CZ302631B6

CZ302631B6 - Process and apparatus for producing metal foam

Info

Publication number: CZ302631B6
Application number: CZ20022036A
Authority: CZ
Inventors: Dobesberger@Franz; Flankl@Herbert; Leitlmeier@Dietmar; Birgmann@Alois
Original assignee: Hütte Klein-Reichenbach Gesellschaft M. B. H.
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2011-08-10
Also published as: CA2390745A1; NO335092B1; CZ20022036A3; DE50206447D1; EP1288320A2; NO20022795L; NO20022795D0; ES2263762T3; EP1288320B1; CA2390745C; PT1288320E; EP1288320A3; SI1288320T1; ATE323785T1; JP2003112253A

Abstract

The present invention relates to an apparatus for introducing a gas into a foamable metal melt through the mediation of at least one tube. The invention also relates to a process for producing metal foam as well as a body of metal foam. According to the invention, at least one gas input tube (1) extends into the melt (S) and has a gas outlet cross-section (2) with a surface area of 0.006 to 0.2 mme2 and a front surface area (3) of less than 4.0 mme2 wherein uniformity of diameter, in other words the size of the corresponding individual bubbles and the size of gas bubbles is ensured by setting parameters of the gas inlet flow. In order to ensure stable criteria for the separation of bubbles during long-lasting intervals, at least a portion of the tube extending end is made of ceramics.

Description

Zařízení a způsob k výrobě kovové pěnyDevice and method for producing metal foam

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká zařízení k výrobě kovové pěny přiváděním plynu do taveniny zpěnitelného kovu prostřednictvím alespoň jedné trubky.The invention relates to an apparatus for producing metal foam by supplying gas to a melt of foamable metal via at least one tube.

Vynález se dále týká způsobu výroby kovové pěny vháněním plynu trubky, či trubkami, do zpěnitelné kovové taveniny.The invention further relates to a method for producing metal foam by blowing gas through a tube or tubes into a foamable metal melt.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V inovačních technologiích jsou ve zvýšené míře vyžadovány materiály s novým profilem vlastností. Jeden takový materiál představuje kovová pěna, která má jednak, ve srovnání s plným materiálem, podstatně menší specifickou hmotnost, a jednak odlišné mechanické vlastnosti, a vykazuje zcela jiné materiálové chování.In innovative technologies, materials with a new property profile are increasingly required. One such material is a metal foam which, on the one hand, has a significantly lower specific gravity and, on the other hand, different mechanical properties compared to the solid material, and exhibits a completely different material behavior.

K výrobě materiálů z kovové pěny jsou známy různé způsoby. Například se do kovové taveniny mohou přidávat substance, a v této tavenině se mohou rozdělovat, přičemž tyto substance se rozpouštějí při dané teplotě tavení kovové fáze za vyvíjení plynu. V této tavenině se přitom tvořící se, resp. vytvořené plynové bubliny zrn rázují, a tak vytvářejí pěnové těleso.Various methods are known for producing metal foam materials. For example, substances can be added to the metal melt, and can be separated in the melt, these substances dissolving at a given melting point of the metal phase to produce gas. In this melt, the formation or formation of a melt is formed. the gas bubbles formed are impacted by the grain and thus form a foam body.

Dále jsou známy způsoby zpěňování, při nichž se plyn přivádí pod povrch roztaveného zpěnitelného kovu, takzvaného tekutého kompozitního materiálu, a tak se vytváří kovová pěna.Further, foaming methods are known in which gas is supplied below the surface of molten foamable metal, a so-called liquid composite material, to form a metal foam.

Ze spisu WO 92/01387, resp. EP 483 184 Bl je například znám takový plynový způsob zpěňování.From WO 92/01387, respectively. For example, EP 483 184 B1 discloses such a gas foaming method.

Přivádění plynu do tekutého kovu se může také provádět pomocí viru podle spisu EP 545 957 Β1, přičemž v takto vyrobeném a ztuhlém pěnovém materiálu jsou uspořádány póry s rozdílným průměrem, z čehož vyplývá jen málo opakovatelné materiálové chování. Nastavení velikosti pórů nebo rozdělení velikostí v pěnovém tělese přitom není v dostatečné míře možné.The introduction of the gas into the liquid metal can also be carried out by means of the virus according to EP 545 957-1, wherein pores of different diameters are arranged in the thus produced and solidified foam material, which results in a low repeatability of the material behavior. Adjusting the pore size or size distribution in the foam body is not possible.

Podle spisu US 5 281 251 se plyn přivádí do taveniny pomocí plnicího zařízení, které má tvar mísidla a na vnějších koncích lopatek má výstupní otvory pro plyn. Podobný tvar provedení prostředku pro přivádění plynu nebo vibrující nebo oscilující tryska jsou zveřejněny ve spisu US 5 334 236 (= WO 92/21457). Podle US 5 334 236 se používá silný střižný účinek k rozrušování proudu plynu při jeho vstupu do taveniny ze zpěnitelného kovu, přičemž tento prou se potom roztrhá na řadu bublinek. Jako prostředek pro dosahování tohoto střižného účinku, působícího na proud plynu, se uvádí pro vedení plynu rotující rychloběžné míchadlo, vibrace nebo přímočarý vratný pohyb trysky, přičemž se uvádí jako možné přivádění plynu pomocí ponořené zvukové nebo ultrazvukové houkačky. Velikost bublin nebo buněk pěny se může nastavovat podle tohoto spisu nastavováním množství plynu, konstrukce rychloběžného míchadla¹’ a rychlosti rotace, jakož i amplitudou a frekvencí houkačky v oscilačním nebo vibračním systému.According to U.S. Pat. No. 5,281,251, the gas is fed into the melt by means of a mixer-like filling device having gas outlet openings at the outer ends of the vanes. A similar embodiment of a gas supply means or a vibrating or oscillating nozzle is disclosed in U.S. Pat. No. 5,334,236 (= WO 92/21457). According to U.S. Pat. No. 5,334,236, a strong shear effect is used to disrupt the gas stream as it enters the foamable metal melt, which is then torn into a series of bubbles. As a means of achieving this shear effect on the gas stream, a rotating high-speed stirrer, vibration or rectilinear reciprocating nozzle is provided for guiding the gas, mentioning as possible the introduction of gas by means of a submerged audible or ultrasonic horn. The size of the bubbles or foam cells can be adjusted according to this specification by adjusting the amount of gas, the design of the high-speed stirrer ¹ 'and the rotation speed, as well as the amplitude and frequency of the horn in the oscillating or vibration system.

Pro dosažení účinného vyrobení pěny bylo navrženo (EP 544 291 Al), přidávání plynu do tekutého kovu prostřednictvím řady trysek na způsob oscilujícího tryskového hřebenu nebo pomocí vertikální trysky, přičemž nad ní je umístěna rotující vrtulová míchačka k promíchávání plynových bublin.To achieve efficient foam production, it has been proposed (EP 544 291 A1) to add gas to the liquid metal via a series of nozzles in the form of an oscillating nozzle comb or by means of a vertical nozzle, over which a rotating propeller mixer is placed.

Všechna známá zařízení k výrobě kovové pěny pomocí vhánění plynu do taveniny mají společné nevýhody, že se póry nebo plynové bubliny vytvářejí s velkými rozměrovými rozdíly, ajejich velikost a rozdělení velikostí nejsou nastavitelné v požadované míře. Z toho často vyplývají nežá-1 CZ 302631 B6 doučí poměrně vysoké specifické hmotnosti a nedostatečné opakovatelné materiálové chování kovové pěny.All known devices for producing metal foam by blowing gas into the melt have the common disadvantage that pores or gas bubbles are formed with large dimensional differences, and their size and size distribution are not adjustable to the desired extent. This often results in relatively high specific weights and insufficient repeatable material behavior of the metal foam.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález zde chce nabídnout pomoc od těchto nedostatků a klade si za cíl, vytvořit zařízení úvodem zmíněného typu, pomocí něhož je možno přivádět plyn do taveniny ve formě pórů nebo bublin přibližně stejného objemu a s nastavitelnou velikostí. Dalším úkolem vynálezu je vytvořit způsob k vyrobení požadované kovové pěny.The present invention seeks to provide assistance from these drawbacks and aims to provide a device of the initially mentioned type by means of which gas can be introduced into the melt in the form of pores or bubbles of approximately equal volume and of an adjustable size. Another object of the invention is to provide a method for producing the desired metal foam.

Tohoto cíle se dosáhne zařízením k výrobě kovové pěny přiváděním plynu do taveniny zpěnitelného kovu prostřednictvím alespoň jedné trubky, u kterého podle vynálezu vyčnívají přívodní plynová trubka zasahuje do taveniny, přičemž na zasahujícím konci je plocha průřezu výstupního is otvoru pro plyn 0,006 až 0,2 mm², a čelní plocha trubky je menší než 4,0 mm“.This object is achieved by a device for producing metal foam by supplying gas to the melt of the foamable metal by means of at least one tube in which the gas supply pipe protrudes into the melt according to the invention, the cross-sectional area of the outlet and gas opening being 0.006 to 0.2 mm ² , and the end face of the pipe is less than 4.0 mm ”.

Výhody dosažené tímto vynálezem spočívají v podstatě v tom, že na přívodní plynové trubce se při tvorbě pórů nebo jejich určitou velikost vytvářejí stálá kritéria pro oddělování bublin.The advantages achieved by the present invention consist essentially in the fact that on the gas supply pipe, permanent bubble separation criteria are created when the pores are formed or their size is determined.

2o Když se do zpěnitelného kovu přivádí podle stavu techniky plyn otvorem v tryskové desce, vznikne, jak ukázaly pokusy, bublina, přičemž následně vznikne kolem otvoru rozšíření přidržené oblasti bubliny. Okamžik uvolnění a s ní v praxi vytvořená velikost bubliny na tryskové desce nepodléhá žádným přísným a úzkým zákonnostem, takže je takto vyrobena kovová pěna s bublinami, které mají nejrůznější průměry. Když jsou v tryskové desce vytvořeny například dva nebo více otvorů pro přívod plynu do tekutého kovu, může se toto rozšíření příslušné přídržné oblasti bubliny na povrchu desky tak dalece zvětšovat, že se jednotlivé bubliny spojí za vytvoření příliš velké bubliny, což je proti smyslu požadovaného vytváření bublin. Jak bylo úvodem uvedeno, byly činěny pokusy pro dosažení cíleného oddělování plynových bublin z trysky, nebo pro rozdělení velkých bublin relativním pohybem přívodního otvoru plynu v kovu nebo promícháním, což však nepřineslo v dostatečné míře požadovaný účinek.When a gas is introduced into the foamable metal according to the prior art through an orifice in the nozzle plate, as shown by experiments, a bubble is formed, which in turn results in an expansion of the retained area of the bubble around the orifice. The moment of release and the bubble size created in practice on the nozzle plate is not subject to any strict and narrow laws, so that a metal foam with bubbles having various diameters is thus produced. When, for example, two or more openings are provided in the nozzle plate for supplying gas to the liquid metal, this expansion of the respective bubble holding area on the plate surface may be so great that the individual bubbles are joined together to form too large a bubble. of bubbles. As stated at the outset, attempts have been made to achieve targeted separation of gas bubbles from the nozzle, or to distribute large bubbles by relative movement of the gas inlet opening in the metal or by mixing, but this has not sufficiently produced the desired effect.

Pomocí geometrického provedení přívodní plynové trubky podle vynálezu se mohou poprvé vytvořit požadovaná stálá kritéria pro oddělování bublin vtavenině, která poskytují v podstatě stejně velké objemy jednotlivých bublin, a podle toho i vyrobenou pěnu.By means of the geometrical embodiment of the gas supply pipe according to the invention, the desired permanent criteria for separating bubbles in the melt can be created for the first time, which provide substantially equal volumes of individual bubbles, and accordingly the foam produced.

Toto zařízení se může s výhodou vytvořit tak, že výstupní otvor přívodní plynové trubky zasahuje do taveniny v rozsahu alespoň pětinásobku, přednostně alespoň desetinásobku, hodnoty největšího vnitřního rozměru tohoto výstupního otvoru. Tím jsou obzvláště účinně dosažitelná kritéria odtrhávání bubliny v tavenině.The device may advantageously be formed such that the outlet opening of the gas supply pipe extends into the melt in the range of at least five times, preferably at least ten times, the value of the largest internal dimension of the outlet opening. Thus, the melt-bubble criteria are particularly effective.

Když má přívodní plynová trubka ve výhodném provedení kruhový výstupní otvor pro plyn a kruhovou čelní hranu nebo prstencovitou čelní plochu trubky, jsou obzvláště hospodárně vyrobitelná provedení trubkového čela k řízení velikosti plynových bublin.When the gas supply tube preferably has a circular gas outlet opening and a circular end edge or an annular end face of the tube, tube face designs for controlling the size of the gas bubbles are particularly economical.

Pro dosažení velké stability pri nepatrné čelní ploše přívodní plynové trubky, a také vysoké trvanlivosti zařízení v provozu zpěňování, může být výhodné, když přívodní plynová trubka zasahující do taveniny má alespoň v oblasti konce výstupního otvoru pro plyn vnější povrch ve tvaru kulové úseče, komolého kužele nebo komolého jehlanu. Přitom je výhodné, provést vnější povrch přívodní plynové trubky tak, že úhel, který svírá tvořící přímka komolého tělesa s osou so vstupního plynového kanálu, má hodnotu menší než 60°, přednostně menší než 45°.In order to achieve high stability at a low front face of the gas inlet pipe as well as a high durability of the device in foaming operation, it may be advantageous for the gas inlet pipe extending into the melt to have a truncated, frustoconical outer surface at least or truncated pyramid. In this case, it is advantageous for the outer surface of the gas supply pipe to be such that the angle formed by the forming line of the truncated body with the axis s of the inlet gas channel is less than 60 [deg.], Preferably less than 45 [deg.].

Z technického hlediska zařízení, ale také vzhledem k výkonu zařízení a k jakosti produktu, může být dále podstatnou výhodou, když alespoň dvě, přednostně více než dvě přívodní plynové trubky, zejména správě stejným vzájemným odstupem, který má přednostně hodnotu vetší než desetinásobek míry zasahování výstupního otvoru, resp. přívodní plynové trubky do taveniny.From the technical point of view of the device, but also with regard to the performance of the device and the quality of the product, it may further be of considerable advantage if at least two, preferably more than two gas supply pipes, in particular at equal intervals, preferably greater than 10 times , respectively. melt gas supply pipes.

jsou uspořádány ve vyměnitelném tryskovém bloku v nádobě staveninou u zařízení na výrobu kovové pěny. Takto je umožněno zajištění velkého množství vysoce hodnotné pěny v Krátkém časovém intervalu, což je případně žádoucí při dalším intenzivním zpracování výchozího materiálu, zejména u velkých dílů.are arranged in a replaceable nozzle block in a vessel by a building material at a metal foam generating device. In this way, it is possible to provide a large amount of high-value foam in a short period of time, which is possibly desirable in the further intensive processing of the starting material, especially in large parts.

Ačkoliv se zařízením úvodem zmíněného typu dosáhne vynikajících výsledků v jednotlivých pokusech a v malosériovém provozu, pokud jde o rovnoměrnost objemů plynových bublin, tak bylo nyní zjištěno, při pokusech na proveditelnost zajištění kovové pěny pro velkosériovou výrobu konstrukčních dílů a kompozitních dílů pro automobilový průmysl, že během dlouhodobého provozu se může měnit geometrie zařízení působením taveniny, resp. reakcí zařízení s taveninou, čímž se ukazuje, že v dlouhodobém provoze již není dáno zajištění stálých kritérií pro oddělování bublin.Although the device of the initially mentioned type achieves excellent results in individual experiments and in small-series operation in terms of gas bubble uniformity, it has now been found in experiments on the feasibility of providing metal foam for the mass production of components and composite parts for the automotive industry during long-term operation, the geometry of the device may change due to the melt or the melt. reaction of the device with the melt, thereby showing that in long-term operation it is no longer possible to provide stable bubble separation criteria.

Na tomto základě směřuje vynález k dalšímu uspořádání, který se může dosáhnout také v dlouhodobém provoze během dlouhých časových intervalů stálých kritérií pro oddělování bublin při zpčňování kovové taveniny.On this basis, the invention is directed to a further arrangement, which can also be achieved in long-term operation during long periods of time, by the fixed criteria for separating bubbles in the foaming of the metal melt.

Úkol, dosáhnou takového uspořádání zařízení, kterým se může dosáhnout také v dlouhodobém provoze během dlouhých časových intervalů stálých kritérií pro oddělování bublin při zpěňování kovové taveniny je vyřešen tím, že přívodní plynová trubka je alespoň v oblasti zasahujícího konce vytvořena z keramiky.The object is achieved by such an arrangement of the apparatus, which can also be achieved in long-term operation during long periods of time by the constant criteria for bubble separation in foaming of the metal melt by solving the fact that the gas supply tube is made of ceramic at least in the area of the projecting end.

Takto dosažené výhody spočívají obzvláště v tom, že při vytvoření zařízení podle vynálezu zůstává jeho geometrie i při dlouhodobém kontaktu s kovovou taveninou, která je horká alespoň několik set stupňů Celsia, v podstatě nezměněná, pročež také při častém používání zařízení v dlouhých časových intervalech při zpěňování kovových tavenín může být dosaženo stálých kritérií pro oddělování bublin. Vysoká tvarová stálost a dlouhá doba používání zařízení podle vynálezu při kontaktu staveninou umožňuje nyní zajistit kovové pěny o rovnoměrně vysoké jakosti v dlouhodobém provozu bez opravy, resp. výměny zařízení. Vynález přitom využívá poznatku, že díly zařízení, popřípadě celé zařízení, vyrobené z keramiky, ve srovnání s dosud používanými zařízeními vyrobenými zocelí, reagují s kovovými taveninami výrazně pomaleji, a přitom současně při stejné geometrii umožňují rovněž vytvoření hydrofobního systému, pokud jde o tvorbu plynových bublin přiváděním plynu do taveniny.The advantages achieved in this way are, in particular, that when the device according to the invention is formed, its geometry remains substantially unchanged even after prolonged contact with a metal melt which is hot for at least several hundred degrees Celsius, therefore also with frequent use of the device over long time intervals Metal melts can achieve stable bubble separation criteria. The high dimensional stability and the long service life of the device according to the invention in contact with the building material now make it possible to provide metal foams of uniformly high quality in long-term operation without repair or repair. replacement of equipment. The invention takes advantage of the fact that parts of the apparatus or the whole apparatus made of ceramics, in comparison with the previously used steel-made apparatus, react significantly more slowly with the metal melts, while at the same time allowing the formation of a hydrophobic system with respect to gas formation. bubbles by feeding gas into the melt.

U zařízení podle vynálezu se dosáhne obzvláště vysoké reakční pasivity a vynikajících užitných vlastností, když je keramikou oxidová keramika, zejména keramika z oxidu hlinitého.In the device according to the invention, a particularly high reaction passivity and excellent performance properties are achieved when the ceramic is an oxide ceramic, in particular an aluminum oxide ceramic.

Další úkol vynálezu, vytvořit způsob výroby kovové pěny úvodem zmíněného typu, pomocí něhož je vyrobitelná vysoce hodnotná kovová pěna, vháněním plynu trubkou, Či trubkami, do zpěnitelné kovové taveniny, se řeší podle vynálezu tím že se rovnoměrnost průměru, resp. velikost vždy vytvořených jednotlivých bublin a velikost plynových bublin samotných, řídí geometrickým uspořádáním trysek tohoto zařízení a volbou tlaku plynu.It is a further object of the invention to provide a method for producing a metal foam of the type mentioned above, by means of which high-quality metal foam can be produced by blowing gas through a tube or tubes into a foamable metal melt. the size of the individual bubbles formed and the size of the gas bubbles themselves, they control the geometrical arrangement of the nozzles of the device and the choice of the gas pressure.

Výhody takto dosažené kovové pěny spočívají zejména v tom, že v podstatě stejně velké bubliny podstatně zlepšují pomocná kritéria kovových ohraničení pří mechanickém zatížení, vzhledem k nízké specifické hmotnosti pěnového tělesa, a dále zlepšují požadované materiálové chování.The advantages of the metal foam thus obtained are, in particular, that substantially equally sized bubbles substantially improve the auxiliary criteria of the metal boundaries under mechanical loading, due to the low specific weight of the foam body, and further improve the desired material behavior.

Když jsou vyžadována tělesa z pěnového kovu, podle jejich použití, s různými průměty právě stejně velkých bublin, dá se podle vynálezu snadno dosáhnout rovnoměrnosti velikosti jednotlivých bublin pomocí míry zasunutí vstupní plynové trubky do taveniny, a velikost jednotlivých bublin se dá řídit pomocí velikosti plochy výstupního průřezu pro plyn, velikosti čelní plochy vstupní trubky a výšky tlaku plynu. Když nyní obsahují tělesa z pěnového kovu plynové bubliny právě se stejným objemem, avšak s různou velikostí, je také odlišné jejich materiálové chování při deformaci, čímž se pro určité účely použití dá vyrábět nej vhodnější předmět.When foam metal bodies according to their use with different projections of just as large bubbles are required, according to the invention, the uniformity of the size of the individual bubbles can be easily achieved by the rate of insertion of the gas inlet tube into the melt, gas cross-sectional area, inlet pipe face area and gas pressure height. Now that the foamed metal bodies contain gas bubbles of exactly the same volume but of different sizes, their material deformation behavior is also different so that the most suitable article can be produced for certain applications.

- j CZ 302631 B6 /technického hlediska způsobu, ale také vzhledem k vysoké jakosti výrobků, může být dále výhodou, když se plyn vhání (do zpěňovaného kovu) pod tlakem asi 30 až 1200 kPa (0,3 až 12 barů), přednostně 30 až 500 kPa, (0,7 až 5 barů).It is furthermore advantageous if the gas is injected (into the foamed metal) at a pressure of about 30 to 1200 kPa (0.3 to 12 bar), preferably 30 to 1200 kPa (0.3 to 12 bar), preferably 30 to 1200 bar. up to 500 kPa, (0.7 to 5 bar).

s Dají se vyrobit tělesa z kovové pěny, která jsou obzvláště lehká, resp. která mají nepatrnou objemovou hmotnost, když se vyrábí kovová tavenina z lehkého kovu, přednostně z hliníku nebo z hliníkové slitiny. Tím se také dá dosáhnout hmotnostně vyžadovaného materiálového chování při nízké hmotě dílu.s Metal foam bodies can be made which are particularly lightweight or lightweight. which have a low bulk density when producing a light metal melt, preferably aluminum or an aluminum alloy. Thereby, it is also possible to achieve the mass-required material behavior at low part weight.

io Zpěnitelnost kovu, ale také vytvoření pěnové matrice, resp. pěnové stěny se mohou podstatně zlepšit, když se k výrobě zpěnitelné kovové taveniny používají Částice StC nebo Al?O₃, a rovněž další nekovové částice nebo částice z intermetalických fází. Přitom je s ohledem na stálost a pevnost, zejména pevnost na vzpěr, příznivé, když se používají částice ke stabilizování kovové pěny o velikosti 1 až 50 mikrometrů, přednostně 3 až 20 mikrometrů, a rovnoměrně se rozdělí do i? pěnové matrice, přičemž se může dosáhnout vynikajících výsledků, když se ze základního kovu vyrábí zpěnitelna kovová tavenina s objemovým podílem částic 2 až 50 % objem., zejména 18 až % objem.Foamability of metal, but also the formation of foam matrix, resp. foam wall may be substantially improved if the production of foamable particles of a metal melt using STC or Al? O _3, as well as other non-metallic particles, or particles of intermetallic phases. In view of the stability and strength, in particular the strut strength, it is advantageous to use particles to stabilize the metal foam of 1 to 50 microns, preferably 3 to 20 microns, and to distribute them evenly over 1 to 50 microns. foam matrix, whereby excellent results can be obtained when a foamable melt is produced from the parent metal with a volume fraction of 2 to 50% by volume, in particular 18 to% by volume.

Při provádění plynulého zpěňování podle úvodem popsaného způsobu bylo zjištěno, že zejména při nepatrných obsazích částic taveniny míře může v nepatrné dojít k prasknutí bublin, opatřených částicemi nebo kovem, nacházejících se nad povrchem taveniny. Tím se mohou spojit bubliny v tekuté kovové pěně, takže ztuhlá kovová pěna může mít větší póry vytvořené ze dvou nebo několika jednotlivých bublin, kde tyto póry mohou tvořit výchozí body pro selhání materiálu při mechanickém namáhání, zejména při vysokém bodovém tlakovém namáhání.In carrying out the continuous foaming according to the method described above, it has been found that, in particular at low levels of melt particles, the bubbles with particles or metal above the surface of the melt may be slightly broken. Thereby, bubbles in the liquid metal foam may be joined so that the solidified metal foam may have larger pores formed from two or more individual bubbles, where these pores may form the starting points for material failure under mechanical stress, in particular at high point compressive stress.

Celkový cíl vynálezu, vytvořit dále takový způsobe, že se částečnému prasknutí bublin může dalekosáhle zabránit, se dosáhne tím, že se plyn vhání pod povrchem taveniny alespoň v odstupu s (v mm) podle vzorce:The overall object of the invention, to further create such a way that partial bursting of the bubbles can be largely prevented, is achieved by injecting gas below the melt surface at least at a distance s (in mm) according to the formula:

S = -ll,5 + 144,6 xP'° ·⁵ přičemž P je číselná hodnota obsahu částic v tavenině v % objemových.S = -11,5 + 144,6 xP ° · ⁵ where P is the numerical value of the melt content in% by volume.

Výhody, docílené tímto dalším vylepšením vynálezu, spočívají v podstatě vtom, že zajištěním výšky výstupu podle vynálezu musí plynové bubliny přiváděné do zpeňované kovové taveniny při výstupu na povrch taveniny urazit minimální cestu v tavenině obsahující částice, kde na této cestě na povrchu plynových bublin může být právě shromážděno dostatečně částic na to, aby byly bubliny stabilizovány proti prasknutí, jakmile projdou povrchem taveniny. Zejména se takto mohou také zpěnitelné kovové taveniny s nízkým obsahem Částic, například dvou procent obje40 mových, nyní převést jednoduchým způsobem na stabilní kovové pěny vysoké jakosti, tím že je podle vynálezu zajištěna odpovídající vysoká výška výstupu.Advantages achieved by this further improvement of the invention are essentially that by providing the height of the outlet of the invention, the gas bubbles introduced into the foamed metal melt must travel a minimum path in the melt-containing particles on exit to the melt surface. just enough particles have been collected to stabilize the bubbles from bursting as they pass through the melt surface. In particular, low-foamable expandable metal melt, for example two percent by volume, can now also be converted in a simple manner into stable, high-quality metal foams by providing a correspondingly high exit height according to the invention.

Když se tak, jak bylo dále zjištěno, vhání plyn s obsahem kyslíku, přednostně vzduch, zejména v podstatě čistý kyslík, dá se překvapivě zvýšit výhodné působení minimální výšky výstupu ply45 nových bublin, nastavené na obsah částic taveniny, protože na povrchu plynových bublin, opatřených částicemi nebo kovem se současně vytvoří vrstva oxidu, působící vyztužujícím způsobem.When, as has been further found, oxygen-containing gas, preferably air, in particular substantially pure oxygen, is injected, it is surprising to increase the beneficial effect of a minimum gas outlet height of 45 new bubbles set to melt particle content because At the same time, a layer of oxide acting in the reinforcing manner is formed by the particles or metal.

K zajištění výchozího materiálu pro výrobu předmětů z kovové pěny s požadovaným materiálovým chováním směřuje vynález také ktomu, vyrobit tekutou kovovou pěnu s plynovými bubli50 námi, které jsou ohraničeny stěnami z tekuté kovové matrice s pevnými vyztužujícími částicemi. Tohoto cíle se dosáhne tím, že průměr největších plynových bublin, lomeno průměrem nej menších plynových bublin, má hodnotu nižší než 2,5. Taková tekutá kovová pěna se může pri použití nej různějších prostředků tvarovat s vysokou přesností na díly, a může se nechat ztvrdnout, přičemž podle velikosti jednotlivých bublin a hodnotě poměru je dosažitelná určitá tloušťka dílu a jeho chování pri pěchování při působení tlakovým napětím. Pěnové dílo s hustotou právě 0,09 ažIn order to provide a starting material for producing metal foam articles with the desired material behavior, the invention also aims to produce liquid metal foam with gas bubbles which are bounded by walls of liquid metal matrix with solid reinforcing particles. This is achieved by having a diameter of the largest gas bubbles, less than the diameter of the smallest gas bubbles, of less than 2.5. Such a liquid metal foam can be molded with high precision to the parts using a variety of means and can be hardened, depending on the size of the individual bubbles and the ratio value, a certain thickness of the part and its upsetting behavior under compressive stress are achievable. Foam with a density of just 0.09 to

-4 CZ 302631 B6-4 CZ 302631 B6

0,11 dosáhne například jenom při nepatrně vzrůstajících tlakových napětím chod 0,25 do 0.8 MPa stupně pěchování až 70 %.For example, 0.11 achieves a upsetting rate of up to 70% at only slightly increasing compressive stresses.

Tělesa z kovové pěny, které odolá jak vysokému plošnému, tak vysokému bodovému mechanic5 kému zatížení, se dosáhne tím, že u kovové pěny úvodem zmíněného typu jsou póry vytvořeny v podstatě v kulovitě nebo elipsoidně uzavřeném tvaru, přičemž právě největší průměry pórů jsou rozděleny monomodálně, a póry jsou vytvořeny v podstatě z jednotlivých stabilizovaných bublin, a přičemž vnitřní povrchy stěn jsou alespoň částečně potaženy oxidem.Metal foam bodies that can withstand both high surface and high point mechanical loads are achieved by providing pores of substantially spherical or ellipsoidal closed shape with the foam of the initially mentioned type, with the largest pore diameters being distributed monomodally, and the pores are formed substantially from individual stabilized bubbles, and wherein the inner surfaces of the walls are at least partially coated with oxide.

io Těleso z kovové pěny podle vynálezu má, pokud jde o izotropii mechanických vlastností, pří příznivém monomodátním rozdělení velikosti prostorově rozdělených pórů dostatečně oxidem vyztuženou stěnovou strukturu pórů, čímž se může dosáhnout zvýšené zatížitelností v provozu, resp. se může zvýšit doba používání konstrukčních dílů s jednotkou kovové pěny. Na základě, že vytváření pórů znamená, že tyto póry v podstatě odpovídají jednotlivým stabilizovaným bubli15 nám tekuté kovové pěny, hodí se toto těleso z kovové pěny podle vynálezu k použití jako konstrukční díly, nejenom při vysokých plošných zatíženích, ale také při vysokých bodových zatíženích.The metal foam body according to the invention has a sufficiently oxide-reinforced pore wall structure with regard to the isotropic mechanical properties, with a favorable monomodate pore size distribution, whereby it is possible to achieve an increased load-bearing capacity in operation, respectively. the use time of components with the metal foam unit may be increased. Since pore formation means that these pores essentially correspond to the individual stabilized bubbles of liquid metal foam, the metal foam body of the invention is suitable for use as components, not only at high surface loads but also at high point loads.

ia Přehled obrázků na výkresechia Overview of the drawings

Vynález bude dále blíže osvětlen pouze na právě jednom příkladu provedení, podle výkresu, kde na obr. 1 je znázorněna převodní plynová trubka, na obr. 2 je znázorněna přívodní plynová trubka s vnějším povrchem ve tvaru komolého kužele, na obr. 3 znázorněn tryskový blok, na obr. 4 je formou diagramu znázorněna závislost minimální výšky výstupu podle vynálezu na obsahu částic taveniny a na obr. 5 je formou diagramu znázorněno rozdělení velikostí pórů tělesa z kovové pěny podle vynálezu.The invention will now be explained in more detail by way of example only, with reference to the drawing, in which: FIG. 1 shows a gas transfer tube, FIG. 2 shows a truncated conical gas supply tube, and FIG. 3 shows a nozzle block FIG. 4 is a diagram illustrating the dependence of the minimum exit height of the present invention on the melt particle content; and FIG. 5 is a diagram illustrating the pore size distribution of the metal foam body of the present invention.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr. 1 je znázorněna přívodní plynová trubka 1, která zasahuje do taveniny v rozsahu E. Přívodní plynová trubka i má mezi vnitřní plochou 4 a vnější plochou 5 rovnoměrnou tloušťku stěny s čelní plochou 3 trubky, která zasahuje do taveniny S.The gas supply pipe 1 extends into the melt in the range E in FIG. 1. The gas supply pipe 1 has a uniform wall thickness between the inner surface 4 and the outer surface 5 with the end face 3 of the pipe which extends into the melt S.

Na obr. 2 je znázorněna přívodní plynová trubka 1 s rozsahem E zasahování do taveniny S, tato trubka i má ve výstupní oblasti vnější povrch 6 ve tvaru komolého kužele nebo komolého jehlanu, který ve svém prodloužení svírá úhel ct s osou 7 plynového vstupního kanálu. S takovým typem provedení přívodní plynové trubky 1 může být při vysoké stabilitě a síle základního díluFIG. 2 shows an inlet gas tube 1 with a range E extending into the melt S, the tube 1 having an outer surface 6 in the exit region 6 in the form of a truncated cone or truncated pyramid, which extends at angle α with the axis 7 of the gas inlet channel. With such a type of embodiment, the gas supply pipe 1 can be at high stability and strength of the base part

4o vytvořena čelní plocha 3 trubky s nejmenší čelní plochou 3 trubky přecházející až k čelní hraně.4o, the end face 3 of the pipe is formed with the smallest end face 3 of the pipe extending up to the leading edge.

Na obr. 3 je znázorněn typ provedení s tryskovým blokem 8, který je přednostně uspořádán uvolnítelně a vyjímatelně ve stěně 9 nádoby s taven i nou. V tomto tryskovém bloku 8 jsou ve vzájemném odstupu A] a A; uspořádány tři přívodní plynové trubky 1, T, 12, které zasahují do taveninyFIG. 3 shows a type of embodiment with a nozzle block 8, which is preferably arranged releasably and removably in the wall 9 of the molten vessel. In this nozzle block 8, A 1 and A 1 are spaced from one another; three gas supply pipes 1, T, 12 which extend into the melt

S. takové lehce vyměnitelné tryskové bloky 8 se přednostně používají tehdy, když se mají vyrábět kovové pěny v podstatě se stejným objeme jednotlivých bublin, avšak s rozdílnými velikostmi bublin, protože jsou tím krátkodobě měnitelná kritéria tvorby: velikost plochy výstupního průřezu pro plyn a velikost vstupní plynové trubky - čelní plocha.Such easily replaceable nozzle blocks 8 are preferably used when metal foams are to be produced with substantially the same volume of individual bubbles, but with different bubble sizes, since these are short term variable criteria for formation: the size of the gas outlet cross-sectional area and the inlet size. gas pipes - front face.

Podle schematického výkresu budou ještě jednou krátce vysvětleny mechanismy tvorby bublin.According to the schematic drawing, the mechanisms of bubble formation will be briefly explained once again.

Když se přivádí plyn do taveniny S, vytvoří se v tavenině na výstupním otvoru 2 přívodní plynové trubky í konvexní vyklenutí. Kolem tohoto zvětšujícího se vyklenutí visí taven i na na okolní ploše výstupního otvoru pro plyn. Protože nyní systém mezních ploch taveniny a stěny předsta55 vuje hydrofobní systém, je přilnavost tekutého kovu kolem výstupního otvoru pro plyn nepatrná,When gas is supplied to the melt S, a convex convexity is formed in the melt at the outlet opening 2 of the gas supply pipe. Around this increasing convexity, the melt also hangs on the surrounding surface of the gas outlet opening. Since the melt and wall boundary surface system now represents a hydrophobic system, the adhesion of the liquid metal around the gas outlet opening is slight,

- 5 CZ 302631 B6 což vede k výskytu oddělování a plošné migraci ohraničené plynovou bublinou dalekosáhle neurčité, což muže vést k nejrůznějším velikostem bublin. Když jsou prostřednictvím několika výstupních otvorů vytvořeny bubliny, tak se ve většině případů spojí, čímž se zabrání požadovanému zpěnění nebo se vytvoří nerovnoměrná struktura bublin pěnové hmoty.This leads to the occurrence of separation and areal migration bounded by the gas bubble far beyond indeterminate, which can lead to a variety of bubble sizes. When bubbles are formed through several outlet openings, they are in most cases joined together, thereby avoiding the desired foaming or creating an uneven foam bubble structure.

swith

Když má například vyčnívající přívodní plynová trubka I vnitřní průměr D₂ a průměr výstupního otvoru 2 a rovněž vnější průměr D|, tak z toho vychází rozměr čelní plochy 3 trubky.For example, if the protruding gas supply pipe I has an inner diameter D ₂ and a diameter of the outlet opening 2 as well as an outer diameter D 1, the dimension of the end face 3 of the pipe results from this.

Pří převedení plynu do taveniny může nyní ohraničení plynové turbiny však migrovat jenom io k vnější hraně čelní plochy 3 trubky, čímž je dán podstatný vliv na kritéria pro oddělování. Také sousední přívodní plynové trubky 1, Γ, Γ, které zasahují do zpěň itelné taveniny S, vytvářejí na základě odskakujících ploch na vnějších hranách čelních ploch 3 trubky definovaná kritéria pro oddělování, takže je dalekosáhle vyloučeno spojování a vznik velkých bublin.However, when the gas is transferred to the melt, the boundaries of the gas turbine can now only migrate even to the outer edge of the pipe end face 3, thereby giving a substantial influence on the separation criteria. Also, adjacent gas supply pipes 1, Γ, Γ which extend into the foamable melt S, on the basis of the bouncing surfaces at the outer edges of the end faces 3 of the pipe, create defined separation criteria so that joining and large bubbles are largely eliminated.

i? V četných řadách pokusů byly roztaveny různé hliníkové slitiny, obsahující Částice, například AlSi7Mg, dále slitina známá také jako A 356, se slitinami obsahujícími kromě hliníku například AA 6061 (hliníková slitina se složením podle Sdružení pro normalizaci v oblasti hliníku číslo 6061), vjednom tavícím kelímku, přičemž bylo provedeno nastavení obsahu částic v tavenině popřípadě přimíšením jedné slitiny bez obsahu částic, vyhovující vjednom chemickém složení.and? In numerous series of experiments, various aluminum alloys containing particles such as AlSi7Mg, also known as A 356, were melted with alloys containing, in addition to aluminum, for example AA 6061 (aluminum alloy composition of the Aluminum Standardization Association No. 6061), in a single melting crucible, wherein the adjustment of the particle content of the melt, optionally by admixing a single, particle-free alloy, was accomplished in one chemical composition.

2o Následně byl do tavenin, obsahujících částic, přiveden plyn. Toto přivádění se provádělo ve všech pokusech právě pomocí jednotlivého tryskového tělesa s výstupním otvorem, přičemž přicházelo v úvahu použití tryskového tělesa z chromniklové oceli a z keramiky.Subsequently, gas was introduced into the melt containing the particles. This was carried out in all experiments by means of a single nozzle body with an outlet opening, using a chromium-nickel steel and ceramic nozzle body.

V první řadě pokusů byla zkoumána trvanlivost různých tryskových těles. Při provádění právě pěti pokusů zpěňování během periody 20 sekund až 45 minut jednak s tryskami z chromniklové oceli, a jednak z tryskami z oxidu hlinitého, bylo možno u ocelových trysek, které byly v provozu déle než 2 minuty, zjistit vizuálně změnu zvratu výstupního otvoru pro plyn působením taveniny.In the first series of experiments the durability of various nozzle bodies was investigated. With just five foaming attempts over a period of 20 seconds to 45 minutes, both with chrome-nickel steel nozzles and alumina nozzles, steel nozzles that have been operating for more than 2 minutes could visually detect a change in the outlet opening for the gas by melt.

V odpovídající shodě vykazovala kovová pěna, která byla vyrobena na počátku a na konci způsobu zpěňování, a která byla sejmuta s povrchu taveniny, různé průměry pórů. Naproti tomu uCorrespondingly, the metal foam produced at the beginning and end of the foaming process and which has been removed from the melt surface has different pore diameters. In contrast, u

3o tryskových těles, sestávajících z oxidu hlinitého, nebyly patrné žádné takové změny geometrie, u nepřetržitého používání déle než 45 minut. Podle toho mohla být v průběhu celé zkušební periody vyrobena kovová pěna s rovnocennými vlastnostmi pórů. Také jiné keramické materiály, jako SiO? nebo SiOVAbOi, mohou být použity s výhodou oproti ocelím, přičemž vyšší životnosti bylo ale dosaženo s tryskovými tělesy z Al₂Cb.No such changes in geometry were observed with the nozzle bodies consisting of alumina, with continuous use for more than 45 minutes. Accordingly, a metal foam having equivalent pore properties could be produced throughout the test period. Also other ceramic materials like SiO? or SiOVAbOi, can be used advantageously over steels, but longer service life has been achieved with Al ₂ Cb nozzle bodies.

Ve druhé řade pokusů se s tryskovými tělesy z oxidu hlinitého při stálém obsahu částic P taveniny měnila výška výstupu S přivedeného plynu a byla zkoumána jakost kovových pěn vyrobených při různých hloubkách přivádění plynu. Přitom se ukázal s odkazem na obr. 4 následující průběh: Při nepatrném obsahu částic P taveniny, například 2 % objem., se může při nízké výšce výstupuIn a second series of experiments, with the alumina nozzle bodies at a constant melt particle content P, the height of the feed gas outlet S was varied and the quality of the metal foams produced at different gas feed depths was examined. With reference to FIG. 4, the following sequence has been shown: With a low melt content P, for example 2% by volume, at a low outlet height,

S vyrobit pěna, v níž při pozorování průřezu byly k dispozici pór, které byly vytvořeny alespoň ze dvou bublin. Takové póry jsou jednoduše zjistitelné podle toho, že jsou vytvořeny ve tvaru podélného elipsoidu, s vysokým poměrem delší osy ke kratší ose. Takový průběh můžeme zpozorovat u zkoumaných obsahů částic v oblasti A výšky výstupu, na obr. 4. Jakmile však výška výstupu S při daném obsahu částic P již nespadá do oblasti A na obr. 4, ale zvýší se do té míry, že přejde do oblasti B, může se vyrobit kovová pěna, u níž se může na základě zvýšené dráhy výstupu shromáždit dostatek částic na povrchu bublin, aby tak byly stabilizovány proti prasknutí v tekuté kovové pěně. Experimentálně zjištěné nutné výšky výstupu v podstatě k úplnému stabilizování bublin jsou do obr. 4 zaneseny pro různé obsahy částic ve formě trojúhelníků. Čáry rozdělující oblast A a oblast B vytváří srovnávací křivku přizpůsobenou experimentální údajům, obecného vzorce:To produce a foam in which, when observing the cross-section, pores were formed which were formed of at least two bubbles. Such pores are readily detectable by being formed in the form of a longitudinal ellipsoid, with a high ratio of longer axis to shorter axis. Such a pattern can be observed for the investigated particle contents in the region A of the height of the outlet, in Fig. 4. However, once the height of the outlet S at a given particle content P no longer falls into the region A in Fig. 4, B, a metal foam can be produced in which sufficient particles can collect on the surface of the bubbles due to the increased exit path to stabilize against rupture in the liquid metal foam. Experimentally determined necessary exit heights substantially to completely stabilize the bubbles are plotted in FIG. 4 for the different particle contents in the form of triangles. The lines dividing Area A and Area B create a comparison curve adapted to the experimental data, of the general formula:

Y = a + X^b Y = a + X ^b

Při dodržování minimální výšky výstupu byly u kovové pěny v průřezu větším než 95 %, čás55 tečně větším než 99 % zjištěny póry, které odpovídaly jednotlivým plynovým bublinám. Na obr.While keeping the minimum exit height, pores that corresponded to individual gas bubbles were detected with a metal foam of greater than 95%, in part 55 more than 99%. In FIG.

-6CZ 302631 Β6 je znázorněno rozdělení velikosti pórů kovové pěny, která byla vyrobena pri dodržení podmínek zpěňování podle vynálezu. Jak je patrno podle sloupcového diagramu na obr. 5, je pří monomodálním rozdělení velikostí pórů pri střední hodnotě 4 mm podíl pórů asi s 6 mm. jenom nepatrně vyšší než při 2 mm. To znamená, že tyto velikosti pórů jsou na obou stranách střední hodnoty rozděleny přibližně ve stejném rozsahu, resp. ve stejné četnosti.-6- 302631-6 shows the pore size distribution of the metal foam produced under the foaming conditions of the invention. As can be seen from the bar chart in FIG. 5, with a monomodal pore size distribution at a mean value of 4 mm, the pore ratio is about 6 mm. only slightly higher than 2 mm. This means that these pore sizes are distributed on both sides of the mean value approximately in the same range, respectively. at the same frequency.

Ve třetí řadě pokusů byly studovány účinky vháněného plynu na složení materiálu a na vlastnosti materiálu. Přitom se v rámci sekundárních elektronických mikroskopických (SEM) zkoumání neočekávaně ukázalo, že při použití plynu s obsahem kyslíku, jako je z hlediska nákladů výhodný vzduch, se na povrchách pórů v částečných oblastech vytvořila dodatečná vrstva oxidu. Vrstva oxidu působí vyztužujícím vlivem na kovovou pěnu, což ukázalo 5% až 7% zvýšení energie potřebné ke stlačení těles z kovové pěny podle vynálezu na poloviční objem. Další zvýšený nárůst téže deformační energie asi o 10 % bylo pozorováno při použití čistého kyslíku jako zpěňovacího plynu. Takto jsou vnitřní plochy stěn v podstatě úplně, tj. minimálně na 90 %, potaženy vrstvou oxidu, jak mohlo být prokázáno zachycením pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM).In the third series of experiments the effects of the injected gas on the composition of the material and on the properties of the material were studied. Unexpectedly, secondary electronic microscopic (SEM) investigations have shown that using an oxygen-containing gas, such as cost-effective air, has created an additional oxide layer on the pore surfaces in partial areas. The oxide layer has a reinforcing effect on the metal foam, which showed a 5% to 7% increase in the energy required to compress the metal foam bodies of the invention to half the volume. A further increase in the same strain energy of about 10% was observed using pure oxygen as the foaming gas. Thus, the interior surfaces of the walls are substantially completely, i.e. at least 90%, coated with an oxide layer, as evidenced by scanning by scanning electron microscope (SEM).

Claims

PATENT CLAIMS

Apparatus for producing metal foam by supplying gas to a melt of foamable metal via at least one tube, characterized in that in the melt vessel (9) a projecting gas supply tube (1) projects into the melt (S). wherein at the intersecting end the cross-sectional area of the gas outlet opening (2) is 0.006 to 0.2 mm, and the end face (3) of the pipe is less than 4.0 mm ² .

Device according to claim 1, characterized in that the outlet opening (2) of the gas supply pipe (1) extends into the melt in the range (E) of at least five times, preferably at least ten times, of the largest internal dimension (D2). outlet port (2).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gas supply pipe (1) has a circular gas outlet opening (2) and a circular front edge or annular end face (3) of the pipe and that at least in the region of the outlet opening (2). ) for gas, the outer surface has the shape (6) of a spherical segment, truncated cone or truncated pyramid.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the gas supply pipe is frustoconical, the angle (α) between the forming line (61) of the outer surface (6) and the inlet axis (7). % of the gas channel, has a value of less than 60 °, preferably less than 45 °.

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least two, preferably more than two, gas supply pipes (1, Γ, 1), in particular each having an equal distance from one another (A1, A2), preferably greater than ten times the range (E) of the outlet of the outlet (2) into the melt (S) are arranged in a replaceable nozzle block (8) of the melt vessel (9) at a metal foam production device, wherein

A> 10xE.

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the gas supply pipe (1) at least in the region of the projecting end consists of a ceramic, preferably an oxide-based ceramic, in particular an alumina ceramic.

-7EN 302631 B6

Method for producing a metal foam using the device according to the preceding claims, by injecting gas through the tube (s) into a foamable metal melt, characterized in that the uniformity of the diameter and / or the diameter of the foam is reduced. the size of the individual bubbles formed and the size of the gas bubbles themselves, they control the geometrical arrangement of the nozzles of the device and the choice of the gas pressure.

Method according to claim 7, characterized in that the gas is injected into the metal melt under a pressure of (0.3 to 12) x ^{10 5} Pa, preferably (0.7 to 5) x 10 5 Pa.

Method according to either of claims 7 or 8, characterized in that the melt is formed from a light metal, preferably aluminum or an aluminum alloy, and that SiC particles and / or AbCE particles as well as particles are added thereto to form foamability. optionally further non-metallic particles and / or an intermetallic phase having a size of from 1 to 50 microns, preferably 3 to 20 microns, to form a foamable metal melt having a volume fraction of from 2 to 50 volume%, preferably 18 to 28 volume%.

Method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the gas is injected below the surface of the melt at least at a distance S (in mm) according to the formula:

S - 11.5 + 144.6 x P -1 · ⁵⁵ wherein P is the numerical value of the melt particle content by volume, and that preferably an oxygen-containing gas such as air, in particular substantially pure oxygen, is used.