Magnesium melt protection by covering gas

• Autorzy: Holtzer M. , Bobrowski A.

Warianty tytułu

PL

Gazy stosowane do ochrony ciekłego magnezu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The protection of liquid light metals from oxidation is a major issue in recycling and melting processes in the light metal industry. The protection of liquid magnesium surface was carried out by using salts, alloying elements, inert gases or reactive gas mixture. Salt based protection is still the most widely used technology in the recycling of magnesium, but gases are more frequently used in magnesium casting industry. Protecting the molten metal under a blanket of an inert gas such as argon or helium is dangerous, because no protective layer is formed on the melt surface and metal is free to evaporate, resulting in safety hazards when furnace ambience is exposed to air due to a violent reaction. The disadvantages of these methods have been partially overcome by using reactive gas system, in which a chemical reaction between a gas and the molten metal produces a thin protective film on the surface of the melt. Reactive gases like SF₆ or SO₂ do not meet environmental standards due to their extremely high global warming potential or toxicity. Therefore the alternative covering gases for magnesium melting are of big interest. Gas mixtures containing HFC-134a, Novec 612, BF₃ (Magshield system) and solid C0₂ have been successfully tested in the world.

PL

W procesach recyklingu i topienia metali lekkich (magnezu, aluminium) głównym problemem jest ochrona kąpieli metalowej przed utlenianiem. Do ochrony powierzchni kąpieli ciekłego magnezu stosuje się specjalne sole, dodatek pierwiastków stopowych, gazy obojętne lub gazy reaktywne. Sole ochronne stosowane są głównie w procesach recyklingu magnezu, natomiast gazy są wykorzystywane w technologiach wykonywania odlewów. Stosowanie jako atmosfery ochronne gazów obojętnych takich jak argon lub hel nie jest wskazane, ponieważ nie tworzą one warstewki ochronnej na powierzchni kąpieli, co powoduje znaczne parowanie ciekłego metalu. Tych wad nie posiadają atmosfery ochronne utworzone z mieszanek gazów reaktywnych, które reagują z ciekłym metalem tworząc na powierzchni kąpieli cienką i szczelną warstewkę ochronną. W tym celu stosuje się głównie gazy SF₆ i SO₂. Jednak gazy te nie spełniają wymagań w zakresie ochrony środowiska ze względu na ich wysoki potencjał globalnego ocieplenia oraz toksyczność. Dlatego też od dłuższego czasu prowadzone są prace nad doborem odpowiedniego gazu ochronnego dla procesów topienia i odlewania magnezu i jego stopów, który równocześnie byłby przyjazny dla środowiska. Na świecie prowadzone są próby, już nawet w warunkach przemysłowych, z mieszankami gazów ochronnych zawierającymi: HFC-134a, Novec 612, BF_{2 oraz stały CO2}.

Słowa kluczowe

EN

liquid magnesium; protective atmosphere; oxidation

PL

magnez ciekły; atmosfera ochronna; utlenianie

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 8, iss. 1 spec.
• Strony: 131--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Holtzer M.

• Department of Engineering of Foundry Processes, Faculty of Foundry Engineering, AGH - University of Science and Technology, Reymonta 23 Str., 30-059 Cracow, Poland

autor

Bobrowski A.

• Department of Engineering of Foundry Processes, Faculty of Foundry Engineering, AGH - University of Science and Technology, Reymonta 23 Str., 30-059 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] P. Biedenkopf: Advanced Recycling and Environment Friendly Protection of Light Metals. Proceedings of the 2nd International Light Metals Technology Conference (2005).
• [2] Modern Casting, December (2007) 22-23.
• [3] Y.N. Kablov, I. Yu. Mukhina, V.A. Korchagina: Additive Materials for Molding Sands Used in Magnesium Alloy Casting. Lit. Proizvodstvo, No 5 (2007) 15-18.
• [4] Reimers H.A.: Method for Inhibiting the Oxidation of Readily Oxidizable Metals. US Patent 1,972,317, September 4 (1934).
• [5] V. Revankar, P. Baker, A.H. Schultz, H. Brandt: A Replacement for SF6: The MagShield System. 5th annual World Magnesium Conference, May 21-23 (2000), Vancouver; International Magnesium Association 51-55.
• [6] G. Schindelbacher, H. Rockenschaub, A. Sigmund, P. Wohlmuth: Effektivitat und Schutzwirkung von verschiedenen Gasgemischen bei Magnesiumschmelzen. Giesserei-Rundschau 50 (2003) 62-65.
• [7] Reference Document on Best Available Techniques in the Smitheries and Foundries Industry, May (2005) European Commission. European Integrated Pollution Prevention and Control Bureau Sevilla. httn://einpcb.jrc.es.
• [8] C. Cingi, J. Vainola, J. Orkas: Mold-metal reactions in investment cast AZ91E magnesium alloy. Giessereiforschung 58 No 1 (2006) 2-10.
• [9] S. Bartos, J. Marks, R. Kantamaneni, C. Laush: Measured SF6 Emissions from Magnesium Die Casting Operations. Paper presented at the 132ND TMS Annual Meeting, March 2-6 (2003) San Diego, California.
• [10] Kam Shau Chan, S.C. Erickson, J.E. Hillis: The Impact of Carrier Gas Selection on S02 and SF6 Melt Protection in a Simulated Magnesium Dosing Fumace. 4th International Conference on SF6 and the Environment.
• [11] D.S. Milbrath: Development of “3M Novec 612” Magnesium Protection Fluid. International Conference on SF6 and the Environment. December 1-3 (2004).
• [12] J. Hamisch, W. Schwarz: Cost and Impact on emissions of Potential Regulatory Framework for Reduction Emissions of Hydrofluorocarbons, Perfluorocarbons and Sulphur Hexafluoride. Ecofys Gmbh, Óko-Recherche, B4- 3040/2002/336380/M AR/E 1.
• [13] N.J. Ricketts, S. P. Cashion: Hydrofluorocarbons as a Replacement for Sulphur Hexafluoride in Magnesium Processing. Magnesium Technology 2001, The Minerals, Metals & Materials Society, (2001) 31-36.
• [14] Cashion S.P., Ricketts N.J, Forst M.T., Kom C: CRC for Cast Metals Manufacturing (CAST). The Protection of Molten Magnesium and its Alloys during Diecasting. Paper delivered to 8th Annual IMA Seminar on Magnesium in Automative Application. Aalen, Germany, June (2000) 12-19.
• [15] A. Karger, P. Biedenkopf, M. Schaper: Eine Innovative Methode zum Abdecken von Magnesiumschmelzen mit festem C02. Giesserei 93, No4 (2006) 72-76.