Verfahren zur Regeneration von fester Tempermasse. In der Tempergussindustrie benutzt man bei der Durchführung des Glühfrischverfah- rens als. Tempermittel entweder natürlich vorkommenden Roteisenstein oder Verzunde- rungsprodukte des technischen Eisens, wie sie bei seiner Warmbearbeitung durch Schmieden und Walzen als Hammerschlag oder Walzsinter entfallen.
Während man beim Arbeiten mit ent sprechend aufbereitetem Roteisenstein die zum Glühfrischen erforderliche Aktivität im Tempermittel durch ständiges Hinzu fügen einer bestimmten Menge Neuerz auf rechterhält und den Glühereivorrat an Tem- permitteln durch Abscheidung einer entspre chenden Menge gebrauchten Alterzes auf der gewünschten Höhe hält, regeneriert man in .den mit Hammerschlag (oder Walzsinter) arbeitenden Werken. das Tempermittel nach dem Gebrauch durch atmosphärische Ein flüsse, d. h. durch Lagern an der freien Luft.
Die Arbeitsweise mit Roteisenstein er fordert den ständigen Zukauf von frischem Tempererz und den Verkauf des gebrauch ten, wobei der Erlös für das letztere meist in einem schlechten Verhältnis zu den Aus lagen für das neue Erz steht. Beim Glüh frischen mit Hammerschlag und Regenerie ren desselben an der freien Luft ist man zu einer grossen Lagerhaltung gezwungen, da die erforderliche Reaktivierung des Temper- mittels je nach der Schichthöhe auf dem Regenerierfeld längere Zeit erfordert.
Bei beispielsweise 3/4jähriger Lagerung des Ham merschlages an der Luft und bei beispiels weise einem Gewichtsverhältnis von 100 Tei len Hammerschlag zu 60-70 Teilen Temper- rohguss im Glühtopf befindet sich das 1,7 bis 1,4àche Gewicht der 3/4jährigen Temper- gussproduktion an Hammerschlag im Kreis lauf.
Bei beispielsweise einer monatlichen Glühereierzeugung von 1000 t Temperguss ergeben sich rund 12 000-16 000 t Temper- mittel, die am Kreislauf beteiligt sind. Legt man ein Volumengewicht von rund 2 t für 1 m3 Hammerschlag, wie er die Glüherei ver- lässt, zu Grunde, so würden die genannten Mengen bei 0,5 m Schichthöhe eine Lager fläche von 12 000-16 000 m\ erfordern.
Dieser Kreislaufvorrat vergrössert sich im Laufe der Zeit noch weiter, da erfahrungs gemäss bei der üblichen Arbeitsweise die Luftregenerierung des gebrauchten Hammer- schlages nicht ganz genügt, und man zur Erlangung der erforderlichen Aktivität noch eine kleine Menge frischen Hammerschlages oder Glühzunders (herrührend von den eige nen Glühtöpfen) zufügen muss.
Die beschriebene Arbeitsweise mit an der Luft regeneriertem Hammerschlag besitzt. gegenüber dem Tempern mit Roteisenstein eine Reihe von Vorzügen. Im Vergleich zu dem handelsüblichen, rund 40% schädliche Gangart enthaltenden Tempererz sind die Ver- zunderungsprodukte des technischen Eisens (Hammerschlag, Walzsinter, Glühzunder) von grosser Reinheit,
daher sind die beim Glühfrischen mit Roteisenstein befürchteten Ausschussursachen durch Anfritten der Erz teilchen an oder durch Fleckenbildung auf den Gussstücken infolge Schmelzens der Gangart bei den hohen Glühtemperaturen in Tempergiessereien unbekannt, welche mit natürlich aufbereitetem Hammerschlag; oder Walzsinter als. Tempermittel im Kreislauf- prozess arbeiten.
Auch die noch unangeneh mere Haut- oder Schalenbildung, die oft gro ssen Ausschuss zur Folge hat, gehört beim Tempern mit den regenerierten Verzunde- rungsprodukten zu Seltenheiten, weil die Sauerstoffanreicherung an der atmosphäri- schen Luft die ganze Tempermasse erfasst, und, wie die Erfahrung lehrt, nur in einem für das Tempern günstigen Grade erfolgt.
Alle diese Vorteile haben grosse Temper- giessereien bewogen, beim Glühfrischen an der Verwendung von Verzunderungsproduk- ten des Eisens als Tempermittel und deren natürlicher Regenerierung festzuhalten und nicht zum Gebrauch von natürlichem Rot eisenstein überzugehen.
Die chemische Zusammensetzung jedes nach dem Glühfrischen die Glühtöpfe ver lassenden Tempermittels, dessen Sauerstoff- 1rä-er das Eisen ist, kann auf Grund der aiia-lytischen Bestimmung der Gehalte an metallischem Eisen und des als Fe(II) und Fe(I11) eherniseb gebundenen Eisens ausge drückt werden wie folgt:
Fe met + (Fe0). # (F('=0.,),. -!- Gangart ( Verunreinigung).
Eingehende Untersuchungen über die atmosphärische Regenerierung des zum Glüh- fri,#chen benutzten Hammerschlages auf be sonderen Versuchsfeldern haben ergeben, dass die Wiederaufoxydierung nur ihren Weg nimmt über die Verrostung der vollständig zti metallischem Eisen reduzierten Anteil < > im Tempermittel, und dass das in Form von (F e0), . (,Fe.,O.,)", im Ausgangsmaterial vor handen gewesene Eisen von Oxydationsvor gängen unberührt bleibt.
Da bei der üblichen Arbeitsweise auf dem Regenerierfeld die Verrostung des metallischen Anteils meist nur einen Bruchteil des vorhandenen metalli schen Eisens erfasst, so ist die Sauerstoffauf nahme des vom Feld wieder in die Glüherei zurück und zum Einsetzen in die Glühtöpfe gelangenden Tempermittels gering. Der zu Rost gewordene Anteil liegt in der Haupt sache als Fe(III)-Hydrat vor, dessen Sauer stoff beim Glühfrischen die Vergasung des Kohlenstoffes im Temperrohguss bewirkt.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass das heute übliche Verfahren der Reo-e- nerierung durch atmosphärische Einflüsse <I>eine</I> grosse, der Glühereiproduktion a.nge- passte. Tempe.rmittelmenge und dementspre chend grosse Lagerplätze erfordert.
Zwar kann die Reaktivierung des gebrauchten Hammerschlages durch geringere Schicht höhe und periodisches Umschaufeln be,schleit- nigt werden, da die Wiederoxydierung sich naturgemäss am wirksamsten in den an der Oberfläche des Regenerierfeldes befindlichen Schichten abspielt.
Neben der Beanspruchung grosser Flä chen des Werkgeländes und den Transport kosten für die An- und Abfuhr von der Glüherei. zum Regenerierfeld und umgekehrt erfordert die Befreiung des Tempermittels von der beim Lagern an der freien Luft auf- ;enommenen Feuchtigkeit beim Aufbereiten grosse Wärmemengen, besonders wenn bei Frostwetter das Wasser als Eis vorhanden st.
Abgesehen von diesen den Glühereibe- trieb nicht unwesentlich kostenmässig be lastenden Aufbereitungsarbeiten wird der eigentliche Zweck der Regenerierung des Tempermittels durch atmosphärische Ein flüsse nur in bescheidenem Umfange erreicht, da nur das vollständige zu Metall reduzierte Eisen und von diesem wieder nur ein Teil der Verrostung unterliegt, so. dass die An reicherung an den den Glühfrischvorgang bewirkenden Eisen-Stauerstoffverbindungen sehr gering ist.
Die vorliegende Erfindung beschreitet nun einen von der bisherigen Arbeitsweise vollständig abweichenden Weg, um die durch Glühfrischen an Sauerstoff verarmte Tem- permasse, deren Sauerstoffträger Eisen ist, wieder mit Sauerstoff anzureichern, nämlich den des oxydierenden Röstens. Der oxydie renden Röstung kann sowohl gebrauchtes Tempererz, d. h.
ursprünglicher Roteisen- stein, als auch ein ursprünglich aus Hammer schlag oder Walzsinter hergestelltes Tem- permittel unterworfen werden, doch eignen sich hierzu in erster Linie die aus den- ge nannten Verzunderungsprodukten erhaltenen, weil sie im Ausgangszustand die am wenig sten verunreinigte Form der technischen Eisenoxyde darstellen.
Durch geeignete Führung des Röstpro- zesses kann mit verhältnismässig geringem Wärmeaufwand an das Tempermittel wie der die Sauerstoffmenge gebunden werden, die für den einwandfreien Ablauf des Glüh- frischens erforderlich ist.
So wurde bei Röst- versuchen mit einem im Laufe der Zeit an Sauerstoff verarmten, ursprünglich aus Walz- sinter hergestellten Tempermittel folgender Zusammensetzung: Fe met=12%, Fe0=61%., Fe203=12% ;durch halbstündiges Glühen unter Luftzu tritt bei 700-800' C ein Röstprodukt mit nachstehender Analyse erhalten: Fe met = 6 %, Fe0 = 48 %, FeO" = 32 %.
Bei höheren Rösttemperaturen bezw. länge ren Röstzeiten liesse sich natürlich sämtliches ; Fe met und Fe0 zu der höchsten Ogydstufe Fe202 aufoxydieren, so dass im günstigsten Falle bei dem genannten Ausgangspunkt ein Röstprodukt mit rund<B>90%</B> FezA erhalten würde, d. h. mit rund. 50 % höherem Fe203 .
Gehalt in der Gewichtseinheit, als er in,dem heute handelsüblichen, durch Aufbereitung von Roteisenstein gewonnenen Tempererz vorhanden ist.
Es ist auch möglich, durch. besondere Vor kehrungen beim Rösten auf eine magnetische Modifikation im Röstprodukt hinzuarbeiten, so dass, es sich zur magnetischen Aufberei tung zwecks Abscheidung vorhandener nicht metallischer Verunreinigung und damit zur Gewinnung eines besonders hochwertigen Tempermittels eignet.
Das vorgeschlagene, besonders für die Regenerierung von aus Hammerschlag oder Walzsinter hergestelltem Tempermittel ge eignete Verfahren gestattet also, ohne Neu beschaffung,der Ausgangsprodukte den beim Glühfrischen verbrauchten Sauerstoff wieder an Eisen zu binden. Je nachdem das am Kreislauf in der Glüherei beteiligte Temper- mittel ganz oder nur teilweise dem Röstpro zess unterworfen wird, richtet sich die Art und Weise der Aufbereitung.
Im ersten Falle wird man mit einem geringeren Grade dei Aufoxydierung auskommen, im zweiten Falle einen entsprechend stärker gerösteten Teil der Tempermasse mit dem nicht behan delten Rest des Kreislaufmaterials gleich mässig derart mischen, dass der einwandfreie Ablauf des Glühfrischvorganges gewährlei stet ist.
Bei Anwendung des vorgeschlagenen Ver fahrens wird nur ein Bruchteil der Temper- mittelmenge gebraucht, die bei der heute üblichen Regenerierung an der atmosphäri schen Luft erforderlich ist. So braucht man beispielsweise nur etwa den zweifachen Be trag der Tempermittelmenge, die sich in einem gegebenen Zeitpunkt in den Glühöfen befindet. Dieser Betrag würde etwa dem zwanzigsten Teil von 12 000-16 000 t (bei der oben angegebenen 3/4jährigen Lagerzeit) entsprechen, d. h. als nur 600-800 t.
Da zur Wiederherstellung der Aktivität des ge brauchten Tempermittels nur eine verhältnis mässig kleine Menge Sauerstoff durch Rösten wieder gebunden werden muss, ist auch der Wärmeaufwand verhältnismässig klein und kann zum grössten Teil gedeckt werden durch die Brennstoffmenge, die bei der heute übli chen Regenerierung durch atmosphärische Einflüsse für die Entfernung der aufgenom menen Feuchigkeit (bis<B>15%)</B> erforderlich ist.
Wesentliche Kostenersparnisse werden erzielt bei dem vorgeschlagenen Verfahren durch Fortfall des Transportes der grossen Tempermittelmenge von und zum Regen,erier- feld. Wesentlich ist auch die Einsparung an Werksgelände durch Fortfall der bisher zum Lagern des, Tempermittels auf den Re- generierfeldern erforderlichen beträchtlichen Bodenflächen.
Das vorgeschlagene Verfahren der Wiedernutzbarmachung von an Sauer stoff verarmten, hochwertigen Verzunde- rungsprodukten des Eisens als Glühfrisch mittel befreit die nach dem Verfahren arbei tenden Tempergiessereien von der Beschaf fung grosser Mengen an Kreislaufmaterial, von dem laufenden Zukauf frischer Temper- mittel und ist geeignet,
die zum Glüh- frischen ausschliesslich Roteisenstein benut- zenden Tempergiessereien unabhängig zu machen von der immer schwieriger werden den Beschaffung hochwertiger Tempererze, die frei sind von der erwähnten., verschie dene Ausschussursachen in sich bergenden Gangart.