DE10038543A1 - Process for protecting the surface of a magnesium melt - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen der Oberfläche einer Magnesiumschmelze oder einer Schmelze einer Legierung mit Magnesium, bei dem eine Schutzschicht auf die Oberfläche der Schmelze aufgebracht wird.The invention relates to a method for protecting the surface of a Magnesium melt or a melt of an alloy with magnesium, in which a protective layer is applied to the surface of the melt.
Geschmolzenes Magnesium nimmt wegen seiner enorm hohen Affinität zu Sauerstoff
eine Sonderstellung unter den Metallschmelzen ein. Um ein Entzünden und Brennen
einer Magnesiumschmelze sowie die Einschleppung von Partikeln z. B. aus Oxiden
oder Salzen zu verhindern, ist es notwendig, den Zutritt von Sauerstoff zur Magne
siumschmelze zu verhindern. Dazu werden in aller Regel Schmelzbadabdeckungen
unterschiedlicher Art vorgesehen. Solche Abdeckungen werden bislang bewerkstelligt
durch:
Melted magnesium occupies a special position among the metal melts because of its enormously high affinity for oxygen. To ignite and burn a magnesium melt and the introduction of particles such. B. to prevent oxides or salts, it is necessary to prevent the entry of oxygen to Magne siumschmelze. As a rule, different types of weld pool covers are provided. Such covers have so far been achieved by:
- 1. Aufbringen von Salzen oder Salzgemischen;1. Application of salts or salt mixtures;
- 2. Zulegieren von deckschichtbildenden Elementen wie Beryllium zur Schmelze;2. alloying of cover layer-forming elements such as beryllium to the melt;
- 3. Schaffung eines dünnen Schutzfilms durch reaktive Gase wie SO2 oder SF6;3. Creation of a thin protective film by reactive gases such as SO 2 or SF 6 ;
- 4. Aufbringen von Inertgasen wie Argon und Stickstoff;4. Application of inert gases such as argon and nitrogen;
- 5. Aufbringen von Inertgasen wie Argon und Stickstoff in flüssiger Form (vgl. DE-PS 31 09 066).5. Application of inert gases such as argon and nitrogen in liquid form (see DE-PS 31 09 066).
Die Inertgasabdeckungen haben hierbei den Nachteil, daß die Abdampfung von Magnesium nicht verhindert wird. Salzabdeckungen haben zum Nachteil, daß Salz partikel die Schmelze verunreinigen. SF6 hat den Nachteil, daß es die Ozonschicht schädigt während SO2 an sich giftig ist.The inert gas covers have the disadvantage that the evaporation of magnesium is not prevented. Salt covers have the disadvantage that salt particles contaminate the melt. SF 6 has the disadvantage that it damages the ozone layer while SO 2 is toxic in itself.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Anmelderin die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Schützen der Oberfläche einer Magnesiumschmelze anzugeben, mit dem die genannten Nachteile - jedoch unter Beibehaltung der Funktion - vermieden werden. Against this background, the applicant has set itself the task of a procedure to protect the surface of a magnesium melt with which the mentioned disadvantages - but while maintaining the function - be avoided.
Dieses Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Oberfläche der betreffenden Schmelze Kohlendioxid in fester Form, beispielsweise Kohlendioxid-Schnee oder Kohlendioxid-Pellets, aufgebracht wird.This object is achieved in that the Surface of the melt in question carbon dioxide in solid form, for example Carbon dioxide snow or carbon dioxide pellets.
In überraschender Weise wird durch diese Maßnahme einerseits ein wirksamer Schutz der Magnesiumschmelze erzeugt, der andererseits nicht die Nachteile alter Verfahren aufweist. Der Effekt des erfindungsgemäßen Vorgehens besteht darin, daß sich zwischen der Schmelze und dem Gasraum eine feste Zwischenschicht bildet, die ein Abdampfen von Magnesium sowie eine Oxidpartikelbildung mit Magnesium wirksam verhindert.This measure surprisingly provides effective protection on the one hand the magnesium melt produces, on the other hand, the disadvantages of old processes having. The effect of the procedure according to the invention is that a solid intermediate layer forms between the melt and the gas space Evaporation of magnesium and oxide particle formation with magnesium are effective prevented.
Besonders günstig ist dieser Effekt mit Kohlendioxid-Schnee zu erzielen, der be kanntlich mit entsprechenden Düsen unmittelbar aus Kohlendioxid-Speichern - Gas flaschen oder kryogenen Speichern - erzeugbar ist. Kohlendioxid-Schnee ist praktisch jederzeit in beliebigen Quantitäten verfügbar und kann daher problemlos - mit entsprechenden Vorgaben - gesteuert oder auch geregelt - abhängig von der Messung kritischer Parameter - zugegeben werden. Die Formeigenschaften von Schnee tragen ein übriges zur guten Funktion des "Schneeverfahrens" bei. Dennoch sind vergleich bare Ergebnisse ebenso mit Kohlendioxid-Pellets erreichbar, die grundsätzlich verpreßten Kohlendioxid-Schnee darstellen. Jedoch sind die Kohlendioxid-Pellets oder Körner oder Tabletten für die Verfahrensdurchführung eigenständig zu bevorraten und über geeignete Fördereinrichtungen der Schmelzeoberfläche zuzuführen oder zu chargieren. Im Gegensatz zu Schneemethode liegt der reine Verbrauch an Kohlendioxid etwas niedriger, da der Verlust an gasförmigem Kohlendioxid bei vorgelagerter Pellet-Erzeugung geringer ausfällt als bei der in-situ Erzeugung von Kohlendioxid-Schnee. Im übrigen ist bei der Anwendung von Kohlendioxid-Pellets zu beachten, daß deren Dimensionierung nicht zu grob gewählt wird, um die Ausbildung einer weitgehend kompakten Zwischen- oder Deckschicht zu gewährleisten.This effect is particularly favorable to achieve with carbon dioxide snow known with appropriate nozzles directly from carbon dioxide stores - gas bottle or cryogenic storage - can be generated. Carbon dioxide snow comes in handy available in any quantity at any time and can therefore easily - with corresponding specifications - controlled or regulated - depending on the measurement critical parameter - to be added. Bear the shape of snow a further contribution to the good functioning of the "snow procedure". Still are comparative Obtainable results can also be achieved with carbon dioxide pellets, which are fundamentally represent compressed carbon dioxide snow. However, the carbon dioxide pellets or To independently store grains or tablets for carrying out the process and to supply or to the melt surface via suitable conveying devices overact. In contrast to the snow method, the consumption is pure Carbon dioxide somewhat lower because of the loss of gaseous carbon dioxide upstream pellet production is lower than in in-situ production of Carbon dioxide snow. Incidentally, when using carbon dioxide pellets note that their dimensions are not chosen too roughly to the training to ensure a largely compact intermediate or top layer.
Durch das ständige Abdampfen von CO2 aus der festen Kohlendioxidschicht kann ferner in einer geschlossenen Ofeneinrichtung, z. B. durch ein Überdruck-Regelventil, ein Überdruck gegenüber der Umgebung gehalten werden, der den Zutritt von Sau erstoff aus der Luft in die Ofeneinrichtung sehr effektiv verhindert. Auf diese Weise wird - in geschlossenen Systemen - nahezu jedwedes Gefahrenpotential hinsichtlich von Bränden unterbunden. The constant evaporation of CO 2 from the solid carbon dioxide layer can also in a closed furnace device, for. B. be held by an overpressure control valve, an overpressure relative to the environment, which very effectively prevents the entry of oxygen from the air into the furnace device. In this way - in closed systems - almost any potential fire hazard is prevented.
Das erfindungsgemäße Vorgehen ist jedoch auch bei offenen Systemen wie Tiegel, Pfannen oder Rinnen effektiv und vorteilhaft.However, the procedure according to the invention is also applicable to open systems such as crucibles, Pans or channels effectively and advantageously.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Sauerstoffgehalt der - in einem geschlossenen System - über der Schmelze sich bildenden Atmosphäre bestimmt und die Menge des pro Zeiteinheit der Schmelzeoberfläche zugeführten festen Kohlendioxids anhand des gemessenen Sauerstoffgehalts so eingestellt, daß der Sauerstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre in jedem Falle unterhalb 3 Vol-%, vorzugsweise unter 2 Vol-%, bleibt. Die effektive Trennwirkung der erfindungsgemäßen Abdeckung erlaubt im Grundsatz höhere Restsauerstoffgehalte als dies bei bekannten Verfahren der Fall ist. Daher ergibt sich auch aus wirtschaftlicher Sicht ein günstiges Verfahren.In an advantageous embodiment of the invention, the oxygen content of the - in a closed system - above the melt forming atmosphere determined and the amount of per unit of time fed to the melt surface solid carbon dioxide adjusted based on the measured oxygen content so that the oxygen content of the protective gas atmosphere in any case below 3% by volume, preferably below 2% by volume remains. The effective separating effect of the invention In principle, cover allows higher residual oxygen contents than known ones Procedure is the case. Therefore, there is also an economical one from an economic perspective Method.
Ausführungsbeispiel: in einem Schmelzofen mit ca. 85 Liter wurden bis zu 50 kg Magnesiumlegierung geschmolzen und anschließend vergossen. Dabei wurden während des Schmelzens pro Stunde ca. 2 kg Kohlendioxid-Pellets auf die ca. 20 Qua dratdezimeter betragende Oberfläche der Schmelze aufgebracht. Mit dieser Menge festem CO2 wurde keinerlei Ansätze von Bränden oder sonstigen unerwünschten Abläufen festgestellt. Gleiches galt für die Anwendung einer entsprechenden Menge Kohlendioxid-Schnees.Example: Up to 50 kg of magnesium alloy were melted in a melting furnace with approx. 85 liters and then cast. During the melting process, approximately 2 kg of carbon dioxide pellets per hour were applied to the surface of the melt, which was approximately 20 square decimeters. With this amount of solid CO 2 , no signs of fire or other undesirable processes were found. The same was true for the use of a corresponding amount of carbon dioxide snow.
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