AT523521B1 - Auffanggrube zur Aufnahme von Metallschmelze und Kühlwasser - Google Patents

Abstract

Eine Auffanggrube (11) zur Aufnahme von Metallschmelze und Kühlwasser weist eine aus körnigem Schüttmaterial aufgebaute Drainage auf, wobei Kammern zur Aufnahme der Metallschmelze vorgesehen sind. Diese Kammern weisen eine Begrenzung im Bodenbereich und auch eine seitliche Begrenzung auf, wobei die Begrenzung im Bodenbereich und zumindest der untere Teil der seitlichen Begrenzung durch ein Basiselement (21) aus feuerfestem Material gebildet ist. Erfindungsgemäß ist das Basiselement (21) aus einem gasdurchlässigen Material, insbesondere aus Schaumkeramik, gebildet. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind auf das Basiselement (21) ein oder mehrere Standardelemente (22) brunnenringartig aufgesetzt, wobei auch die Standardelemente (22) aus Schaumkeramik bestehen können. Solche Kammern sind auch beim Eindringen von Metallschmelze formstabil, sodass der Bereich (14) zwischen den Kammern und den Wänden der Auffanggrube (11) sowie gegebenenfalls auch der Bereich (13) zwischen den Kammern mit losem Schüttmaterial, z.B. mit Schotter, ausgefüllt werden kann. Wenn das Basiselement (21) im Bodenbereich geschlossen ist, kann auch der Bereich unterhalb der Kammern mit Schotter ausgefüllt sein.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auffanggrube zur Aufnahme von Metallschmelze und Kühlwasser beim Auftreten von Gebrechen an Metallschmelzeinrichtungen oder Metallwarmhalteeinrichtungen, welche Auffanggrube eine aus körnigem Schüttmaterial aufgebaute Drainage aufweist, wobei Kammern zur Aufnahme der Metallschmelze vorgesehen sind, die eine Begrenzung im Bodenbereich und auch eine seitliche Begrenzung aufweisen, wobei die Begrenzung im Bodenbereich und zumindest der untere Teil der seitlichen Begrenzung durch ein Basiselement aus feuerfestem Material gebildet ist.

[0002] Wassergekühlte Schmelz- und Warmhalteöfen in der Gießerei müssen mit so genannten Notauffanggruben ausgestattet sein, um im Falle eines Gebrechens an der Schmelzanlage die austretende Schmelze sicher aufzunehmen. Dabei kann es sich um Mengen bis etwa 150 t und Temperaturen bis 1.700°C handeln. Daher müssen derartige Auffanggruben hoch feuerfest ausgekleidet sein. Sie müssen außerdem in mehrere Kammern (bis ca. 7 tje Kammer) unterteilt sein, damit nach dem Unfall das in jeder Kammer erstarrte Metall einzeln mit einem Kran aus der Auffanggrube herausgehoben werden kann.

[0003] Zum Schutz gegenüber möglichen Explosionen beim Aufeinandertreffen von Schmelze und Wasser müssen Notauffanggruben trocken sein, bzw. es muss jeder Kontakt zwischen der Schmelze und eventuell auftretender Feuchtigkeit auf geeignete Art und Weise verhindert werden. Bei einem Unfall muss man aber mit der Möglichkeit rechnen, dass zuerst Kühlwasser aus dem Ofen austritt und danach die Metallschmelze.

[0004] Der VDG (Verein Deutscher Gießereifachleute) hat dies erkannt und im Merkblatt S80, August 2007 (siehe https://www.bdguss.de/fileadmin/content_bdguss/Der_BDG/Richtlinien/S_080.pdf) die Ausrüstung und Beschaffenheit von Notauffanggruben in der Gießerei festgehalten. Gemäß Bild 1 im Anhang dieser Veröffentlichung wird auf den Ortbeton, der den Boden der Auffanggrube bildet, zunächst Gefällebeton, der in Richtung zu Wasserablauföffnungen geneigt ist, aufgebracht, darauf kommt eine Siebkiesschicht und darüber granulierte Kupolofenschlacke. Kupolofenschlacke ist sehr porös und leitet daher Wasser und Wasserdampf gut in die Siebkiesschicht ab. Andererseits sintert Kupolofenschlacke, wenn sie mit Metallschmelze in Kontakt kommt, sofort, sodass sie dicht wird und verhindert, dass die Metallschmelze bis in die Siebkiesschicht vordringt. Damit diese Abdichtung tatsächlich stattfindet, muss ein Aufschwimmen der Kupolofenschlacke im flüssigen Metall verhindert werden. Aus diesem Grund werden auf die Kupolofenschlacke Lochplatten gelegt, die in der Praxis aus Tongrafit bestehen. Auf diese Lochplatten werden dann Trennwände aus Schamottsteinen aufgemauert, um die einzelnen Kammern zu bilden.

[0005] Nachteilig bei dieser Lösung ist einerseits der hohe Arbeitsaufwand vor Ort bei der Herstellung, andererseits hat sich gezeigt, dass nach einiger Zeit durch die in Metallschmelzbetrieben vorherrschenden rauen Umgebungsbedingungen die Wasserdurchlässigkeit einer solchen aus lose aufgeschütteter Kupolofenschlacke gebildeten Drainageschicht eine starke Verminderung erfährt. Es treten im Bereich solcher Auffanggruben häufig Vibrationen und Stöße auf, welche eine Nachverdichtung des geschütteten Schlackenmaterials herbeiführen, wobei es zu einem Zusetzen der zwischen größeren Schlackenkörnern gebildeten Kanäle durch in der Schlacke vorhandenes Feinmaterial kommt, und es entsteht auch durch Stöße und Vibrationen aus größeren Schlackenkörnern weiteres Feinmaterial, welches das erwähnte Zusetzen bzw. Verstopfen der für den Wasserablauf erforderlichen Kanäle vermehrt bzw. verstärkt; es wird solcherart der Wasserablauf durch die Drainageschicht stark vermindert, weil anstelle eines Durchlaufs des Wassers durch Kanäle zwischen größeren Schlackenkörnern immer mehr nur ein Durchsickern des Wassers durch die Poren des Schlackenmaterials stattfindet, was nicht nur den Nachteil hat, dass das Wasser die Drainageschicht verhältnismäßig langsam passiert, sondern auch den Nachteil, dass verhältnismäßig große Mengen an Wasser in der Drainageschicht gespeichert werden, welche die Drainageschicht nur sehr langsam verlassen; das erwähnte Zusetzen bzw. Verschließen der anfänglich in der Drainageschicht zwischen den größeren Schlackenkörnern befindlichen Ka-

näle durch Feinmaterial und das Nachverdichten des Schlackenmaterials wird durch Wasser, welches in vielen Einsatzbereichen bzw. Betrieben häufig in solche Aufnahmegruben gerät, noch in nachteiliger Weise intensiviert, So dass die vorerwähnte Abnahme der Wasserdurchlässigkeit der Drainageschicht schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit beobachtet werden kann. Eine solche Abnahme der Durchlässigkeit der Drainageschicht beeinträchtigt ebenso wie die Zunahme der in der Drainageschicht gespeicherten Wassermenge die Sicherheitsfunktion einer derartigen Auffanggrube beträchtlich, weil in der Drainageschicht vorhandenes Wasser beim Auftreffen von schmelzflüssigem Metall auf die Drainageschicht durch Dampfbildung zu explosionsartigen Erscheinungen führen kann.

[0006] Ein Auswechseln solch einer bei bekannten Auffanggruben vorgesehenen Schicht aus Kupolofenschlacke, wenn deren Wasserdurchlässigkeit abgenommen hat, ist kompliziert und arbeitsaufwändig, weil sie mit Lochplatten abgedeckt ist, auf denen Trennwände aus Schamottesteinen errichtet wurden. Es müssen also diese Wände abgebaut und die Lochplatten entfernt werden, damit die Schicht aus Kupolofenschlacke getauscht werden kann. Danach müssen die Lochplatten wieder aufgelegt und die Trennwände neu errichtet werden.

[0007] Eine Vereinfachung bringt die Lösung, die in der gattungsbildenden WO 91/10872 beschrieben ist. Gemäß dieser Schrift werden auf die Schicht aus feinkörnig granulierter Kupolofenschlacke Wannen mit hochgezogenen Seitenwänden aufgestellt, in denen senkrechte Trennwände vorgesehen sind, die den Wannenraum unterteilen, sodass die Kammern zur Aufnahme der Metallschmelze gebildet werden. Diese Wannen bilden daher die sowohl Begrenzung der Kammern im Bodenbereich und auch die gesamte seitliche Begrenzung der Kammern.

[0008] Diese Wannen ersetzen die oben genannten Lochplatten und die darauf aufgestellten Trennwände aus Schamottesteinen. Diese Wannen können vorgefertigt und zur Auffanggrube transportiert werden, sodass sie dort nur noch auf die Schicht aus Kupolofenschlacke aufgestellt werden müssen.

[0009] Als Material für die Wannen sind Feuerfestbeton, Feuerfestkeramik oder Schamotte genannt, also Materialien, die nur wenig porös sind und somit Wasser nur schlecht ableiten können. Sie sind außerdem praktisch gasundurchlässig, die Gasdurchlässigkeitszahl Gd ist etwa 1. Da sich Luft und Sattdampf unter Normalbedingungen gleich verhalten, bedeutet das, dass Wasserdampf nicht durch Schamotte entweichen kann.

[0010] Anmerkung: Die Gasdurchlässigkeitszahl (Gd) gibt an, wieviel cm? Gas bei einem Überdruck von 1 mbar in einer Minute durch den Prüfkörper strömt. Der Prüfkörper hat üblicher Weise einen Durchmesser von 5 cm und eine Höhe von ebenfalls 5 cm.

[0011] Daher sind im Boden der Wannen Löcher vorgesehen, sodass Wasser in die Schicht aus Kupolofenschlacke abfließen kann. Wenn somit Wasser in die Wannen eindringt, dann wird dieses durch die Löcher im Boden in die Schicht aus Kupolofenschlacke abgeleitet und von dieser weiter bis zu einem Ablauf drainagiert. Gelangt jedoch flüssiges Eisen in die Wannen, gelangt dieses durch die Löcher zwar auch bis zur Kupolofenschlacke, aber diese sintert auf Grund der Hitze und wird daher dicht, sodass das flüssige Eisen nicht weiter abgeleitet wird.

[0012] Allerdings tritt das oben genannte Problem der Verdichtung der Kupolofenschlacke in relativ kurzer Zeit auch hier auf. Der Tausch der Kupolofenschlacke ist zwar etwas einfacher durchzuführen, weil nur die Wannen herausgehoben und nach dem Tausch der Kupolofenschlacke wieder eingesetzt werden müssen, aber auch hier kommt es zu einer längeren Betriebsunterbrechung.

[0013] Dieses Problem wurde in WO 92/18268 erkannt, und als Abhilfe wurde gemäß dieser Schrift vorgeschlagen, dass die Körner des Schlackengranulats, welche die Drainageschicht bilden, mit einem Bindemittel, vorzugsweise Tonerdeschmelzzement, untereinander verbunden sind, wobei die zwischen diesen Körnern vorliegenden, eine Vielzahl von Kleinkanälen bildenden Zwischenräume erhalten bleiben. Solch ein Material fällt unter den Begriff "Schaumkeramik". Vorzugsweise enthält diese Masse auch bei Erhitzung expandierende Kieselsäure, vorzugsweise Rohperlit.

[0014] Durch die Fixierung der in der die Drainageschicht bildenden Masse enthaltenen Körner des Schlackengranulats aneinander ist das Entstehen einer Nachverdichtung der Drainageschicht durch äußere Einflüsse und ebenso ein Verschließen der zwischen den Körnern der Drainageschicht vorliegenden kleinen Kanäle, durch die das Wasser abfließen kann, durch einen Feinmaterialanteil weitgehend hintangehalten, selbst wenn immer wieder Wasser auf die Drainageschicht gelangt, und damit eine gewisse Schwemmwirkung auf die Körner des die Drainageschicht bildenden Materials ausgeübt wird.

[0015] Gemäß dieser Schrift (siehe Fig. 5 und 6) wird solch eine Drainageschicht auf Bodenplatten aufgebracht. Auch unterhalb der Bodenplatten befindet sich eine Schicht aus diesem Drainagematerial. Zur Unterteilung der Auffanggrube werden auf diese Drainageschicht Rohre aus Lochblech lotrecht stehend mit Abstand nebeneinander aufgestellt. Der Zwischenraum zwischen den Rohren wird mit Drainageschichtmasse gefüllt. Die Rohre sind oben mit Deckeln aus Metallblech, in denen Lüftungsöffnungen angeordnet sind, abgedeckt. Durch die Löcher der Lochblechrohre erfährt das Drainagematerial im Zwischenraum eine ständige Durchlüftung und Trocknung. Fließt Metallschmelze in den Aufnahmeteil der Auffanggrube, schmelzen die Deckel, und die Schmelze gelangt in die durch die Rohre gebildeten Kammern, wo sie erstarrt. Auch die Rohre schmelzen dabei, sodass die Schmelze in direkten Kontakt mit dem Drainagematerial zwischen den Rohren gelangt. Dieses Material muss daher formstabil sein, um ein Kollabieren der Kammern zu verhindern, was bei der gemäß dieser Schrift vorgesehenen Schaumkeramik der Fall ist.

[0016] Nachteilig an dieser Lösung sind drei Punkte:

[0017] ° Es ist bereits bei der Herstellung aufwändig, das Drainagematerial vor Ort einzubringen.

[0018] * Nach dem Erstarren der Schmelze sind die einzelnen Blöcke praktisch einbetoniert und das Entfernen ist dementsprechend aufwändig. Erleichtern kann man diese Arbeit mit konischen Wänden der einzelnen Kammern, bzw. mit entsprechenden Entnahmehaken, die im Block verankert und eingeschmolzen sind und somit das Herausziehen mittels Hebezeugen ermöglichen. Meist benötigt man dennoch schweres Stemmwerkzeug sowie Sauerstofflanzen und einen Kran.

[0019] * Nach einem Unfall, bei dem Metallschmelze in die Auffanggrube gelangt ist, muss auch das gesamte Drainagematerial entfernt werden, weil es infolge der Metallschmelze an der Oberfläche gesintert ist und somit keine Feuchtigkeit mehr ableiten kann.

[0020] Eine ähnliche Lösung ist in Bild 2 des Anhangs des erwähnten VDG-Merkblatts beschrieben: Auf den Ortbeton, der den Boden der Auffanggrube bildet, wird zunächst Gefällebeton, der in Richtung zu Wasserablauföffnungen geneigt ist, aufgebracht, darauf kommt dann eine Schicht aus Schaumkeramik. Auf diese Schicht werden Bodenplatten aus Feuerfestkeramik verlegt. Diese Bodenplatten haben Füße, sodass ein hinterlüfteter Raum unter den Bodenplatten frei bleibt. Auf diesen Bodenplatten werden Trennwände aus Schaumkeramik errichtet, und der Bereich der Bodenplatten zwischen den Trennwänden wird wiederum mit Schaumkeramik bedeckt. Es ist offensichtlich, dass diese Lösung noch aufwändiger ist, weil für die Trennwände Schalungen notwendig sind.

[0021] Vermutlich wegen dieser Kostennachteile ist vor allem in Nordamerika und Asien, aber auch in einem Teil von Europa - entgegen dem Merkblatt des VDG und entgegen besseren Wissens - eine weit verbreitete Ausführung für Notauffanggruben wie folgt ("Auffanggrube mit Fässern"):

[0022] In eine entsprechend dem Ofenvolumen dimensionierte Grube mit betonierten Umgebungswänden inkl. Boden (mit und ohne Ablauf für anfallendes Kühlwasser) werden herkömmliche 200 | Blechfässer auf eine Zwischenlage aus Formsand und Schotter gestellt, wobei der Boden der Blechfässer nach oben zeigt. Der erforderliche Zwischenraum zwischen den einzelnen Fässern wird mit Formsand, wie er in Gießereien vorhanden ist, ausgefüllt bzw. ausgestampft. Solange kein Kühlwasser austritt und der Sand trocken ist, funktioniert dieses System einigermaßen. Schmelze rinnt in die einzelnen Fässer (nachdem deren nach oben zeigender Boden inner-

halb Sekunden geschmolzen ist), füllt diese und schmilzt gleichzeitig auch die senkrechten Wände der Fässer. Dies entspricht im Großen und Ganzen einem normalen Gießvorgang. Sobald die Schmelze erstarrt ist, werden die Blöcke aus dem Sand gezogen (bei Gusseisen etwa 1,4 t je Fass). Sollte jedoch vor der Schmelze Kühlwasser aus dem Ofen ausgetreten und der Sand somit nass sein, kommt es zu heftigen Oberflächenreaktionen bis zur Explosion, sobald die Fässer geschmolzen sind und die Schmelze direkten Kontakt mit dem nassen Sand bekommt, oder aber Wasser und Wasserdampf im System eingesperrt wird. Auch bei dieser Ausführung muss das Material zwischen den Fässern formstabil sein, um ein Kollabieren der Kammern zu verhindern, wenn Schmelze in die Kammern fließt und die Fässer wegschmelzen. Bei gestampftem Formsand ist dies auch tatsächlich der Fall.

[0023] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auffanggrube der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig und lange haltbar ist und dennoch den Vorgaben des VDG entspricht.

[0024] Diese Aufgabe wird durch eine Auffanggrube der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Basiselement aus einem gasdurchlässigen Material gebildet ist.

[0025] Unter "gasdurchlässig" wird ein Material verstanden, das im trockenen Zustand einen GdWert von mindestens 250, vorzugsweise mindestens 500, besonders bevorzugt mindestens 1000 und im nassen Zustand einen Gd-Wert von mindestens 50, vorzugsweise mindestens 100, besonders bevorzugt mindestens 200 hat. Weiters kann die offene Porosität mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 35%, besonders bevorzugt mindestens 40%, bestimmt nach EN 993-1, betragen.

[0026] Das Material ist erfindungsgemäß also wesentlich stärker wasserdampf- und wasserdurchlässig als bei den aus WO 91/10872 bekannten Wannen, die z.B. aus Schamotte bestehen. Schamotte hat eine Gasdurchlässigkeit Gd von etwa 1 im trockenen Zustand, im nassen Zustand ist sie praktisch unmessbar gering.

[0027] Besonders geeignet ist Schaumkeramik. Unter Schaumkeramik wird ein festes Material verstanden, das porös ist, und das bei Kontakt mit flüssigem Eisen sintert. Es kann insbesondere ein mit Calzium-Aluminatzement gebundener Porenbaustoff sein, der keine Nachverdichtung erfährt. Die Gasdurchlässigkeit Gd von Schaumkeramik liegt im trockenen Zustand typisch zwischen 1200 und 3000, im nassen Zustand zwischen 300 und 500.

[0028] Das Basiselement kann - ähnlich wie in der WO 91/10872 beschrieben - die Begrenzung im Bodenbereich und die gesamte seitliche Begrenzung bilden. In diesem Fall ist die Begrenzung der Kammer überall feuerfest und gasdurchlässig. Nachteilig ist das hohe Gewicht solcher Basiselemente.

[0029] Nach einer alternativen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass das Basiselement die Begrenzung im Bodenbereich und nur den unteren Teil der seitlichen Begrenzung bildet. Der obere Bereich der seitlichen Begrenzung ist auf das Basiselement aufgesetzt und besteht aus feuerfestem Material. In diesem Fall ist die Begrenzung der Kammer überall feuerfest und zumindest im Bodenbereich und im unteren Teil der seitlichen Begrenzung gasdurchlässig.

[0030] Dass erfindungsgemäß nicht nur der Bodenbereich, sondern zumindest auch der untere Teil der seitlichen Begrenzung gasdurchlässig (und somit auch wasserdurchlässig) sein soll, hat folgenden Grund: Auch wenn das Material selbst sehr wasserdurchlässig ist und auch über viele Jahre bleibt, besteht die Gefahr, dass sich auf dem Boden im Laufe der Jahre eine mehr oder weniger wasserundurchlässige Schicht absetzt und Wasser somit mangels Löcher im Boden nicht oder nur langsam durch den Boden abfließen kann. Wenn nun aber auch der untere Teil der seitlichen Begrenzung aus wasserdurchlässigem Material besteht, kann Wasser auch dann (durch die seitliche Begrenzung) aus der Kammer abfließen, wenn der Boden mehr oder weniger wasserundurchlässig geworden ist.

[0031] In beiden Fällen ist die Kammer also überall durch feuerfestes Material begrenzt, d.h. die Begrenzung der Kammer bleibt auch bei einem Unfall, bei dem Metallschmelze in die Kammern

eindringt, stabil (im Gegensatz zu dem oben genannten Lochblech oder den Metallfässern). Somit besteht die Möglichkeit, dass der Bereich zwischen den Kammern und den Wänden der Auffanggrube sowie gegebenenfalls auch der Bereich zwischen den Kammern mit losem Schüttmaterial, z.B. mit Schotter, ausgefüllt sind. Metallschmelze, die in das Innere der Kammern fließt, kann mit dem Material zwischen den Kammern nicht in Kontakt kommen (wegen der feuerfesten Begrenzung). Somit ist für dieses Material keine Kupolofenschlacke oder gar Schaumkeramik notwendig. Schotter ist meist vor Ort vorhanden. Der Transport von Kupolofenschlacke kann entfallen, es müssen im besten Fall nur die Basiselemente zur Auffanggrube transportiert werden. Dies resultiert in einem großen Kostenvorteil.

[0032] Durch die Verwendung von Schotter (also einem nicht formstabilen Material) zwischen den Kammern ergibt sich ein weiterer erheblicher Vorteil: man kann dieses Material nach einem Unfall einfach absaugen, sodass dann die einzelnen Kammern isoliert in der Auffanggrube stehen und einfach mit einem Kran herausgehoben werden können. Die Verwendung von losem Schüttgut zwischen den Kammern wurde bisher noch nicht vorgeschlagen.

[0033] Da das Material selbst stark wasserdurchlässig ist, sind - im Gegensatz zu der oben erwähnten WO 91/10872 - im Bodenbereich keine Löcher notwendig, die im Laufe der Jahre verstopfen können. Das Basiselement kann also im Bodenbereich geschlossen sein, sodass die Metallschmelze bei einem Unfall nicht mit dem darunter befindlichen Material in Kontakt kommen kann. Daher kann auch der Bereich unterhalb der Kammern mit Schotter ausgefüllt sein, die Verwendung von Kupolofenschlacke oder Schaumkeramik, die bisher in diesem Bereich notwendig war, kann entfallen.

[0034] Anfallendes Kühlwasser wird entweder im losen Schüttmaterial drainiert oder - wenn es in das Innere der Kammern gelangt - durch das Basiselement abgeleitet. Dies ist wegen der Porosität des verwendeten Materials möglich. Wenn das Material Schaumkeramik ist, ist sichergestellt, dass es zu keinem Kontakt zwischen Schmelze und Wasser kommt, da die Schaumkeramik bei Kontakt mit der Schmelze sofort sintert, d.h. Schmelze kann von oben in die Kammern eindringen, aber diese nicht mehr verlassen, da diese Kammern im Bodenbereich und seitlich geschlossen sind, d.h. keine Öffnungen aufweisen.

[0035] Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind auf dem oberen Rand des Basiselements Wände, insbesondere aus Ziegeln, aufgesetzt. Wenn beim Betreiber Arbeitskräfte verfügbar sind, ist dies eine sehr kostengünstige Lösung: auf den Boden der Auffanggrube wird Kies geschüttet, auf diesen Kies werden die wannenförmigen Basiselemente verlegt (das ist abgesehen von der Errichtung der leeren Auffanggrube die einzige größere Investition), und auf den Rand dieser wannenförmigen Basiselemente werden dann die Trennwände aufgebaut, ähnlich wie dies vom VDG angeregt wurde. Am einfachsten dafür ist es, wenn die Basiselemente in Draufsicht rechteckig sind. Dann stehen die Trennwände rechtwinkelig zueinander.

[0036] Diese Trennwände können von den werkseigenen Ofenmaurern hergestellt werden. Die Wahl des Materials wird entsprechend dem Schmelzpunkt der Flüssigschmelze (Aluminium etwa 800°C, Gusseisen etwa 1500°C) gewählt und reicht von 10 cm Hochlochziegeln aus dem Baumarkt bis zu Schamottesteinen.

[0037] Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind auf das Basiselement ein oder mehrere Standardelemente aufgesetzt, wobei die Standardelemente im Wesentlichen die Form einer Zylinderwand haben, sodass das Basiselement und die Standardelemente brunnenringartig aufeinander aufgesetzt sind. Auf diese Weise kann eine Auffanggrube errichtet werden, ohne dass wie bei der WO 91/10872 allzu schwere Elemente transportiert und gehoben werden müssen. Dennoch ist der Arbeitsaufwand zur Errichtung der Kammern gering.

[0038] Vorzugsweise bestehen auch die Standardelemente aus einem gasdurchlässigen Material, insbesondere aus Schaumkeramik. Sollte viel Wasser in kurzer Zeit in die Kammern fließen, so ist denkbar, dass der Wasserstand kurzfristig höher ist als die Höhe der Basiselemente. In diesem Fall kann das Wasser dann auch über die Standardelemente abfließen.

[0039] Weiters ist es zweckmäßig, wenn das Basiselement und die Standardelemente in Drauf-

sicht außen achteckig sind. Das Basiselement und die Standardelemente werden fluchtend aufeinander gesetzt und bilden somit Fertigteilbehälter. Achteckige Fertigteilbehälter können direkt aneinander angrenzend angeordnet werden, wobei nur relativ kleine, im Querschnitt quadratische Räume freibleiben, die mit Schüttmaterial, z.B. Kies, ausgefüllt werden. Auch der Raum zwischen den Fertigteilbehältern und den Wänden der Auffanggrube wird mit diesem Schüttmaterial ausgefüllt. Dieses Schüttmaterial fixiert dann die relative Lage der Fertigteilbehälter in der Auffanggrube. Nach dem Füllvorgang und dem Erstarren der Blöcke innerhalb der Kammern wird das lose Füllmaterial zwischen den einzelnen Fertigteilbehältern mittels Industriesauger entfernt. Danach werden die freistehenden Fertigteilbehälter samt Inhalt mittels Hebezeugen aus der Auffanggrube gehoben, ohne Stemmen und ohne Sauerstofflanzen. Das Füllmaterial kann ohne Recyclingvorgang wiederverwendet werden.

[0040] Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Auffanggrube, dass als Drainagematerial bzw. Schüttmaterial Kies verwendet werden kann, es muss sich nicht um Drainagematerial handeln, das bei Kontakt mit der Schmelze sintert, da die Schmelze mit dem Schüttmaterial nicht in Kontakt kommen kann, sondern in den Fertigteilbehältern verbleibt. Schmelze, die von oben auf das Schüttmaterial zwischen den Behältern gelangt, dringt nicht tief in dieses ein, sodass sie keinesfalls mit Wasser oder Feuchtigkeit im Bodenbereich in Kontakt kommen kann. Da Kies oft vor Ort vorhanden ist, ergibt sich dadurch ein deutlicher Kostenvorteil.

[0041] Schließlich ist es günstig, wenn die Kammern durch einen Metalldeckel abgedeckt sind. Dadurch wird verhindert, dass im Normalbetrieb Schmutz in die Kammern fällt, im Notfall, wenn Eisenschmelze aufgenommen werden muss, schmelzen diese Metalldeckel aber in kürzester Zeit, bilden also für die Eisenschmelze einen nennenswerten Widerstand.

[0042] An Hand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

[0043] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Auffanggrube in Draufsicht;

[0044] Fig. 2 dieselbe im Querschnitt;

[0045] Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Basiselement in Draufsicht;

[0046] Fig. 4 dasselbe im Schnitt;

[0047] Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Standardelement in Draufsicht; und [0048] Fig. 6 dasselbe im Schnitt.

[0049] Es wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. In einer Auffanggrube 11 sind erfindungsgemäß Fertigteilbehälter 12 aus Schaumkeramik, also aus wasser- und wasserdampfdurchlässigem Material, nebeneinander aufgestellt. Im Beispiel sind zwei Reihen mit jeweils fünf Fertigteilbehältern 12 vorgesehen, die unmittelbar aneinander gereiht sind.

[0050] Die Fertigteilbehälter 12 sind innen rund und außen achteckig. Damit verbleiben zwischen den Fertigteilbehältern 12 in Draufsicht quadratische Hohlräume 13. Sowohl diese Hohlräume 13 als auch der Raum 14 zwischen den Fertigteilbehältern 12 und den Wänden 15 der Auffanggrube 11 sind mit Kies ausgefüllt. Auch der Boden 16 der Auffanggrube 11 ist mit Kies bedeckt.

[0051] Zur Errichtung einer erfindungsgemäßen Auffanggrube wird zunächst an der tiefsten Stelle ein Drainagerohr 17 verlegt, das Wasser zu einem Pumpensumpf ableitet. Dann wird eine Schicht Kies auf den Boden 16 eingebracht, woraufhin die Fertigteilbehälter 12 auf dieser Schicht Kies aufgestellt werden. Schließlich werden die Hohlräume 13 und der Raum 14 mit Kies verfüllt, sodass die Fertigteilbehälter 12 gut fixiert sind.

[0052] Gedacht ist an Fertigteilbehälter 12 mit einem Innendurchmesser von 600 mm und einer Höhe von 1050 mm. Solch ein Fertigteilbehälter 12 ist somit recht groß und über 300 kg schwer, also schlecht handhabbar. Bei größeren Innendurchmessern von 700 mm oder 800 mm wird die Situation natürlich noch ungünstiger.

[0053] Daher werden die Fertigteilbehälter 12 aus einem Basiselement 21 (siehe Fig. 3 und 4)

und zwei Standardelementen 22 (siehe Fig. 5 und 6) zusammengesetzt, die jeweils eine Höhe von 350 mm haben. Die Wandstärke beträgt in Abhängigkeit vom Durchmesser 100 mm bis 120 mm. Die Höhe und somit auch das Auffangvolumen der einzelnen Kammern sind durch Aufeinandersetzen der Elemente (ähnlich wie bei Brunnenringen) variabel. Darüber hinaus können die - innen runden und außen achteckigen - Fertigteilbehälter 12 aneinandergereiht werden (siehe Fig. 1 und 2), wodurch auch die erforderliche Statik unterstützt wird. Der bei der Anordnung mehrerer Kammern in Modulbauweise entstehende Zwischenraum wird mit Kies der Körnung 5 mm bis 15 mm hinterfüllt. Entsprechend den Forderungen des VDG (siehe Merkblatt S 80/Aug. 2007) können die einzelnen Module auch problemlos von der werkseigenen sachkundigen Fachabteilung installiert werden.

DIE DATEN DES BASISELEMENTS SIND:

Material: Schaumkeramik KS 91 Maße: Innendurchmesser 600 mm Höhe: 350 mm

Bodenstärke: 100 mm

Inhalt: 680 kg Flüssigeisen Masse: 143 kg

DIE DATEN DES STANDARDELEMENTS SIND:

Material: Schaumkeramik KS 91 Maße: Innendurchmesser 600 mm Höhe: 350 mm

Inhalt: 680 kg Flüssigeisen Masse: 86 kg

[0054] Die Wände 15 sowie der Boden 16 der Auffanggrube bestehen aus Beton, der entsprechend den statischen Erfordernissen bewehrt ist. Entlang einer Längswand ist ein Drainagerohr 17 in Richtung Pumpensumpf angeordnet.

[0055] Ein Fertigteilbehälter 12 bestehend aus einem Basiselement 21 und zwei Standardelementen 22 hat ein Volumen von 295 dm®, was somit 2.040 kg Flüssigeisen pro Fertigteilbehälter 12 entspricht. Demnach beträgt das gesamte Auffangvolumen 20.400 kg Flüssigeisen.

[0056] Die Fertigteilbehälter 12 sind aus Schaumkeramik gefertigt und somit wasser- und wasserdampfdurchlässig sowie statisch fest. Sie sind in zwei Reihen Wand an Wand angeordnet. Insgesamt beträgt der Materialbedarf an Schaumkeramik 3150 kg.

[0057] Für den Kies auf dem Boden 16 und in den Hohlräumen 13 sowie im Raum 14 sind 8.820 kg erforderlich. Aufgrund der Tatsache, dass die Module aus Schaumkeramik gefertigt sind, also porös sind, wird Wasser innerhalb der Fertigteilbehälter 12 abgeleitet und in weiterer Folge durch den Kiesboden zum Drainagerohr 17 in Richtung Pumpensumpf geführt. Da die Schaumkeramik die Poren beim Auftreffen von Schmelze schließt, erstarrt nach einem Ofengebrechen und nachdem Schmelze und Wasser gleichzeitig oder in Zeitabständen in die Auffanggrube 11 geronnen sind, die Schmelze innerhalb der Fertigteilbehälter 12,und Wasserdampf entweicht ohne Druckaufbau durch den Kies. Nach Erstarren der Schmelze wird der Kies mittels Industriesauger entfernt. Im Anschluss daran werden die erstarrten Blöcke mit oder ohne Fertigteilbehälter 12 entnommen und einer Wiederverwertung zugeführt. Der Kies kann ohne Aufbereitung wiederverwendet werden.

VERGLEICH MIT DEM STAND DER TECHNIK a) "Auffanggrube mit Fässern"

[0058] Die Fundamentgröße entspricht dem Platzbedarf für 10 Stück 200 | Fässer. Das Fassungsvermögen je Fass beträgt 1.554 kg Flüssigeisen. Demnach beträgt das gesamte Auffangvolumen 15.540 kg Flüssigeisen.

[0059] Bei dieser Variante wird Bentonit gebundener Formsand, wie er in der Gießerei üblich ist, sowohl am Boden als auch zwischen den Fässern eingebracht und mittels Stampfens verdichtet. Es kann auch Quarzsand, der chemisch gebunden ist, eingesetzt werden. Der so verfestigte Formsand muss formstabil sein, damit der Hohlraum der Kammern auch nach dem Schmelzen der Fässer erhalten bleibt. Bei dieser Variante geht man davon aus, dass kein Wasser in die Grube eintritt, der Formsand nicht durchnässt ist und es daher zu keinem Direktkontakt zwischen Schmelze und anfallendem Wasser kommen kann. Nachdem die Grube mit Schmelze gefüllt und diese erstarrt ist, werden die einzelnen Blöcke inkl. der eingeschmolzenen 200 | Fässer und der Formsand mechanisch entfernt. Eine Wiederverwendung des Formsandes ist ohne Aufbereitung nicht möglich.

b) Auffanggrube entsprechend dem VDG-Merkblatt, Bild 2

[0060] Die Fundamentgröße ermöglicht die Anordnung von 10 Kammern mit folgenden Abmessungen:

Länge: 610 mm Breite: 610 mm Höhe: 790 mm

[0061] Dies ergibt ein Volumen von 294 dm*®* und dementsprechend somit 2.030 kg Flüssigeisen pro Kammer. Demnach beträgt das gesamte Auffangvolumen 20.300 kg Flüssigeisen.

[0062] Bei dieser Variante werden die Wände der Kammern vor Ort geschalt.

[0063] Das zementgebundene Drainagematerial (Schaumkeramik) muss entsprechend stabil sein, denn die Trennwände müssen den statischen Erfordernissen genügen. Anfallendes Wasser rinnt innerhalb der Kammerwände oder des Kammerbodens ab und rinnt in weiterer Folge im Drainagerohr zum Pumpensumpf. Bei Kontakt von Schmelze mit Wasser schließen die Poren der Schaumkeramik in Sekundenbruchteilen und verhindern somit eine mögliche Dampfexplosion.

[0064] Für die Herstellung der Wände inklusive Boden sind 9.900 kg Schaumkeramik oder gleichwertiges Material erforderlich. Nachdem die Kammern in Folge eines Gebrechens an der Schmelzanlage mit erstarrter Schmelze gefüllt und die Blöcke entfernt sind, muss das gesamte Material als Bauschutt entsorgt werden.

[0065] Gegenüber sicheren Ausführungsvarianten von Notauffanggruben It. VDG können erfindungsgemäß Materialeinsparungen an zementgebundenem Drainagematerial, wie beispielsweise Schaumkeramik, bis etwa 75% (abhängig vom Auffangvolumen) erzielt werden. Anstelle dieser 75% wird herkömmlicher gewaschener Kies in der Körnung 5 mm bis 15 mm, der ohne Aufbereitung immer wieder verwendet werden kann, zum Hinterfüllen der Fertigteilbehälter verwendet. Da Kies oder ähnliches Material praktisch vor Ort vorhanden ist, fallen dementsprechende Transporte ebenfalls weg, genauso wie aufwändige Mischanlagen.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Auffanggrube (11) zur Aufnahme von Metallschmelze und Kühlwasser beim Auftreten von Gebrechen an Metallschmelzeinrichtungen oder Metallwarmhalteeinrichtungen, welche Auffanggrube (11) eine aus körnigem Schüttmaterial aufgebaute Drainage aufweist, wobei Kammern zur Aufnahme der Metallschmelze vorgesehen sind, die eine Begrenzung im Bodenbereich und auch eine seitliche Begrenzung aufweisen, wobei die Begrenzung im Bodenbereich und zumindest der untere Teil der seitlichen Begrenzung durch ein Basiselement (21) aus feuerfestem Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (21) aus einem gasdurchlässigen Material gebildet ist.

2, Auffanggrube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdurchlässige Material Schaumkeramik ist.

3. Auffanggrube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (21) die Begrenzung im Bodenbereich und die gesamte seitliche Begrenzung bildet.

4. Auffanggrube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (21) die Begrenzung im Bodenbereich und nur den unteren Teil der seitlichen Begrenzung bildet und dass der obere Bereich der seitlichen Begrenzung auf das Basiselement (21) aufgesetzt ist und aus feuerfestem Material besteht.

5. Auffanggrube nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (14) zwischen den Kammern und den Wänden der Auffanggrube (11) sowie gegebenenfalls auch der Bereich zwischen den Kammern (13) mit losem Schüttmaterial, z.B. mit Schotter, ausgefüllt sind.

6. Auffanggrube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (21) im Bodenbereich geschlossen ist.

7. Auffanggrube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich unterhalb der Kammern mit Schotter ausgefüllt ist.

8. Auffanggrube nach Anspruch 4 und gegebenenfalls 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem oberen Rand des Basiselements Wände, insbesondere aus Ziegeln, aufgesetzt sind.

9. Auffanggrube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wannenförmige Basiselement in Draufsicht rechteckig ist.

10. Auffanggrube nach Anspruch 4 und gegebenenfalls 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Basiselement (21) ein oder mehrere Standardelemente (22) aufgesetzt sind, die im Wesentlichen die Form einer Zylinderwand haben, sodass das Basiselement (21) und die Standardelemente (22) brunnenringartig aufeinander aufgesetzt sind.

11. Auffanggrube nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Standardelemente (22) aus einem gasdurchlässigen Material bestehen.

12. Auffanggrube nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (21) und die Standardelemente (12) in Draufsicht außen achteckig sind.

13. Auffanggrube nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern oben durch einen Metalldeckel abgedeckt sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen