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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Krätze aus einem Metallherstellungs- oder-verarbeitungsprozess, insbesondere Aluminiumkrätze, welche zur Abtrennung von flüssigen Aluminium gepresst wird.
Verfahren und Vorrichtungen zur Verarbeitung von Krätze, bei welchen noch in der Krätze enthaltenes flüssiges Metall abgetrennt werden soll, sind bekannt und können in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich eine erste mit einer rotierenden Trommel, welche für grössere Mengen von Krätze eingesetzt wird, und eine zweite mit einer Presse, die bereits bei geringen Mengen Krätze wirtschaftlich eingesetzt werden kann.
Bei Verfahren und Vorrichtungen mit einer Presse ist zur Weiterverarbeitung der Krätze ein Behälter für diese Krätze vorgesehen, welcher an seiner Unterseite eine Öffnung zum Abtrennen von flüssigen Metall aufweist. Dieser Behälter wird in eine Presse eingesetzt und die darin enthaltene Kratze mittels eines Pressstempels, dessen Unterseite im wesentlichen an die Innenform des Behälters angepasst ist, gepresst, wobei Flüssigmetall durch die Öffnung abfliessen kann.
Nach Abkühlen der Krätze wird der Pressstempel wieder angehoben und der Behälter zur weiteren Behandlung der Krätze aus der Presse entfernt.
Solche Verfahren und Vorrichtungen mit einer Presse besitzen jedoch den Nachteil, dass die Ausbeute vergleichsweise unzureichend ist, da flüssiges Metall in der Krätze eingeschlossen bleibt und nicht zur Öffnung vordringen kann.
Zur Verbesserung der Ausbeute ist es beispielsweise aus der WO 97/26382 A1 bekannt worden, in dem Behälter für die Krätze mehrere Rippen und mehrere Abtrennöffnungen vorzusehen Der WO 98/20 175 A 1 ist entnehmbar, den Pressstempel durch eine Hydraulik während des Pressvorganges zu verkippen, um die Ausbeute zu erhöhen.
Die DE 196 05 532 A1 beschreibt eine Heiz- und Pressvorrichtung für kleine Mengen von Aluminiumkrätze, deren Temperatur schon unter den Schmelzpunkt des Aluminiums abgesunken ist.
Zum Auspressen der Krätze, die sich in einem eigens dafür vorgesehenen Krätzebehälter befindet, ist ein rotierender Pressstempel vorgesehen. Um die Krätze auf die für das Auspressen erforderliche Temperatur zu bringen, werden der Stempel, der Krätzebehälter und die Kratze elektrisch beheizt.
Die US 4 121 810 A beschreibt eine Vorrichtung zur Trennung von Aluminium und heisser Krätze mittels Rührung. Die Trennung von Aluminium und Heisskrätze erfolgt dabei ohne ein Verdichten bzw. Pressen der Heisskrätze.
Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Trennung von Aluminium und Heisskrätze ist, dass sich mit ihnen nicht moglich ist, eine optimale Ausbeute zu erzielen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, durch Weiterentwicklung dieser bekannten Vorrichtungen und Verfahren eine höhere Ausbeutung zu erzielen. Ferner sollte die verbesserte Vorrichtung einfach und kostengünstig hergestellt und betrieben werden können.
Die oben angeführten Aufgaben werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Krätze vor dem Pressen gerührt wird. Bel einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist demnach vorgesehen, dass sie eine Einrichtung zum Rühren der Kratze vor dem Pressvorgang aufweist.
Durch diese neuartige Rührbewegung vor dem Pressvorgang kann nun erstmals sichergestellt werden, dass tatsächlich das gesamte in dem Behälter vorhandene flüssige Metall zu der Öffnung gelangen und abgetrennt werden kann Weiters kann diese Vorrichtung einfach, kostengünstig hergestellt und betrieben werden
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rühren mittels eines vorzugsweise um eine vertikale Achse rotierenden Rührflügels durchgeführt wird, das heisst, die Einrichtung zum Rühren ein in der Presse angeordneter Rührflügel ist, welcher vorzugsweise um eine vertikale Achse drehbar In der Presse gelagert ist.
Die Unterseite des Rührflügels ist vorzugsweise an die Form des Behälters für die Kratze im Bereich des Bodens und gegebenenfalls die seitliche Berandung des Rührflügels an jene der Seitenwände des Behälters angepasst, um eine gute Rührwirkung zu erzielen. Eine weitere Verbesserung der Wirkung des Rührflügels ergibt sich dadurch, dass dieser In Bezug auf seine Drehachse symmetnsch ausgebildet ist.
Ein ausgezeichnetes Ergebnis liefert das Verfahren insbesondere dann, wenn die Krätze unmittelbar nach dem Rührvorgang gepresst wird.
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens kann dadurch erzielt werden, dass die Krätze während des Pressens und gegebenenfalls danach gekühlt wird, da hierdurch die Temperatur des
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gerührten Kratzerestes möglichst rasch unter den Oxidationspunkt des Aluminiums gesenkt und der Aluminiumverlust minimiert werden kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass dieses Kühlen mittels einer Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, sehr gute Ergebnisse liefert. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Kühlung besteht darin, dass die Kühlflüssigkeit durch den Pressstempel geführt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass das Rühren, Pressen und Kühlen mittels einer einzigen integrierten Vorrichtung durchgeführt wird, welche zumindest einen Behälter für die Krätze, eine Presse mit einem gekühlten Pressstempel und einem Rührflügel aufweist, wobei die Krätze beim Rühren und Pressen in ein und demselben Behälter verbleibt Dadurch sind eine kompakte Anordnung und eine rasche Durchführung des Verfahrens möglich.
Eine weitere Verbesserung bei der Form und Handhabung des Endproduktes ergibt sich dadurch, dass der Rührflügel beim Pressvorgang in eine Position gebracht wird, bei welcher er als eine Rippe zur Teilung der gepressten Krätze verwendet wird. Zu diesem Zweck ist der Rührflügel unmittelbar unterhalb des Pressstempels der Presse vorgesehen und mit diesem Pressstempel in Pressrichtung bewegbar angeordnet. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Pressstempel konzentrisch zu der Drehachse des Rührflügels ausgebildet ist und die obere Berandung des Rührflügels und die untere Berandung des Pressstempels miteinander fluchtend ausgebildet sind.
Damit kann die Krätze ohne weitere Hilfsmittel, wie etwa Rippen in dem Pressstempel oder dem Behälter beim Pressvorgang in eine Anzahl von zumindest zwei Teilabschnitten unterteilt werden.
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens in Hinblick auf die Qualität der Krätze kann dadurch erzielt werden, dass vor dem Rühren der Behälter für die Krätze im wesentlichen luftdicht abgeschlossen und in dem Behälter befindliche Luft abgesaugt wird. Darüber hinaus kann die abgesaugte Luft zumindest teilweise durch Stickstoff oder ein Inertgas ersetzt werden, was zusätzlich die Bildung von Aluminiumoxid verhindert.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung bzw. eines zugehörigen Verfahrens für Aluminiumkrätze, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Teilschrittes des erfindungsgemässen
Verfahrens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Teilschrittes des erfindungsgemässen
Verfahrens und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines dritten Teilschrittes des erfindungsgemässen
Verfahrens.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, die Aluminiumkrätze zu rühren, zu kühlen und zu verdichten.
Die Vorrichtung 1 weist eine rahmenförmige Stahlkonstruktion 2 auf, in welcher eine Aufnahmevorrichtung für einen Behälter 4 für heisse Aluminiumkratze vorgesehen ist Der Behälter 4 weist eine zentrale Öffnung 5 auf, durch welche das in dem Behälter enthaltene flüssige Aluminium in eine darunter angeordnete Wanne 6 abfliessen kann.
Oberhalb des Behälters 4 ist eine absenk- und anhebbare Abdeckhaube 7 zum luftdichten Verschliessen des Behälters 4 vorgesehen. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, wird die Haube 7 zu diesem Zweck unmittelbar auf die Berandung des Behälters 4 aufgesetzt In der Abdeckhaube ist eine (nicht dargestellte) Filteranlage zum Absaugen und Filtern der in dem Behälter befindlichen Luft vorgesehen. Das Anheben und Absenken der Abdeckhaube erfolgt über Rollen 8a, 8b, 8c, 8d, die an der Stahlkonstruktion 2'angeordnet und entlang des Rahmens 2 verfahrbar sind.
Oberhalb der Abdeckhaube 7 sind übereinander zwei Lager für die Welle 9 eines Pressstempels 10 vorgesehen, welcher durch eine an dem Rahmen 2 abgestützte Hydraulik 12 anheb- und absenkbar ist. Der Pressstempel 10 ist unterhalb der Abdeckhaube 7 angeordnet und kann sich darin auf und ab bewegen. Die Unterseite des Pressstempels 10 ist im wesentlichen an die Innenform des Behälters 4 angepasst. Weiters ist der Pressstempel 10 mit einer nicht näher dargestell- ten Kühlung, vorzugsweise einer Flüssigkeitskühlung, z.B. eine Wasserkühlung, versehen.
Unmittelbar unterhalb des Pressstempels 10 ist ein Rührflügel 11 angeordnet, welcher um eine
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vertikale Achse, welche mit der Achse der Welle 9 identisch ist, drehbar ist. Für diese Drehbewegung ist ein (nicht dargestellter) Antrieb vorgesehen, welcher an einem Rohr 9'wirkt, das an der Stahlkonstruktion 2'an zwei übereinander angeordneten Lagern gelagert ist. Die Unterseite des Rührflügels 11 ist symmetrisch zu dieser Achse und an die innenform des Behälters 4 komplemen- tär angepasst, wogegen die im wesentlichen parallel verlaufende Oberseite des Rührflügels 11 an die Form der Unterseite des Pressstempels 10 komplementär angepasst ist.
Daraus ergibt sich, dass sowohl der Pressstempel 10 als auch der Behälter 4 in einem Horizontalschnitt krelsförmig konzentrisch aufgebaut sind. Im vorliegenden Fall entspricht diese Form des Pressstempels 10 und des Behälters 4 im wesentlichen einer Kugelkalotte. Jedoch sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch alle anderen geeigneten Formen möglich, z. B. kegel- oder kegelstumpfförmige u
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Um alle Verfahrensschritte, Rühren, Pressen, Kühlen mit einem Aggregat durchzuführen, wurde die oben beschriebene Vorrichtung 1 entwickelt. Das Rühren erfolgt über den integrierten Rührflügel 11, die Kühlung und Verdichtung erfolgt über den Pressstempel 10. Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert.
Ein mit heisser Krätze gefüllter Behälter wird mittels eines Gabelstaplers in die Halterung der Aufnahmevomchtung 3 der Vorrichtung 1 gestellt und die am Krätzebehälterboden befindliche Öffnung 5 für den Flüssigmetallblass mit einer Stange geöffnet. Unterhalb der Aufnahmevorrichtung 3 befindet sich die Wanne 6 für das Auffangen des Flüssigaluminiums.
Durch Betätigung eines Bedienungsknopfes senkt sich die in sich teleskopartig verschiebbare Abdeckhaube 7 und Schutzvorrichtung zusammen mit der Rühr-Presseinheit 10,11, bestehend aus Rührflügel 11 und Pressstempel 10, auf dem Heisskratzebehéílter 4 und schliesst luftdicht und formschlüssig mit diesem ab. Die Abdeckhaube 7 liegt mit ihrem Eigengewicht auf dem Heiss- krätzebehälter 4 auf. (Fig. 2)
Sobald die Abdeckhaube 7 aufliegt, beginnt eine (nicht dargestellte) kleine Filteranlage zu arbeiten und saugt die Luft durch den Ringspalt, der sich in der verfahrbaren Abdeckhaube befindet, in den Innenraum der Rühr-Presseinheit 11,10 zu einem Filter. Der direkte Kontakt LuftHeisskrätze wird dabei vermieden.
Die sich stark erwärmende Luft wird jedoch aus dem Innenraum der Abdeckhaube 7 abgesaugt und ein leichter Unterdruck erzeugt, sodass weder Rauch oder Staub entweichen können.
Zu diesem sind der Oberteil der in sich verschiebbaren Abdeckhaube 7 und die rohrförmige Welle 9'des Rührflügels an einer vertikal verfahrbaren, mit den Laufrollen 8a, 8b, 8c, 8d ausgestatteten Stahlkonstruktion 2'befestigt, die auch der zweifachen Lagerung der Welle 9 für den Pressstempel 10 dient. Die Vertikalbewegung dieser Stahlkonstruktion 2'wird mit zwei Hydraulikzylindern 12', die fix am Grundrahmen befestigt sind, bewerkstelligt. Der (nicht dargestellte) Antneb für die Drehbewegung des Rührflügels 11 ist ebenso auf der vertikal verfahrbaren Stahlkonstruktion 2'montiert.
Sobald die Abdeckhaube 7 formschlüssig am Behälter 4 aufsitzt, stoppt die Vertikalbewegung der Rühr-Presseinheit 11, 10. Der Pressstempel 10 verbleibt in dieser Ruheposition, der Rührflügel 11 beginnt sich zu drehen und arbeitet sich schraubenförmig in die heisse Krätze hinein und bringt so das Flüssigaluminium zum Auslaufen. (Fig. 3) Nach einer über ein Zeitrelais einstellbaren Zeit wird der Rührflügel 11 wieder angehoben, bis er am Pressstempel 10 anliegt. Der Antrieb für die Drehbewegung des Rührflügels 11 schaltet sich dabei automatisch ein. Die über die Rollen 8a, 8b, 8c, 8d verfahrbare Stahlkonstruktion 2'fährt beim Rührvorgang noch weiter nach unten und drückt den drehenden Rührflügel 11 in die heisse Krätze hinein.
(Fig. 3) Nach Ablauf der voreingestellten Zeit fährt die Stahlkonstruktion 2'mit dem Rührflugel 11 wieder nach oben, bis dieser am Pressstempel 10 anliegt Die Abdeckhaube 7 Ist nach wie vor geschlossen. Sobald der hochgezogene Rührflügel am Pressstempel 10 anliegt, beginnt sich die kombinierte Rühr-Presseinheit 10,11 in die heisse Kratze zu senken und verdichtet diese bis zum Erreichen des maximalen Pressdruckes (Fig. 4) Die entstandene Krätze-Kugelkalotte hat mindestens eine Wandstarke, die der Höhe des Rührflügels 11 entspricht und wird durch den Rührflügel 11 je nach Behälterfüllung in zwei Hälften geteilt, oder zumindest mit einer Einkerbung versehen.
Nach Ablauf einer voreingestellten Zeit, d. h. nach erfolgreich abgeschlossener Verdichtung und Kühlung wird der kombinierte Rühr-Pressstempel 11,10 in die Ausgangslage angehoben, die Filteranlage wird automatisch abgestellt der Pressstempel 10 aber noch weiter gekühlt. Der obige Vorgang erfolgt in der Praxis dadurch, dass
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sobald der Rührflügel 11 am Pressstempel 10 anliegt, sich der Antrieb für die Drehbewegung abschaltet und die verfahrbare Stahlkonstruktion 2', angetrieben durch die beiden Hydraulikzylinder 12', sich gemeinsam mit dem Pressstempel 10 nach unten bewegt. Der Hydraulikzylinder 12 für den Pressstempel 10 ist an einem Querhaupt über der verfahrbaren Stahlkonstruktion 2'an dem Rahmen 2 fest gelagert.
Sobald die voreingestellte Zeit abgelaufen ist, wird die Stahlkonstruktion 2' und der Pressstempel 10 gemeinsam von den drei Hydraulikzylindern 12, 12'in die oberste Position bewegt. Dabei wird auch der untere Teil der in sich verschiebbaren Abdeckhaube 7 mit nach oben gehoben.
Der Zyklus für einen Behälter 4 ist somit beendet, der behandelte Krätzebehätter kann mittels Stapler entfernt werden, die Anlage ist für einen weiteren Heisskrätzebehäiter bereit.
Der aus warmebeständigem Material bestehende Pressstempel 10 ist innen mit Kühlkanälen versehen, in denen das wärmeabführende Kühimedium zirkuliert und somit den Stempel 10 und die an dem Stempel 10 anliegende Krätze kühlt. Um einen ausreichenden Kühleffekt zu erreichen, muss der Stempel 10 eine einstellbare Zeit in der heissen Krätze eingetaucht belieben. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert solange im Kreislauf, bis eine gewisse, einstellbare Temperatur nach Durchlauf des Pressstempels 10 erreicht ist. Die Zuleitung des Kühlmediums erfolgt über die Welle 9 des Pressstempels 10.
Das Kühlmedium kann Wasser, aber auch ein anderes Medium sein, das in einer eigenen Kühlvorrichtung rückgekühlt oder an die Umgebung abgelassen wird.