 versehen ist. Eine Spülleitung 41 mit einem Absperrventil 42 dient zur Vermeidung von Umweltbelastungen bei Wartungsaibeiten oder dgl.

Die gesamte Anordnung, die in der Fig. dargestellt ist, ist erfmdungsgemäß in einem klimatisierten Raum angeordnet, der auf einer Temperatur von etwa 30°C gehalten wird. Auf diese Weise kann das Mischungsverhältnis der Gase auf einem genau vorbestimmten Wert gehalten werden und eine gute Durchmischung gewährleistet werden.

Bei den einzelnen Verbrauchern können nicht dargestellte Mengenregler vorgesehen sein, die jedoch nur die zugeführte Menge des Gasgemisches, nicht aber die Zusammensetzung des Gases beeinflussen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit nicht nur eine Kostenersparnis, sondern auch eine wesentliche Verringerung der Umweltbelastung und einen besonders sicheren Betrieb beim Umgang mit Magnesiumschmelzen. 4

Claims

AT 002 420 Ul ANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betrieb von Ofenanlagen für Magnesiumlegierungen, bei dem eine Badoberfläche mit einem Schutzgas abgedeckt wird, das eine Schwefelverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas ein Gemisch von S02 und einem Inertgas verwendet wird, wobei der Volumsanteil von S02 genau auf einen Wert eingestellt wird, der in einem Bereich zwischen 0,3 % und 1,5 %, vorzugsweise zwischen 0,5 % und 1,0 % liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung von S02 und dem Inertgas in einem klimatisiertem Raum erfolgt, dessen Temperatur oberhalb von 22°C und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25°C und 35°C gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Erzeugung eines Schutzgases für Ofenanlagen für Magnesiumlegierungen mit einem Vorratsbehälter (2) für eine Schwefelverbindung, einem Vorratsbehälter (9) für ein Inertgas und einer Mischeinrichtung (21), dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (21) zur genauen Durchflußregelung von S02 und Stickstoff ausgebildet ist und in einem klimatisierten Raum angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der klimatisierte Raum auf einer Temperatur von mehr als 22°C, vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen 25°C und 35°C gehalten wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Spülleitungen (10, 13, 41) und -ventile zum Spülen der normalerweise S02-führenden Anlagenteile vorgesehen sind. 5