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Title:
OPERATION METHOD OF FURNACE EQUIPMENT FOR MAGNESIUM ALLOYS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/027144
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an operation method of furnace equipment for magnesium alloys, wherein a bath surface is covered with a protection gas containing a sulphur compound. The purpose of this invention is to reduce the production costs and the damage to the environment as well as to ensure a particularly safe operation when handling magnesium liquid baths. To this end, the protection gas consists in a mixture of SO¿2? with an inert gas, wherein the proportion by volumes of SO¿2? is set at a precise value in a range of between 0.3 % and 1.5 %, preferably of between 0.5 % and 1.0 %.

Inventors:
SCHWAIGER HELMUT (AT)
Application Number:
PCT/AT1998/000279
Publication Date:
June 03, 1999
Filing Date:
November 12, 1998
Export Citation:
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Assignee:
TCG UNITECH AG (AT)
SCHWAIGER HELMUT (AT)
International Classes:
C22B9/00; C22B26/22; F27B3/22; F27D7/06; (IPC1-7): C22B26/22; F27B3/22
Domestic Patent References:
WO1996014439A21996-05-17
Foreign References:
DE2018407A11971-02-25
DE4203193A11993-08-12
Other References:
FRUEHLING, J. W. UND HANAWALT, J. D.: "Protetive atmospheres for melting magnesium alloys", MODERN CASTING, AFS TRANSACTIONS, vol. 56, no. 2, August 1969 (1969-08-01), pages 159 - 164, XP002096022
HEFFRON, J. F. UND SAHA, D.: "Practical aspects of using sulphur hexafluoride in fluxless melting of magnesium and its alloys", NORTH AMERICAN DIE CASTING ASSOCIATION, CONFERENCE: 17TH INTERNATIONAL DIE CASTING CONGRESS AND EXPOSITION, vol. 94, no. 2, 18 October 1993 (1993-10-18) - 21 October 1993 (1993-10-21), cleveland, ohio, usa, pages 322 - 329, XP002096023
GJESTLAND, H. ET AL.: "Use of SF6 in the magnesium industry: An environmental challenge", INSTITUTE OF MATERIALS, CONFERENCE: PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERNATIONAL MAGNESIUM CONFERENCE, 10 April 1996 (1996-04-10) - 12 April 1996 (1996-04-12), Manchester, UK, pages 33 - 41, XP002096024
ALEKSANDROVA YU P. UND ROSHCHINA, I. N: "Interaction of magnesium with gases", MET. SCI. HEAT TREAT., vol. 19, no. 3-4, March 1977 (1977-03-01) - April 1977 (1977-04-01), pages 218 - 221, XP002096025
Attorney, Agent or Firm:
Babeluk, Michael (Babeluk - Krause Mariahilfer Gürtel 39/17 Wien, AT)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb von Ofcnanlagcn für Magnesiumlegierungen, bei dem eine Bad oberfläche mit einem Schutzgas abgedeckt wird, das eine Schwefelverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas ein Gemisch von SO2 und einem Inertgas verwendet wird, wobei der Volumsanteil von SO2 genau auf einen Wert eingestellt wird, der in einem Bereich zwischen 0,3 % und 1,5 %, vorzugsweise zwischen 0,5 % und 1,0%liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff ver wendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mi schung von SO, und dem Incrtgas in einem klimatisiertem Raum erfolgt, dessen Tempe ratur oberhalb von 22°C und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25°C und 35°C gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Erzeugung eines Schutzgases für Ofenanlagen für Magnesiumlegierum geii mit einem Vorratsbehältcr (2) für eine Schwefelverbindung, einem Vorratsbchältcr (9) für ein inertgas und cincr Mischeimichtung (21), dadurch gckennzeichnct, daß die Mischeinrichtung (21) zur genauen Durchflußregelung von SO2 und Stickstoff ausge bildet ist und in einem klimatisierten Raum angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der klimatisierte Raum auf einer Temperatur von mehr als 22°C, vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen 25°C und 35°C gehalten wird.
6. Vorrichtung nach einem der oder5,dadurchgekennzeichnet,daßSpüllei4 tungen (10,13,41) undventile zum Spülen der normalerweise SO2führenden Anla genteile vorgesehen sind.
Description:
Verfabren zum Betrieb von Magnesiumlegierungenfür Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Ofenanlagcn fur Magnes- umlegicrungen, bei dem eine Badobcrfläche mit einem Schutzgas abgedeckt wird, das eine Schwefelverbindungenthält.

Bei Anlagen, in denen flüssiges Magnesium vorliegt, müssen besondere Vorkehrungen ge- troffen werden, um den Hinzutritt von Luftsauerstoff zuverlässig zu verhindern, da Magne- sium in flüssigem Zustand extrem brennbar ist. Als ein solches Schutzgas wird beispielsweise SF6 verwendet, das mit dem Magnesium der Schmelze reagiert und eine Schutzschicht ausbildet. die die Schmelze vor dem Hinzutritt von Luftsaucrstoff schützt. Fallweise werden für diesen Zweck auch Gemische aus SF@ und Stickstoff eingesetzt. Da es sich bei SF um ein Trcibhausgas handelt, ist die Verwendung aus Umweltschutzgründcn bcdenklich. Außerdem sind die Kosten fur dieses Gas relativ hoch. istbercitsüberlegtworden,alsSchutzgasSO2cinzusetzen.SO2istr elativko-Alternativdazu stengünstig verfügbar und bildet ebenso wie SF, eine Schutzschicht auf einer Magnesium- schmclze. Der Einsatz von SO, wurde jedoch bisher dadurch verhindert, daß es sich dabei um ein riechendesGashandelt,dasinmittlerenbishöherenKonzentratione nunangenchm gesundheitsschädlich und korrosionsfördernd ist. Beim Einsatz von SO2 in herkömmlicher Weise ist ein Austritt von Gas aus den Öfen oder dergleichen nicht zu vermeiden, der zu einer unzulässigen Belastung der Umgebung fuhrt. Insbesonders werden dabei die MAK-Werte bei weitem überschritten.

Weiters ist es bekannt, Gasgemische aus SO, und getrockneter Luft als Schutzgas für Magne- siumöfcn einzusetzen. Dabei ist es jedoch nicht gelungen, einerseits die toxische und korro- sive Wirkung von SO2 zu kontrollieren und andererscits einen sicheren Ofenbetrieb zu reali- sieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaff'cn, das einerseits eine si- chere Behandlung von Magnesiumschmelzen ermöglicht, das jedoch andererseits eine mög- lichst geringe Umweltbelastung hervorruft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst. daß als Schutzgas ein Gemisch von SO2 und einem Inertgas verwendet wird, wobei der VOlumsanteil von SO genau auf einen Wert eingestellt wird, der in einem Bereich zwischen 0,3 % und 1, 5 %, vorzugsweise zwischen 0, 5 % und 1,0 %, liegt. In überraschender Weise hat sich herausgestellt, daß es im Fall von SO einen kleinen Bereich gibt, in dem einerseits eine ausreichende Schutzwirkung vorhanden ist, jedoch andererseits cine Umweltbelastung weitgehend vcnnicden werden kann. Wesent- lich an der istdieEinstellungeinesgenauenWertesderSO2-Konzen-Erfindung tration im Schutzgas. Da mit schr geringen SO,-Konzentrationen gearbeitet wird, ist cine ex- akte Prozeßführung und das Venneiden von Schwankungen in der Gaszusammensetzung sehr wichtig, um Brände zu vermciden.

Besonders bevorzugt wird als Incrtgas Stickstoff eingesetzt. Stickstoff ist kostengünstig ver- fügbar und nicht einerbesondersbegünstigtenAusführungsvariantedesIn erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Mischung von SO2 und dem Inertgas in einem klimatisiertem Raum erfolgt, dessen Tcmperatur oberhalb von 22°C und vorzugs- weise in einem Bereich zwischen 25°C und 35°C gehalten wird. Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Leistungsdruck > 2 bar eine zufriedenstellende Mischung von SO und Stick- stoff nur ab einer gewissen Mindesttemperatur möglich ist. Außerdem kiinnen durch die Mischung in einem klimatisierten Raum temperaturbedingte Volums-und Druckschwankun- gen der beteiligten Gase sichcr vcnnicdcn werden. Besonders bevorzugt ist eine Temperatur von etwa 30°C.

Weiters betrifft die vorliegendc Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung cilles Schutzgases für Ofenanlagen für Magncsiumlcgicrungen mit cinem Vorratsbehälter für eine Schwefelvcr- bindung, einem Vorratsbehälter für ein Inertgas und einer Mischeinrichtung, Die erfindungs- gemäße Vorrichtung ist dadurcli gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung zur genauen Durchflußrcgelung von SO2 und Stickstoff ausgebildet ist, und in einem klimatisierten Raum angeordnet ist. In einem klimatisierten Raum sind Sicherheitsgaszellen angebracht, die SO2- Flaschen aufnchmcn. Stickstoff wird aus einem üblichen Tank entnommen. Die Mischung von SO2 und Stickstoff erfolgt über elektronische Massendurchflußmesser, die in dem klima- tisierten Raum angcordnct sind. Das so hergestellte Gasgemisch wird zu den entsprechenden Ofenanlagen über undüberörtlicheRegelsystemedemVerbrauchtransportiert angepaßt. Dabei kann cs sich um Schmelzöfen, Warmhalteöfen, Dosieröfen und Masselgieß- bander für Magnesiumlegicrungen handeln.

In den Sichcrhcitsgaszcllen sind SO2-Sensoren angebracht, die bereits auf gcringe SO2-Kon- NachdemeineSO2-Flaschegeleertwordenist,wirddiesesamtdenzentr ationenansprechen, entsprechenden Rohrlcitungcn mit Stickstoff gespült, um eine Gesundheitsgefahr beim Flaschenwechscl auszuschlicßcn. Auf diese Weise kann zuvcrlässig verhindcrt werden, daß dieUmgebunggelangt.SO2in Durcit die gringe SO2-Konzentration des Schutzgases kann eine Umweltbelastung und insbc- sondcrs eine Gcruchsbclästigung auch im Ofcnbcreich sicher vermieden werden, wobei durch das genau eingestellte Mischungsverhältnis ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.

In der Fig. ist das grundsätzliche Schaltungsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.

Mit den unterbrochenen Linien I sind die Bauteile umschricben, die in zwei Sicherheits- schränken angeordnet sind. Gasflaschen 2 dienen als Vorratsbehälter fur Schwefcldioxyd, das über Absperrventile 3 einer Sammellcitung 4 zugeführt wird. Über ein Manometer 5 wird eine Steuerleitung 5a versorgt, die cin Magnetventil 6 ansteuert, Über ein weiteres Absperrventil 7 ist eine Versorgungsleitung 8 für SO2 angeschlossen.

Ein fürStickstofffistüberjeeineLeitung10,einAbsperrventil11und ein9 Rückschlagventil 12 mit der Verteilerleitung 4 in jedem der beiden Sicherlleitssehlänke I ver- bunden, um Stickstoff zur Spülung der Leitungen beim Wechseln der Flaschen 2 zur Verfu- gung zu stellen. Ein Manometer 13 zeigt den Stickstotf-Druck in einer Stickstoff-Hauptlei- tung 16 an. Über Absperrventile 17 und Abgasleitungen 18 stehen die einzelnen Flaschcn 2 mit einer Abgassammelleitung 19 in Verbindung. Die Verteilerleitung 4 wird über eigene Absperrventile 20 in dic Abgassammelleitung 19 entlüftet. Durch die oben beschriebene Schaltung ist es möglich, vor dem Wechseln einer der Flaschen 2 die entsprechenden Lei- tungsabschnitte mit Stickstoff zu spülen, so daß ein Austretcn von SO2 sicher vermieden werden kann.

In dem rechten Abschnitt der Fig. ist die Mischeinrichtung zur Versorgung der einzelnen Ver- braucher dieeinzelnenMischer21grundsätzlichgleichaufgebautsind,istnu rDa einer mit Bezugszcichcn bezeichnet und in der Beschreibung erklärt.

Die einzelnen Mischer 21 werden über eine erste Verteilerleiste 22 mit Stickstoff und über eine zweite Verteilerleiste 23 mit Schwefeldioxyd versorgt. Eine dritte Verteilerleiste 24 client zur Verbindung der Mischer 21 mit der Abgassammelleitung 19. In den einzelnen Mischern 21 sind Absperrventile 25 bzw. 26 vorgeschcn, die mit der Verteilerleiste 22 bzw. 23 verbun- den sind. Manometer 27 bzw. 28 zeigen den Stickstoff- bzw. Schwefeldioxyddruck nach den Absperrventilen 25 bzw. 26 an. Zwischen der Stickstofflcitung und der Schwefeldioxydlei- tung ist ein Absperrventil 29 zur Spülung vorgeschen. dem ein Rückschlagventil 30 nachgc- schaltet ist. Hochgcnauc Mengendurchflußmcsscr 31 für Stickstoff und 32 für Schwefeldi- oxyd dienen zur Einstellung eines genauen Mengenverhältnisses der beiden Gase. Den Men- gcndurchflußmesscrn 31 und 32 sind Filter 33 und 34 vorgeschaltet. Über weitere Absperr- ventile 35 und 36 und ein Rückschlagventil 37 in der Stickstofflcitung werden die Gase in eine Versorgungsleitung 38 zusammengeführt, die mit einem Manometer 39 und einem Ab- sperrventil 40 verschen ist. Eine Spülleitung 41 mit einem Absperrventil 42 dient zur Vermei- dung von Umweltbelastungen bei Wartungsarbeiten oder dgl.

Die gesamte Anordnung, die in der Fig. dargestellt ist, ist erfindungsgemäß in einem klimati- sierten Raum angeordnet, der auf einer Temperatur von etwa 30°C gchalten wird. Auf diese dasMischungsverhältnisderGaseaufeinemgenauvorbestimmtenWert gehaltenWeisekann werden und eine gute Durchmischung gewährleistet werden.

Bei den einzelnen Verbrauchern können nicht dargestellte Mengenregler vorgeschen sein, die jedoch nur die zugeführtc Mcnge (Ics Gasgemisches, nicht aber die Zusammensetzung des Ga- ses beeinflussen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit nicht nur eine Kostenersparnis, sondern auch eine wescntlichc Verringerung der Umweltbelastung und einen besonders sicheren Betrieb beim Umgang mit Magnesiumsclunclzen.