NO133148B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat for fjernelse av ikke-metalliske forurensninger fra forurenset magnesium ved smeltning av det forurensede magnesium under en beskyttende gassatmosfære. Hittil har man ved slike prosesser anvendt én av ett eller flere salter bestående flux for å redusere oksy-dasjonen av magnesiumet ved forhøyet temperatur. Som regel blan-des en saltflux med det smeltede magnesium for å redusere metal-lets forurensning av ikke-metalliske bestanddeler, og for å oppnå en tilfredsstillende gjenvinning av magnesium fra fast magnesiumskrap. Denne teknikk krever som regel en avsetningsperiode for fysisk adskillelse av fluxen og metallet.

Til tross for at en saltflux forbedrer gjenvinningen av magnesiumet er en slik flux ofte uønsket, da den representerer en motstand mot varmeoverføring, er korroderende overfor det omgivende utstyr og kan forbinde seg med forurensninger i det smeltede metall eller fuktighet i atmosfæren under dannelse av et slamliknende residuum i den lavere del av herden eller digelen som inneholder det smeltede metall. Etter fjernelse av slammet kan magnesium innesluttes i dette og gå tapt såfremt det ikke anvendes en etterfølgende gjenvinningsprosess.

Det nye ved oppfinnelsen består i første rekke i at

det forurensede magnesium smeltes uten tilsetning av flussmiddel.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er dette gjort mulig ved at magnesiumet smeltes i en smelteanordning med veggpartier som inneholder ett eller flere hull av en slik størrelse og form at de ikke-metalliske forurensninger vil holdes tilbake i smelteanordningen når det smeltede magnesium flyter ut gjennom hullet eller hullene.

Oppfinnelsen omfatter også et apparat til bruk ved ut-førelsen av fremgangsmåten. Apparatet omfatter en smelteanordning egnet til opptagning av forurenset magnesium og en oppvarmningsanordning egnet til smeltning av det forurensede magnesium, og det karakteristiske for apparatet ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at smelteanordningen har et veggparti forsynt med ett eller flere hull av en slik form og størrelse at ikke-metalliske forurensninger holdes tilbake i smelteanordningen når det smeltede magnesium flyter ut gjennom hullet eller hullene.

Smelteanordningen kan hensiktsmessig være anordnet i en omgivende forrådsbeholder for smeltet magnesium.

Ifølge et fordelaktig trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen har hvert hull i det nevnte veggparti i smelteanordningen en tilstrekkelig størrelse til å slippe smeltet magnesium gjennom, mens partikler av en størrelsesorden på over 1,3 mm i diameter holdes tilbake.

Oppvarmningsanordningen kan hensiktsmessig være an-ordet nedsenket i det smeltede magnesium i forrådsbeholderen.

Det beskrevne apparat og fremgangsmåten er særlig egnet til smelting av støpt magnesiumskrap. Metallet som fjernes fra forrådsbeholderen, har overraskende vist seg å være kommersi-elt fritt for ikke-metalliske forurensninger; dvs. metallet er egnet for fremstilling av kommersielle støpestykker.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i forbindelse med tegningen, hvor: Fig. 1 illustrerer en utførelsesform for en anordning ifølge oppfinnelsen med en smelteanordning anordnet innenfor en omgivende forrådsbeholder. Fig. 2 er et perspektivriss av en utførelsesform for smelteanordningen. Fig. 3 er et gjennomskåret perspektivriss av en annen utførelsesform for oppfinnelsen.

På de forskjellige figurer betegner identiske henvis-ningstall som adskiller seg fra hverandre med en bokstavindeks, tilsvarende deler som har tilsvarende funksjoner i de forskjellige utførelsesformer.

Et magnesiumsmelteapparat 10 på fig. 1 omfatter en forrådsbeholder 11 for smeltet magnesium, en smelteanordning 12, minst én oppvarmningsanordning 14, et deksel 16 og en anordning 18 for uttaking av smeltet metall.

Forrådsbeholderen 11 er fremstilt av et materiale som f.eks. stål eller et ildfast materiale eller sten egnet til å opp-ta smeltet magnesium ved de temperaturer som i alminnelighet anvendes ved støping av magnesium. Slike prosesser omfatter stø-ping i sandformer, permanente former og fortrinnsvis ved hjelp av støpedyser.

Smelteanordningen 12 er en delvis lukket beholder egnet til å slippe smeltet magnesium ut gjennom porer eller hull i veggpartier av beholderen samtidig som forurensninger i magnesiumet holdes tilbake i beholderen. Slike forurensninger omfatter ikke-metalliske bestanddeler som oksyder, nitrider og karbonhol-dige filmer; jernholdige metaller som stål og jern og liknende. Hullene i veggpartiene av smelteanordningen 12 er fortrinnsvis av en passende størrelse og form til å fjerne i det vesentligste alle uønskede forurensninger fra det smeltede magnesium som flyter ut i forrådsbeholderen 11; betegnelsen "hull" omfatter imid-lertid også en vesentlig større åpning med et porøst filtermate-riale som dekker i det vesentligste hele tverrsnittsarealet av åpningen i smelteanordningen 12. Fortrinnsvis kan et filterele-ment som f.eks. en sikt 20, av åpninger av tilstrekkelig størrel-se til å la det smeltede magnesium passere gjennom mens faste partikler som er større enn omkring 0,13 mm i diameter, holdes tilbake. Flytende forurensninger holdes tilbake i smelteanordningen 12 av et ugjennombrutt veggparti 15 som strekker seg i det minste delvis under grenseflaten mellom det smeltede metall og forurensningene som flyter på overflaten.

Smelteanordningen 12 er fortrinnsvis, men ikke nødven-digvis, anordnet i forrådsbeholderen 11 og i avstand fra det til-støtende bunnparti og veggpartiene 22 i forrådsbeholderen 11. En slik anordning tillater en forbedret varmeoverføring og derav

følgende økning av den hastighet med hvilken magnesiumet smelter.

Oppvarmningsanordningen 14 er egnet til å smelte avfall eller skrap bestående av støpt magnesium med en forutbestemt ønsket hastighet. Oppvarmningsanordningen 14 kan bestå av gass eller oljefyrte brennere, elektriske oppvarmningselementer og liknende. I den på tegningen viste smelteovn eller apparatet 10 kan opphet-ningsanordningene være anordnet slik at de meddeler varme til det ytre av forrådsbeholderen 11 såvel som til smelteanordningen 12, slik som det var vanlig tidligere hvor en varmeisolerende, beskyttende saltflux dekket grenseflaten mellom det smeltede magnesium og atmosfæren. For optimal varmeoverføring foretrekkes det at oppvarmningsanordningen 14 i apparatet 10 er anordnet i den smeltede magnesiumsmelte og i nærheten av smelteanordningen 12.

Dekslet 16 som strekker seg over det smeltede magnesium, er egnet til å være løsbart anordnet over i det minste forrådsbeholderen 11 og fortrinnsvis også over smelteanordningen 12 for å opprettholde en beskyttende gassatmosfære i rommet som dannes mellom den innvendige overflate av dekslet 16 og overflaten av det smeltede magnesium. Dekslet 16 er fortrinnsvis forsynt med en løsbar overflatedel 24 anordnet generelt over smelteanordningen 12, for å muliggjøre påfylling av metallskrap eller fjernelse av flytende eller avsatte forurensninger fra smelteanordningen 12. En varmemotstandsdyktig pakning 17, f.eks. av asbest, kan fortrinnsvis være anordnet mellom dekslet 16 og forrådsbeholderen 11 for å forminske tap av beskyttelsesgass fra apparatet 10. Veggpartiene 25 i smelteanordningen er fortrinnsvis egnet til å adskille den beskyttende gass i smelteanordningen fra atmosfæren i forrådsbeholderen 11. En slik utførelse holder gassen på plass og forminsker forstyrrelse av metallet i forrådsbeholderen 11 under fjernelse av forurensninger fra smelteanordningen.

Beskyttelsesgassen tilføres til apparatet 10 gjennom minst ett innløp for beskyttelsesgass; f.eks. rør eller lednin-ger 26. Ledningene 26 kan være anordnet i et hvilket som helst passende sted for tilførsel av tilstrekkelig mengde beskyttelsesgass til apparatet 10 for å forminske oksydasjon eller forbren-ning av magnesiumet.

Anordningen 18 for fjernelse av smeltet metall er egnet for uttapping av smeltet magnesium fra forrådsbeholderen 11 med ønsket hastighet. Utførelsen av anordningen 18 for fjernelse av metall er ikke kritisk og kan f.eks. bestå av en sentrifugalpumpe som er vel kjent i støpeteknikken, et hull i et veggparti av forrådsbeholderen 11, som kan lukkes ved hjelp av en propp og som er egnet til å slippe smeltet magnesium ut eller en øse egnet til overføring av smeltet magnesium fra forrådsbeholderen 11 til en støpedyse eller form (ikke vist).

En transportanordning (ikke vist) kan kombineres med apparatet 10 for kontinuerlig tilførsel av magnesium til smelteanordningen 12. En slik kombinasjon kan anvendes for smelting av magnesium på steder i nærheten av støpeutstyret og betjenes av færre folk enn hittil nødvendig for smelting i ovner som krever en saltflux.

Fig. 2 viser et perspektivriss av en smelteanordning

12a utført med flere hull som strekker seg gjennom veggen. Hullene er lukket eller dekket f.eks. av en sikt eller sil 20a av jern eller stål. En utadrettet flens 28 danner en bæreflate egnet til å holde smelteanordningen 12a på riktig plass i forrådsbeholderen (ikke vist). En skråttstillet fl^te 30 i smelteanordningen 12a kan være anordnet for å lette tilførsel eller fyl-ling av magnesiumskrap i smelteanordningen.

Fig. 3 viser en forrådsbeholder lia anordnet i avstand fra en opphetningsanordning som omfatter en varmekappe 32 og en varmekilde 34. En smelteanordning 12b er løsbart anordnet mellom og i avstand fra de indre veggene av forrådsbeholderen lia. Smelteanordningen 12b er uoppløselig i smeltet magnesium. Rektangulære åpninger som er dekket av metalltrådnett eller sik-ter 20b, strekker seg gjennom tilnærmet vertikale sidevegger og en perforert bunn 36 tillater utstrømning av smeltet magnesium fra smelteanordningen 12b. I det minste én tilførselsanordning 26a for en beskyttelsesgass tillater tilførsel av en egnet gass til apparatet 10a for å redusere eller hindre at oksydasjon av den oppvarmede eller smeltede magnesium forekommer. En flens, 28a tjener til å bære smelteanordningen 12b, mens en nedre flens 38 holder sideveggene av smelteanordningen 12b i avstand fra de indre veggene av digelen lia. Et deksel (ikke vist) for å holde beskyttelsesgassen i kontakt med i det vesentligste hele overflaten av det smeltede magnesium, er fortrinnsvis løsbart anordnet over forrådsdigelen lia og smelteanordningen 12b.

Ved bruk av apparatet som er illustrert på fig. 1, blir magnesium i form av barrer eller avfall fra støpeprosesser f.eks. i permanente former, sandformer eller fortrinnsvis dyse-støping, tilført eller ifylt i smelteanordningen 12 og smeltet ved tilførsel av varme, enten direkte til det faste skrapmetall eller indirekte ved ledning og konveksjon gjennom smeltet magnesium i forrådsbeholderen 11. Det smeltede eller flytende magnesium paserer gjennom sikten 20 ut i forrådsbeholderen 11.

En effektiv mengde av en gass som f.eks. argon, karbondioksyd, nitrogen, svovelheksafluorid, bortetrafluorid og svovel-dioksyd tilføres gjennom rørene 26 for i det vesentligste å dekke hele overflaten av magnesiumsmelten og hindre i alt vesentlig en reaksjon mellom metallet og den omgivende atmosfære. Fortrinnsvis danner gassen en beskyttende film på magnesiumoverflaten. Slike filmdannende gasser er f.eks. karbondioksyd, nitrogen og svovelheksafluorid. Fortrinnsvis anvendes en blanding av en filmdannende gass og luft. En enda mer foretrukket blanding består av omkring 0,01 til omkring 1,0 volum-% svovelheksafluorid og luft.

Det smeltede magnesium fjernes fra forrådsbeholderen

11 ved hjelp av pumpen 18. Fortrinnsvis utføres en slik uttøm-ming av magnesiumet på en slik måte at det oppnås minst mulig forstyrrelse av metalloverflaten og ødeleggelse av den beskyttende film.

Ved bruk av utførelsesformen ifølge fig. 3 gås det frem

i det vesentligste på samme måte som beskrevet i forbindelse med fig. 1.

Metall behandlet på den beskrevne måte er i det vesentligste fri for ikke-metalliske, forurensende partikler; dvs. metallet kan brukes for fremstilling av kommersielle støpestykker uten ytterligere raffinering. Ved den beskrevne fremgangsmåte vil mesteparten av oksyder og ikke-metalliske forurensninger som fjernes fra det smeltede skrapmetall, stige til overflaten og flyte på overflaten av det smeltede magnesium istedefor å samle seg ved bunnen av herden, slik som det er typisk ved smelting av magnesium under anvendelse av en saltflux. Tyngre, utskilte ma-terialer kan fra tid til annen lett fjernes fra bunnen av smelteanordningen på vanlig kjent måte. Flytende forurensninger kan skummes av og fjernes fra overflaten av metallet i smelteanordningen uten å avbryte den kontinuerlige, beskyttende film som dekker overflaten av metallet i forrådsbeholderen.

De følgende eksempler er illustrerende for den beskrevne fremgangsmåte for smelting av magnesium.

Eksempel 1

Magnesiumskrap ble smeltet i en omgivelse fri for saltflux under anvendelse av et apparat i det vesentligste som vist på fig. 1, med en perforert bunnseksjon i smelteanordningen og en opphetningsanordning egnet til å tilføre varme til det ytre av forrådsbeholderen eller digelen istedetfor det på tegningen viste neddyppede opphetningselement. Magnesiumskrap fra dyse-støping inneholdende 9 vekt-% aluminium, 0,15 vekt-% mangan og 0,7 vekt-% sink ble ifylt i den av en sikt omgitte smelteanordning. Skrapmetallet var fremstilt ved dysestøping under anvendelse av et smøremiddel på organisk basis i støpeapparatet. Etter smelting strømmet magnesiumet ut i det smeltede metall i forrådsbeholderen eller digelen ved en temperatur på omkring 704°C. Oppsamlede flytende forurensninger og slam ble fjernet fra smelteanordningen under smelteprosessen. Det smeltede magnesium ble tappet ut fra digelen ved hjelp av en sentrifugalpumpe. I apparatet ble det opprettholdt en beskyttende gassatmosfære under smelteprosessen. Resultatene av det forannevnte forsøk er vist i tabell I og angir at det ble oppnådd en tilfredsstillende metall-produksjon med lite tap av metall.

Eksempel 2 og 3

Barrer fremstilt ved støping av magnesiummetall fremstilt som beskrevet i eksempel 1, ble smeltet påny i det vesentligste som beskrevet i eksempel I, under anvendelse av den beskyttende atmosfære som vist i tabell I. Det ble oppnådd tilfredsstillende resultater.

Eksempel 4

Smeltet magnesium av en tilfredsstillende kvalitet

ble fremstilt med lite tap av metall på en måte som i det vesentligste beskrevet i forbindelse med eksempel 2 og 3, under anvendelse av en ugjennombrutt bunnseksjon i smelteanordningen. For-søksresultatene er angitt i tabell I.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av ikke-metalliske forurensninger fra forurenset magnesium ved smeltning av det forurensede magnesium under en beskyttende gassatmosfære, karakterisert ved at det forurensede magnesium smeltes uten tilsetning av flussmiddel i en smelteanordning med veggpartier som inneholder ett eller flere hull av en slik størrelse og form at de ikke-metalliske forurensninger vil holdes tilbake i smelteanordningen når det smeltede magnesium flyter ut gjennom hullet eller hullene.

2. Apparat til bruk ved utførelse av fremgangsmåten som angitt i krav 1 omfattende en smelteanordning (12) egnet til opptagning av forurenset magnesium og en oppvarmningsanordning (14) egnet til smeltning av det forurensede magnesium, karakterisert ved at smelteanordningen (12) har et veggparti (25) forsynt med ett eller flere hull av en slik form og størrelse at ikke-metalliske forurensninger holdes tilbake i smelteanordningen når det smeltede magnesium flyter ut gjennom hullet eller hullene.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at smelteanordningen (12) er anordnet i en omgivende forrådsbeholder (11) for smeltet magnesium.

4. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at hvert hull har en tilstrekkelig størrelse til å slippe smeltet magnesium gjennom mens partikler av en størrelsesorden ,på over 1,3 mm i diameter holdes tilbake.

5. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at oppvarmningsanordningen (14) er anordnet nedsenket i det smeltede magnesium i forrådsbeholderen (11).