EP1881082A1 - Method of cooling magnesium castings - Google Patents

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EP1881082A1
EP1881082A1 EP06017643A EP06017643A EP1881082A1 EP 1881082 A1 EP1881082 A1 EP 1881082A1 EP 06017643 A EP06017643 A EP 06017643A EP 06017643 A EP06017643 A EP 06017643A EP 1881082 A1 EP1881082 A1 EP 1881082A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
magnesium
snow
liquid
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06017643A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Dr. Biedenkopf
Alexander Karger
Robert Prof. Lidauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP1881082A1 publication Critical patent/EP1881082A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D3/00—Pig or like casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D30/00—Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow
    • F25D3/127—Stationary devices with conveyors carrying articles to be cooled through the cooling space

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling ingots or molds filled with liquid magnesium melt.
  • molten magnesium is poured into dies or ingots and then cooled to cure.
  • Molten magnesium occupies a special position among molten metals because of its enormously high affinity for oxygen.
  • a mixture of SF 6 is usually applied with air to the bath surface of the liquid magnesium. Due to the greenhouse effect, instead of SF 6 SO 2 is increasingly being used or inert gas covers made of N 2 / SO 2 mixtures or Ar / SO 2 mixtures are used.
  • the masses charged with liquid magnesium are then cooled in a cooling tunnel.
  • the cooling is done so far mostly in air or in an inert gas atmosphere of N 2 / SO 2 , Ar / SO 2 or argon.
  • This object is achieved by a method for cooling filled with liquid magnesium melt ingots or molds, which characterized in that on the surface of the melt carbon dioxide snow is applied.
  • magnesium in the following not only pure magnesium, but also magnesium alloys understood, unless explicitly stated otherwise.
  • the subsequent step of cooling the molds or ingots filled with liquid magnesium advantageously takes place in a carbon dioxide atmosphere. Oxidations of the still liquid at this stage magnesium are thus effectively avoided.
  • the invention thus provides a method for simultaneously cooling and inertizing ingots filled with liquid magnesium or magnesium alloys.
  • carbon dioxide snow is added to the ingot or mold after pouring the liquid magnesium or liquid magnesium alloy into the ingot or mold.
  • liquid CO 2 is passed under high pressure through an outlet nozzle and relaxed, with a mixture of solid and gaseous CO 2 is formed. Due to its high cooling capacity of 573 kJ / kg, the CO 2 snow impinging on the melt reduces the surface temperature of the magnesium melt from 680 to 720 ° C established in the casting operation to values between approx. 550 and 600 ° C , This leads to a significantly reduced evaporation tendency of magnesium. In addition, by sublimation of CO 2 snow gas expansion, whereby oxygen is largely displaced from the surface of the melt surface.
  • the mold or ingot with the magnesium is preferably transported through a cooling tunnel and cooled until the magnesium has solidified.
  • the carbon dioxide snow is advantageously generated immediately before the cooling tunnel.
  • the protective carbon dioxide snow layer Prior to entry of the molten magnesium filled ingot into the cooling tunnel, the protective carbon dioxide snow layer is blasted onto the magnesium surface.
  • the carbon dioxide snow is generated by relaxing liquid carbon dioxide. This produces not only the desired snow but also gaseous carbon dioxide.
  • this carbon dioxide gas is passed into the cooling tunnel and serves there on the one hand for inerting and the other for the cooling of magnesium.
  • the still molten magnesium will first evaporate a portion of the carbon dioxide snow, which passes through sublimation in the gaseous state of matter. It is advantageous if this sublimation carbon dioxide is also passed into the cooling tunnel. This can be done for example by suitably arranged fans or fans. Depending on the design of the cooling tunnel, a pressure difference prevailing between the cooling tunnel and the environment may be sufficient to draw the carbon dioxide gas into the cooling tunnel.
  • the pressure of the liquid carbon dioxide is increased to at least 15 bar, more preferably at least 25 bar, most preferably at least 35 bar.
  • the proportion of snow in proportion to the gas content is also increased.
  • the liquid CO 2 is expanded via a plurality of nozzles or via a pipe having a multiplicity of outlet openings.
  • the cross-sectional area of the outlet openings or the nozzle openings is preferably less than 1 mm 2 , more preferably between 0.6 and 0.8 mm 2 .
  • the nozzle (s) are surrounded with a hood or cover or placed in an expansion chamber which is open towards the mass to be cooled.
  • the resulting in the expansion of snow is thereby directed in the direction of the pig and also promoted by the partial enclosure or cover of the nozzle agglomeration of the carbon dioxide snow to larger particles.
  • baffles on which the carbon dioxide snow produced during the expansion of the liquid CO 2 impinges and agglomerates into larger snowflakes. If a hood, cover or expansion chamber described above is present, the baffles are advantageously provided therein.
  • the nozzles or outlets for the liquid carbon dioxide should not be too close to the hot magnesium surface, otherwise the depressurization of the liquid CO 2 will not achieve the required low temperatures to produce CO 2 snow or the snow portion in the carbon dioxide snow -GasGemisch is low.
  • the nozzles should not be too far away from the pig, so that they can still be snowed specifically.
  • the nozzles are therefore spaced at least 10 cm, preferably 20 to 30 cm from the mass.
  • Liquid magnesium or a liquid magnesium alloy 1 is supplied via a line 4 and poured into the ingots or molds 2, which are arranged on a conveyor belt (ingot casting) 3.
  • the magnesium-filled ingots are conveyed further by means of the conveyor belt 3 and covered with carbon dioxide snow 5.
  • liquid carbon dioxide is supplied via line 6 one or more expansion nozzles 7 and relaxed, with a mixture of carbon dioxide snow 5 and gaseous carbon dioxide 8 is formed.
  • a baffle 11 is preferably provided, for example, a pipe or sheet metal element, on which a part of the Carbon dioxide snow hits.
  • the snow agglomerates into larger snow particles, which are then entrained by the gas flow again.
  • the expansion nozzle (s) 7 and the baffles 11 surrounded by a hood or cover 12, which has at its lower end a directed to the pig to be pigged outlet opening.
  • cooling tunnel 9 is on the one hand rendered inert, that is, air is displaced from the cooling tunnel 9, on the other hand, the cold carbon dioxide gas is used to cool the hot magnesium.
  • the magnesium After passing through the cooling tunnel 9, the magnesium is solidified and can be taken out of the pigs 2 at the discharge point 10.
  • FIG. 2 shows a variant of the method according to the invention.
  • the same components are provided in both figures with the same reference numerals.
  • the system shown in FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the cooling tunnel 9 is dispensed with. Instead, successively three snowmaking devices 13a, 13b, 13c are provided. Each of the snow-making devices 13a, 13b, 13c is preferably identical to the snow-making device shown in FIG. 1 with expansion nozzle 7, baffle 11 and hood 12.
  • the filled with liquid magnesium pig 2 is cyclically conveyed on the conveyor belt 3. Immediately after the introduction of the liquid magnesium, the ingot 2 is snowed for 10 seconds with the snow-making device 13a. Subsequently, the pig 2 is transported to the snow-making device 13b and again snowed there for 10 seconds. The same happens in the snowmaking device 13c. In this way, the magnesium is gradually cooled, with the carbon dioxide cover displacing oxygen from the melt surface at the same time.
  • the pig 2 is thus snowed in succession with the aid of the three snowmaking devices 13a, 13b, 13c, the pig 2 being transported further by means of the conveyor belt 3 after each individual snowmaking process.
  • the single snow-making operation on one of the snow-making devices 13a, 13b, 13c can be kept relatively short, so that the cycle time in the quasi-continuous process of conveying the pigs 2 on the conveyor belt 3 by covering the pigs 2 with carbon dioxide snow is not or at most is negligibly affected. Due to the multiple snowmaking nevertheless required for cooling of the magnesium and an inertization of the melt surface carbon dioxide amount is applied to the pig 2.

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Abstract

The magnesium casting process involves applying carbon-dioxide snow (5) produced by relieving pressure of liquid carbon dioxide (6) to the surface of the molten magnesium filling the pigs or molds (2) and then transporting the pigs through a cooling tunnel (9) into which the carbon dioxide, now in the form of gas (8), is supplied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von mit flüssiger Magnesiumschmelze gefüllten Masseln oder Formen.The invention relates to a method for cooling ingots or molds filled with liquid magnesium melt.

Zur Herstellung von Magnesium-Druckguss wird schmelzflüssiges Magnesium in Druckgussformen oder Masseln gegossen und anschließend zum Aushärten gekühlt. 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, während des Gießens von flüssigem Magnesium den Zutritt von Sauerstoff zur Magnesiumschmelze zu verhindern.To produce magnesium die casting, molten magnesium is poured into dies or ingots and then cooled to cure. Molten magnesium occupies a special position among molten metals because of its enormously high affinity for oxygen. In order to ignite and burn a molten magnesium, as well as the introduction of particles e.g. from oxides or salts, it is necessary to prevent the access of oxygen to the molten magnesium during the pouring of liquid magnesium.

Zu diesem Zweck wird meist ein Gemisch aus SF6 mit Luft auf die Badoberfläche des flüssigen Magnesiums aufgebracht. Aufgrund des Treibhauseffekts wird anstelle von SF6 zunehmend SO2 eingesetzt oder es werden Inertgasabdeckungen aus N2/SO2-Gemischen oder Ar/SO2-Gemischen verwendet.For this purpose, a mixture of SF 6 is usually applied with air to the bath surface of the liquid magnesium. Due to the greenhouse effect, instead of SF 6 SO 2 is increasingly being used or inert gas covers made of N 2 / SO 2 mixtures or Ar / SO 2 mixtures are used.

Zum Erstarren werden die mit flüssigem Magnesium beschickten Massein dann in einem Kühltunnel abgekühlt. Das Kühlen erfolgt bisher meist an Luft oder in einer Inertgasatmosphäre aus N2/SO2, Ar/SO2 oder Argon.To solidify, the masses charged with liquid magnesium are then cooled in a cooling tunnel. The cooling is done so far mostly in air or in an inert gas atmosphere of N 2 / SO 2 , Ar / SO 2 or argon.

Die Verwendung von SO2, einem giftigen Gas, ist aus Gründen der Arbeitsplatzsicherheit sehr bedenklich. Ein Abkühlen des flüssigen Magnesiums unter einer Argonatmosphäre ist insoweit zwar bedenkenlos, die Abkühlgeschwindigkeiten sind jedoch relativ gering, so dass lange Kühltunnel benötigt werden.The use of SO 2 , a poisonous gas, is very worrying for reasons of job security. Cooling of the liquid magnesium under an argon atmosphere is unsubstantial insofar as the cooling rates are relatively low, so that long cooling tunnels are needed.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein effizientes und sicheres Verfahren zum Abkühlen von mit flüssigem Magnesium gefüllten Masseln aufzuzeigen.It is therefore an object of the present invention to provide an efficient and safe method for cooling ingots filled with liquid magnesium.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Kühlen von mit flüssiger Magnesiumschmelze gefüllten Masseln oder Formen gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass auf die Oberfläche der Schmelze Kohlendioxid-Schnee aufgebracht wird.This object is achieved by a method for cooling filled with liquid magnesium melt ingots or molds, which characterized in that on the surface of the melt carbon dioxide snow is applied.

Unter dem Begriff "Magnesium" werden im Folgenden nicht nur reines Magnesium, sondern auch Magnesiumlegierungen verstanden, soweit nicht explizit etwas anderes genannt ist.The term "magnesium" in the following not only pure magnesium, but also magnesium alloys understood, unless explicitly stated otherwise.

In der US 2,008,731 wird ein Verfahren zum Behandeln von leicht oxidierbaren Metallschmelzen, wie beispielsweise Magnesiumschmelzen, beschrieben, wonach im Schmelzofen die Oberfläche der Schmelze mit festem Kohlendioxid bedeckt werden soll. In dieser Schrift wird betont, dass die Zugabe von festem Kohlendioxid nicht während des gesamten Schmelzverfahrens erforderlich ist, sondern nur während einer kurzen Zeitspanne zwischen der Zugabe von Legierungsbestandteilen zu der Schmelze und dem eigentlichen Gießen der Schmelze in die Formen.In the US 2,008,731 describes a process for treating easily oxidizable molten metals, such as magnesium melts, after which the surface of the melt is to be covered with solid carbon dioxide in the melting furnace. In this document, it is emphasized that the addition of solid carbon dioxide is not required throughout the melting process, but only for a short period of time between the addition of alloying ingredients to the melt and the actual casting of the melt into the molds.

Aus der WO 02/012575 A2 ist ebenfalls ein Verfahren zum Schützen der Oberfläche einer Magnesiumschmelze bekannt, bei dem eine Schutzschicht aus Kohlendioxid-Schnee oder Kohlendioxid-Pellets auf die Oberfläche aufgebracht wird.From the WO 02/012575 A2 Also, a method for protecting the surface of a molten magnesium is known, in which a protective layer of carbon dioxide snow or carbon dioxide pellets is applied to the surface.

In beiden Schriften wird die Verwendung einer Kohlendioxid-Schutzschicht nur im Schmelzofen während des Aufschmelzens und Gießens des Magnesiums für erforderlich gehalten.In both documents, the use of a carbon dioxide protective layer is considered necessary only in the melting furnace during the melting and casting of the magnesium.

Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass auch der sich anschließende Schritt des Abkühlens der mit flüssigem Magnesium gefüllten Formen oder Masseln vorteilhaft in einer Kohlendioxid-Atmosphäre erfolgt. Oxidationen des in diesem Stadium noch flüssigen Magnesiums werden so wirkungsvoll vermieden. Die Erfindung stellt so ein Verfahren zum simultanen Kühlen und Inertisieren von mit flüssigem Magnesium oder Magnesiumlegierungen gefüllten Masseln dar.According to the invention, it has been shown that the subsequent step of cooling the molds or ingots filled with liquid magnesium advantageously takes place in a carbon dioxide atmosphere. Oxidations of the still liquid at this stage magnesium are thus effectively avoided. The invention thus provides a method for simultaneously cooling and inertizing ingots filled with liquid magnesium or magnesium alloys.

Erfindungsgemäß wird daher nach dem Gießen des flüssigen Magnesiums oder der flüssigen Magnesiumlegierung in die Massel oder Form Kohlendioxidschnee auf die Massel bzw. Form gegeben.Therefore, according to the invention, carbon dioxide snow is added to the ingot or mold after pouring the liquid magnesium or liquid magnesium alloy into the ingot or mold.

Hierzu wird flüssiges CO2 unter hohem Druck durch eine Austrittsdüse geleitet und entspannt, wobei eine Mischung aus festem und gasförmigem CO2 entsteht. Der auf die Schmelze treffende CO2-Schnee senkt die Oberflächentemperatur der Magnesiumschmelze aufgrund seiner hohen Kühlleistung von 573 kJ/kg Somit verringert sich der Bereich der Oberflächentemperatur von den im Gießbetrieb etablierten 680 bis 720 °C zu Werten zwischen ca. 550 und 600 °C. Dies führt zu einer deutlich verringerten Abdampfneigung des Magnesiums. Darüber hinaus erfolgt durch Sublimation von CO2-Schnee eine Gasexpansion, wodurch Sauerstoff aus dem Bereich der Schmelzenoberfläche weitgehend verdrängt wird.For this purpose, liquid CO 2 is passed under high pressure through an outlet nozzle and relaxed, with a mixture of solid and gaseous CO 2 is formed. Due to its high cooling capacity of 573 kJ / kg, the CO 2 snow impinging on the melt reduces the surface temperature of the magnesium melt from 680 to 720 ° C established in the casting operation to values between approx. 550 and 600 ° C , This leads to a significantly reduced evaporation tendency of magnesium. In addition, by sublimation of CO 2 snow gas expansion, whereby oxygen is largely displaced from the surface of the melt surface.

Nachdem der Kohlendioxid-Schnee auf die Magnesiumoberfläche aufgebracht ist, wird die Form oder Massel mit dem Magnesium vorzugsweise durch einen Kühltunnel transportiert und abgekühlt bis das Magnesium erstarrt ist. Der Kohlendioxid-Schnee wird von Vorteil unmittelbar vor dem Kühltunnel erzeugt. Vor dem Eintritt der mit flüssigem Magnesium gefüllten Massel in den Kühltunnel wird die schützende Kohlendioxid-Schneeschicht auf die Magnesiumoberfläche gestrahlt. Der Kohlendioxid-Schnee wird durch Entspannung flüssigen Kohlendioxids erzeugt. Dabei entsteht neben dem gewünschten Schnee auch gasförmiges Kohlendioxid. Vorzugsweise wird dieses Kohlendioxidgas in den Kühltunnel geleitet und dient dort zum einen zur Inertisierung und zum anderen zur Kühlung des Magnesiums.After the carbon dioxide snow has been applied to the magnesium surface, the mold or ingot with the magnesium is preferably transported through a cooling tunnel and cooled until the magnesium has solidified. The carbon dioxide snow is advantageously generated immediately before the cooling tunnel. Prior to entry of the molten magnesium filled ingot into the cooling tunnel, the protective carbon dioxide snow layer is blasted onto the magnesium surface. The carbon dioxide snow is generated by relaxing liquid carbon dioxide. This produces not only the desired snow but also gaseous carbon dioxide. Preferably, this carbon dioxide gas is passed into the cooling tunnel and serves there on the one hand for inerting and the other for the cooling of magnesium.

Das noch schmelzflüssige Magnesium wird zunächst einen Teil des Kohlendioxid-Schnees verdampfen, wobei dieser durch Sublimation in den gasförmigen Aggregatszustand übergeht. Es ist von Vorteil, wenn dieses durch Sublimation entstandene Kohlendioxid ebenfalls in den Kühltunnel geleitet wird. Dies kann beispielsweise durch geeignet angeordnete Ventilatoren oder Gebläse erfolgen. Je nach Ausführung des Kühltunnels kann auch ein zwischen dem Kühltunnel und der Umgebung herrschender Druckunterschied ausreichen, um das Kohlendioxidgas in den Kühltunnel zu ziehen.The still molten magnesium will first evaporate a portion of the carbon dioxide snow, which passes through sublimation in the gaseous state of matter. It is advantageous if this sublimation carbon dioxide is also passed into the cooling tunnel. This can be done for example by suitably arranged fans or fans. Depending on the design of the cooling tunnel, a pressure difference prevailing between the cooling tunnel and the environment may be sufficient to draw the carbon dioxide gas into the cooling tunnel.

Es hat sich als günstig erwiesen, den Druck des flüssigen Kohlendioxids vor der Entspannung bei konstanter Temperatur zu erhöhen und das flüssige Kohlendioxid dadurch zu unterkühlen. Auf diese Weise wird der Schneeanteil bei der nachfolgenden Entspannung erhöht.It has proven to be advantageous to increase the pressure of the liquid carbon dioxide before the relaxation at a constant temperature and thereby to cool the liquid carbon dioxide. In this way, the amount of snow is increased in the subsequent relaxation.

Von Vorteil wird der Druck des flüssigen Kohlendioxids auf mindestens 15 bar, besonders bevorzugt mindestens 25 bar, ganz besonders bevorzugt mindestens 35 bar erhöht. Mit steigender Druckdifferenz bei der Entspannung des flüssigen CO2 wird der Schneeanteil im Verhältnis zum Gasanteil ebenfalls vergrößert.Advantageously, the pressure of the liquid carbon dioxide is increased to at least 15 bar, more preferably at least 25 bar, most preferably at least 35 bar. With increasing pressure difference in the relaxation of the liquid CO 2 , the proportion of snow in proportion to the gas content is also increased.

Es wurden Versuche durchgeführt, um die Beschneiungszeit, das heißt die Zeitdauer, während der Kohlendioxidschnee auf die Magnesiumoberfläche aufgebracht wird, zu optimieren. Dabei hat sich herausgestellt, dass es aus Wirtschaftlichkeitsgründen günstiger ist, anstelle einer längeren Zufuhr von Kohlendioxidschnee diesen mehrfach für kurze Zeit aufzustrahlen. So ist es beispielsweise günstiger, dreimal nacheinander für jeweils 10 bis 15 Sekunden Kohlendioxid auf die Magnesiumoberfläche aufzubringen, als diesen Beschneiungsprozess einmal für eine Zeitdauer von 30 bis 40 Sekunden durchzuführen:Attempts have been made to optimize the snowmaking time, that is, the time during which carbon dioxide snow is applied to the magnesium surface. It has been found that it is cheaper for reasons of economy, instead of a prolonged supply of carbon dioxide snow this several times for a short time to radiate. Thus, for example, it is more favorable to apply carbon dioxide to the magnesium surface three times in succession for 10 to 15 seconds in each case, than to carry out this snow-making process once for a period of 30 to 40 seconds:

Generell hat sich gezeigt, dass eine Beschneiung zwischen 10 und 30 Sekunden zu guten Resultaten führt. Die besten Ergebnisse ließen sich bei einer dreimaligen nacheinander folgenden Abdeckung für je 10 s erzielen. Mit diesen Einstellungen wurde ein Gießprozess durchgeführt, wobei ca. 30 Masseln vergossen wurden. Der Prozess war stabil, es traten keine Störungen auf. Bei der Abdeckung mit dem CO2-Schnee entsteht gasförmiges CO2, welches mit flüssigem Magnesium reagiert, so dass auf der Oberfläche das Magnesiumcarbonat MgCO3 gebildet wird. Die Masseloberfläche hat keinen metallischen Glanz wie bei der SO2-Begasung nach dem Stand der Technik.In general it has been shown that snowmaking between 10 and 30 seconds leads to good results. The best results were achieved with three successive covers of 10 s each. With these settings, a casting process was carried out, with about 30 pigs were shed. The process was stable, no disturbances occurred. When covered with CO 2 snow, gaseous CO 2 is formed , which reacts with liquid magnesium, so that magnesium carbonate MgCO 3 is formed on the surface. The ingot surface has no metallic luster as in the prior art SO 2 gassing.

Von Vorteil wird das flüssige CO2 über mehrere Düsen oder über ein Rohr mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen entspannt. Die Querschnittsfläche der Austrittsöffnungen bzw. der Düsenöffnungen beträgt bevorzugt weniger als 1 mm2, besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 0,8 mm2.Advantageously, the liquid CO 2 is expanded via a plurality of nozzles or via a pipe having a multiplicity of outlet openings. The cross-sectional area of the outlet openings or the nozzle openings is preferably less than 1 mm 2 , more preferably between 0.6 and 0.8 mm 2 .

Vorzugsweise werden die Düse(n) mit einer Haube oder Abdeckung umgeben oder in einer Expansionskammer angeordnet, welche in Richtung der zu kühlenden Massel offen ist. Der bei der Expansion entstehende Schnee wird dadurch in Richtung der Massel gelenkt und zudem wird durch die teilweise Einhausung oder Abdeckung der Düsen eine Agglomerierung des Kohlendioxidschneees zu größeren Partikeln gefördert.Preferably, the nozzle (s) are surrounded with a hood or cover or placed in an expansion chamber which is open towards the mass to be cooled. The resulting in the expansion of snow is thereby directed in the direction of the pig and also promoted by the partial enclosure or cover of the nozzle agglomeration of the carbon dioxide snow to larger particles.

Es hat sich auch als günstig erwiesen, Prallflächen vorzusehen, auf die der bei der Entspannung des flüssigen CO2 entstehende Kohlendioxidschnee auftrifft und zu größeren Schneeflocken agglomeriert. Sofern eine oben beschriebene Haube, Abdeckung oder Expansionskammer vorhanden ist, werden die Prallflächen von Vorteil darin vorgesehen.It has also proven to be advantageous to provide baffles on which the carbon dioxide snow produced during the expansion of the liquid CO 2 impinges and agglomerates into larger snowflakes. If a hood, cover or expansion chamber described above is present, the baffles are advantageously provided therein.

Die Düsen oder Austrittsöffnungen für das flüssige Kohlendioxid sollten sich nicht zu nah an der heißen Magnesiumoberfläche befinden, da ansonsten bei der Entspannung des flüssigen CO2 nicht die erforderlichen tiefen Temperaturen erreicht werden, um CO2-Schnee zu erzeugen, oder der Schneeanteil in dem Kohlendioxidschnee-GasGemisch nur gering ist. Andererseits sollten die Düsen nicht zu weit von der Massel entfernt sein, damit diese noch gezielt beschneit werden kann. Von Vorteil werden die Düsen daher mindestens 10 cm, bevorzugt 20 bis 30 cm von der Massel beabstandet.The nozzles or outlets for the liquid carbon dioxide should not be too close to the hot magnesium surface, otherwise the depressurization of the liquid CO 2 will not achieve the required low temperatures to produce CO 2 snow or the snow portion in the carbon dioxide snow -GasGemisch is low. On the other hand, the nozzles should not be too far away from the pig, so that they can still be snowed specifically. Advantageously, the nozzles are therefore spaced at least 10 cm, preferably 20 to 30 cm from the mass.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen

Figur 1
eine Anlage zur Kühlung von mit schmelzflüssigem Magnesium gefüllten Masseln und
Figur 2
eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
The invention and further details of the invention are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show here
FIG. 1
a plant for the cooling of molten magnesium filled ingots and
FIG. 2
an alternative embodiment of the invention.

Flüssiges Magnesium bzw. eine flüssige Magnesiumlegierung 1 wird über eine Leitung 4 zugeführt und in die Masseln oder Formen 2 gegossen, welche auf einem Förderband (Masselgießband) 3 angeordnet sind.Liquid magnesium or a liquid magnesium alloy 1 is supplied via a line 4 and poured into the ingots or molds 2, which are arranged on a conveyor belt (ingot casting) 3.

Die mit Magnesium gefüllten Masseln werden mittels des Förderbands 3 weiter befördert und mit Kohlendioxidschnee 5 bedeckt. Hierzu wird flüssiges Kohlendioxid über Leitung 6 einer oder mehreren Entspannungsdüsen 7 zugeführt und entspannt, wobei ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee 5 und gasförmigem Kohlendioxid 8 entsteht. Stromabwärts der Entspannungsdüse(n) 7 ist vorzugsweise eine Prallfläche 11 vorgesehen, beispielsweise ein Rohr- oder Blechelement, auf welches ein Teil des Kohlendioxidschnees auftrifft. Hierbei agglomeriert der Schnee zu größeren Schneepartikeln, die dann von dem Gasstrom wieder mitgerissen werden. Von Vorteil sind die Entspannungsdüse(n) 7 und die Prallflächen 11 von einer Haube oder Abdeckung 12 umgeben, welche an ihrem unteren Ende eine auf die zu beschneiende Massel gerichtete Austrittsöffnung besitzt.The magnesium-filled ingots are conveyed further by means of the conveyor belt 3 and covered with carbon dioxide snow 5. For this purpose, liquid carbon dioxide is supplied via line 6 one or more expansion nozzles 7 and relaxed, with a mixture of carbon dioxide snow 5 and gaseous carbon dioxide 8 is formed. Downstream of the expansion nozzle (s) 7, a baffle 11 is preferably provided, for example, a pipe or sheet metal element, on which a part of the Carbon dioxide snow hits. Here, the snow agglomerates into larger snow particles, which are then entrained by the gas flow again. Advantageously, the expansion nozzle (s) 7 and the baffles 11 surrounded by a hood or cover 12, which has at its lower end a directed to the pig to be pigged outlet opening.

Das bei der Expansion des flüssigen Kohlendioxids entstandene Kohlendioxidgas und von der heißen Massel verdampfendes Kohlendioxid strömen in einen Kühltunnel 9 hinein. Auf diese Weise wird der Kühltunnel 9 einerseits inertisiert, das heißt Luft wird aus dem Kühltunnel 9 verdrängt, andererseits dient das kalte Kohlendioxidgas zum Kühlen des heißen Magnesiums.The resulting during the expansion of the liquid carbon dioxide carbon dioxide gas and evaporating from the hot pig carbon dioxide flow into a cooling tunnel 9 into it. In this way, the cooling tunnel 9 is on the one hand rendered inert, that is, air is displaced from the cooling tunnel 9, on the other hand, the cold carbon dioxide gas is used to cool the hot magnesium.

Nach Durchlaufen des Kühltunnels 9 ist das Magnesium erstarrt und kann an der Austragsstelle 10 aus den Masseln 2 herausgeholt werden.After passing through the cooling tunnel 9, the magnesium is solidified and can be taken out of the pigs 2 at the discharge point 10.

Figur 2 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gleiche Bauteile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen.FIG. 2 shows a variant of the method according to the invention. The same components are provided in both figures with the same reference numerals.

Die in Figur 2 dargestellt Anlage unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 darin, dass auf den Kühltunnel 9 verzichtet wird. Stattdessen sind aufeinanderfolgend drei Beschneiungseinrichtungen 13a, 13b, 13c vorgesehen. Jede der Beschneiungsvorrichtungen 13a, 13b, 13c ist vorzugsweise identisch mit der in Figur 1 gezeigten Beschneiungsvorrichtung mit Entspannungsdüse 7, Prallfläche 11 und Haube 12 ausgeführt.The system shown in FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the cooling tunnel 9 is dispensed with. Instead, successively three snowmaking devices 13a, 13b, 13c are provided. Each of the snow-making devices 13a, 13b, 13c is preferably identical to the snow-making device shown in FIG. 1 with expansion nozzle 7, baffle 11 and hood 12.

Die mit flüssigem Magnesium gefüllte Massel 2 wird taktweise auf dem Förderband 3 weiterbefördert. Unmittelbar nach dem Einbringen des flüssigen Magnesiums wird die Massel 2 10 Sekunden lang mit der Beschneiungsvorrichtung 13a beschneit. Anschließend wird die Massel 2 zur Beschneiungsvorrichtung 13b transportiert und dort wiederum 10 Sekunden lang beschneit. Gleiches erfolgt in der Beschneiungsvorrichtung 13c. Auf diese Weise wird das Magnesium schrittweise abgekühlt, wobei die Kohlendioxidabdeckung gleichzeitig Sauerstoff von der Schmelzenoberfläche verdrängt.The filled with liquid magnesium pig 2 is cyclically conveyed on the conveyor belt 3. Immediately after the introduction of the liquid magnesium, the ingot 2 is snowed for 10 seconds with the snow-making device 13a. Subsequently, the pig 2 is transported to the snow-making device 13b and again snowed there for 10 seconds. The same happens in the snowmaking device 13c. In this way, the magnesium is gradually cooled, with the carbon dioxide cover displacing oxygen from the melt surface at the same time.

Die Massel 2 wird also nacheinander mit Hilfe der drei Beschneiungsvorrichtungen 13a, 13b, 13c beschneit, wobei die Massel 2 nach jedem einzelnen Beschneiungsprozess mittels des Förderbandes 3 weitertransportiert wird. Der einzelne Beschneiungsvorgang an einer der Beschneiungsvorrichtungen 13a, 13b, 13c kann relativ kurz gehalten werden, so dass die Taktzeit bei dem quasi-kontinuierlichen Prozess des Beförderns der Masseln 2 auf dem Förderband 3 durch das Abdecken der Masseln 2 mit Kohlendioxid-Schnee nicht oder höchstens unwesentlich beeinflusst wird. Durch die mehrfache Beschneiung wird dennoch die für eine Kühlung des Magnesiums und eine Inertisierung der Schmelzenoberfläche erforderliche Kohlendioxidmenge auf die Massel 2 aufgebracht.The pig 2 is thus snowed in succession with the aid of the three snowmaking devices 13a, 13b, 13c, the pig 2 being transported further by means of the conveyor belt 3 after each individual snowmaking process. The single snow-making operation on one of the snow-making devices 13a, 13b, 13c can be kept relatively short, so that the cycle time in the quasi-continuous process of conveying the pigs 2 on the conveyor belt 3 by covering the pigs 2 with carbon dioxide snow is not or at most is negligibly affected. Due to the multiple snowmaking nevertheless required for cooling of the magnesium and an inertization of the melt surface carbon dioxide amount is applied to the pig 2.

Claims (8)

Verfahren zum Kühlen von mit flüssiger Magnesiumschmelze gefüllten Masseln oder Formen (2), dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche der Schmelze Kohlendioxid-Schnee (5) aufgebracht wird.Process for cooling ingots or molds (2) filled with liquid magnesium melt, characterized in that carbon dioxide snow (5) is applied to the surface of the melt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseln oder Formen (2) nach dem Aufbringen des Kohlendioxid-Schnees (5) durch einen Kühltunnel (9) transportiert werden.A method according to claim 1, characterized in that the pigs or molds (2) after application of the carbon dioxide snow (5) are transported through a cooling tunnel (9). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Schnee (5) durch Entspannung flüssigen Kohlendioxids (6) erzeugt wird und dass das dabei entstehende gasförmige Kohlendioxid (8) in den Kühltunnel (9) geleitet wird.A method according to claim 2, characterized in that the carbon dioxide snow (5) by relaxing liquid carbon dioxide (6) is generated and that the resulting gaseous carbon dioxide (8) in the cooling tunnel (9) is passed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Sublimation des Kohlendioxid-Schnees (5) entstehendes gasförmiges Kohlendioxid (8) in den Kühltunnel (9) geleitet wird.Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that by sublimation of the carbon dioxide snow (5) resulting gaseous carbon dioxide (8) is passed into the cooling tunnel (9). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Schnee (5) durch Entspannung flüssigen Kohlendioxids (6) erzeugt wird, wobei das flüssige Kohlendioxid (6) durch Druckerhöhung unterkühlt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carbon dioxide snow (5) by the expansion of liquid carbon dioxide (6) is generated, wherein the liquid carbon dioxide (6) is supercooled by increasing the pressure. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des flüssigen Kohlendioxids (6) auf mindestens 15 bar, bevorzugt mindestens 25 bar, besonders bevorzugt mindestens 35 bar, erhöht wird.A method according to claim 5, characterized in that the pressure of the liquid carbon dioxide (6) to at least 15 bar, preferably at least 25 bar, more preferably at least 35 bar, is increased. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Schnee in mehreren Schritten auf die Oberfläche der Schmelze aufgebracht wird, wobei die Kohlendioxidzufuhr zu der Schmelze zwischen den Schritten jeweils unterbrochen wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carbon dioxide snow is applied in several steps on the surface of the melt, wherein the carbon dioxide supply to the melt between the steps is interrupted in each case. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dreimal nacheinander Kohlendioxid-Schnee auf die Oberfläche der Schmelze aufgebracht wird.A method according to claim 7, characterized in that three times successively carbon dioxide snow is applied to the surface of the melt.
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