Badabdeckung mit flüssigem Argon oder Stickstoff Gas: SPAL
Bei dem von Carbagas entwickelten SPAL-Verfahren (Surface Protection Carbagas) zum Schützen von geschmolzenem Metall wird mithilfe von kryogenem Gas (flüssiges Argon Gas oder flüssiges Sticktoff Gas) ein Schmelzbad gegenüber der Atmosphäre bzw. Sauerstoff in der Umgebungsluft geschützt.
- Funktionsweise des SPAL-Verfahrens
- Vorteile der kryogenen Argon bzw. Stickstoff Inertisation
- Direkte Gas-Einflüsse der Inertisierung auf Produktqualität, Produktivität und Kosten
- Messbare Vorteile der kryogenen Argon bzw. Stickstoff Inertisation für Ihren Betrieb
- Unsere Komplettlösung: SPAL Badabdeckung für die kryogene Argon bzw. Stickstoff Inertisation
- Simulationsergebnisse: Gegenüberstellung der flüssigen Inertisation versus gasförmigen Inertisation
Das tiefkalte Gas wird so lange verteilt, bis die gesamte Oberfläche des flüssigen Metalls während des Schmelzprozesses und Giessprozesses mit einer Decke aus flüssigem und gasförmigem Gas bedeckt ist.
Ein konstanter Fluss des kryogenen Gases durch einen regulierten Druck wird während des gesamten Schmelzvorgangs des Metalls im Ofen aufrechterhalten, um einen Schutz vor Oxidation zu gewährleisten.
Funktionsweise des SPAL-Verfahrens
Wenn die kryogene Flüssigkeit auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls aufgebracht wird, verdampft das kryogene Gas augenblicklich und bildet eine dünne inerte Barriere zwischen der Metalloberfläche und atmosphärischen Gasen.
Die Umwandlung von kryogenem bzw. flüssigem Gas zum gasförmigen Gas erfolgt mit einer erheblichen Volumenausdehnung. Die Volumenausdehnung (840-mal für Argon, 697-mal für Stickstoff) verdrängt die oxidierenden Gase aus dem Metall und spült die oxidierenden Gase von der Metalloberfläche weg.
Es hat sich gezeigt, dass das kryogene Inertisations- Verfahren allen anderen Gasinertisierungsverfahren überlegen ist.
Vorteile der kryogenen Argon bzw. Stickstoff Inertisation
Die wichtigsten Vorteile für Ihren Betrieb sind folgende:
- Geringe Schlacken- oder Kranzbildung reduziert die Heizzeit und senkt somit auch die Energiekosten. Die Reaktion zwischen Metall und Ofenauskleidung an der Schmelzlinie verringert die Wahrscheinlichkeit der Schlackenbildung. Legierungszusätze werden schnell vom Metall verbraucht und die Schmelztemperaturen können gesenkt werden.
- Ein geringerer Gehalt an gelöstem Sauerstoff sorgt für Fliessfähigkeit und verbessert die Materialeigenschaften. Die Verringerung des gelösten Gases kann den Ausschuss reduzieren, der typischerweise durch Porosität und Nichtbefüllung verursacht wird.
- Schrott und Nacharbeit werden reduziert, da weniger Einschlüsse von feuerfesten Materialien und Reoxidation während des Rührens entstehen.
- Längere Lebensdauer der Ofenauskleidung. Die maximale Lebensdauer der Ofenauskleidung kann sich um das bis zu 3-fache ihrer durchschnittlichen Lebensdauer verlängern. Die Zeit-/Materialeinsparungen sind je nach Giesserei unterschiedlich.
- Verbesserung der Ausbringung von Metall und Zusatzstoffen aufgrund des niedrigeren Sauerstoffpartialdrucks über der Schmelzoberfläche.
- Hervorragende mechanische Eigenschaften mit einer Verringerung von Metallfehlern nach dem Giessen.
Direkte Gas-Einflüsse der Inertisierung auf Produktqualität, Produktivität und Kosten
Produktqualität
- Reduktion von Sauerstoff-Wechselwirkung
- Reduktion von Oxideinschlüssen
- Je nach Einsatzmaterial weniger Nitridbildung
Produktivität
- Legierungsmittel-Ausbringung steigt
- Reduzierter Bedarf an Schlackenbildnern
- Geringere Schlackenmengen zu entsorgen
- Weniger Nacharbeit erforderlich
Wartungskosten
- Kostenersparnis an Ofenauskleidung durch längere Haltbarkeit
- Reduzierte Stillstandszeiten für Neuzustellungen
Messbare Vorteile der kryogenen Argon bzw. Stickstoff Inertisation für Ihren Betrieb
| Inertisierung mit kryogenem Argon oder Stickstoff erhöht die Gussqualität und reduziert Nacharbeiten |
Ca. - 25% weniger Nacharbeit |
| Die SPAL-Technologie erhöht die Lebensdauer der Zustellung. Es werden weniger Schlacke oder Schlackenkränze gebildet. Die Wartungskosten für die Ofenauskleidung werden erheblich gesenkt |
Kostenersparnis im Zusammenhang mit der Auskleidung um bis zu 200% |
| Saubere Schmelzen ermöglichen eine niedrigere Abstichtemperatur. Die Energiekosten sinken direkt |
Ca. - 5% Energiekosten |
| Schmelzprozess-Zeiten verringern sich | Bis zu 10% Produktionssteigerung und Reduktion der Energiekosten |
| Weniger “Low- Density” Einschlüsse in der Schmelze verbessern die mechanischen Eigenschaften |
Bis zu 15% weniger Ausschuss |
| Eine erhöhte Schmelzqualität verringert die notwendige Schlacken- Menge und reduziert die Desoxidationsmittel- Menge |
Simulationsergebnisse: Gegenüberstellung der flüssigen Inertisation versus gasförmigen Inertisation
- Simulationergebnis (Gasförmig): Gas-Einbringung 30 Sekunden ergibt ca. 17% O2 Anteil in der Atmosphäre
- Simulationsergebnis (Flüssig): Gas-Einbringung 30 Sekunden ergibt ca. 1% O2 Anteil in der Atmosphäre
Die Simulation zeigt, dass die flüssige Gas-Einbringung aufgrund der Volumensausdehnung, welche die oxidierenden Gase verdrängt bzw. wegspült, die effizientere Inertisation darstellt.