DE10204055A1

DE10204055A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Sand für Gussformteile

Info

Publication number: DE10204055A1
Application number: DE2002104055
Authority: DE
Original assignee: Disa Industrie AG
Current assignee: Disa Industrie AG
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-14

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Sand für Gussformteile mit Kernbereichen vorgeschlagen, wobei die Kernbereiche mit Kernsand gefüllt sind, wobei der Kernsand ein anorganisches Bindemittel enthält und wobei nach dem Gießvorgang in einer Gießanlage das Gussformteil mittels eines Roboters zur Entfernung des Kernsandes entnommen wird, wobei das anorganische Bindemittel mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird und gleichzeitig eine Suspension aus Sand und Lösungsmittel mit dem gelösten Bindemittel erzeugt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Sand für Gussformteile mit Kernbereichen, wobei die Kernbereiche mit Kernsand gefüllt sind, wobei der Kernsand ein anorganisches Bindemittel enthält und wobei nach dem Giessvorgang in einer Giessanlage das Gussformteil mittels eines Roboters zur Entfernung des Kernsandes entnommen wird.
In einer Giessereianlage werden unter anderem Gussformteile mit hohlen Körperbereichen gegossen. Für die Gussformteile werden Formen hergestellt, die aus einem Formstoff und einem Bindemittel zu einem negativen Abdruck des Gussformteiles ausgebildet sind. Die hohle Körperbereiche des Gussformteiles werden dabei vor und während dem Giessvorgang in die Form mit Kerne freigehalten. Für die Herstellung der Kerne wird oft eine andere Mischung als für die Form selbst verwendet. Im Wesentlichen bestehen jedoch beide Mischungen, neben weiteren Additiven, aus Sand und Bindemittel.
Aus der DE 195 49 469 C2 ist ein Giesskern, bestehend aus Sand und einem anorganischen Bindemittel, bekannt. Als Bindemittel wird Natriumpolyphosphat verwendet und der Giesskern soll eine hohe Zerfallsgeschwindigkeit haben. Das fertige Gussformteil wird nach dem Giessvorgang in einem Wasserbad mit einem Sieb eingetaucht. Dabei löst sich der Giesskern spontan in Wasser auf. Der Formstoff wird aus dem Wasser entnommen und getrocknet. Das Natriumpolyphosphat verliert durch diese Auflösung und durch die nachfolgende Trocknung seine Bindemitteleigenschaften und muss deshalb vor der Wiederverwendung instantisiert werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Aufbereitung von Sand für Gussformteile anzugeben, das möglichst umweltfreundlich, materialsparend und kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Sand für Gussformteile mit Kernbereichen, wobei die Kernbereiche mit Kernsand gefüllt sind, wobei der Kernsand ein anorganisches Bindemittel enthält, wobei nach dem Giessvorgang in einer Giessanlage das Gussformteil mittels eines Roboters zur Entfernung des Kernsandes entnommen wird und wobei das anorganische Bindemittel mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird und gleichzeitig eine Suspension aus Sand und Lösungsmittel mit dem gelösten Bindemittel erzeugt wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es ist von Vorteil, dass in der Giessereianlage keine Schadstoffe in die Umwelt abgegeben werden. Dies wird dadurch erreicht, dass als organisches Bindemittel ein wasserlösliches Salz verwendet wird. Dies wird auch dadurch erreicht, dass als Lösungsmittel Wasser verwendet wird.
Es ist auch von Vorteil, dass mit den notwendigen Werkstoffen und Hilfsmitteln möglichst sparsam umgegangen wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Sand und das anorganische Bindemittel zur Wiederverwendung in eine der Giessanlage vorgeschalteten Formanlage rückgeführt werden.
Es ist weiter auch von Vorteil, dass für die Aufbereitung des Sandes möglichst wenig Wasser verwendet wird. Dies wird dadurch erreicht, dass zum Ausspülen der Suspension aus den Kernbereichen der Gussformteile Spüldüsen verwendet werden, die lösbar mit den Gussformteilen verbunden werden. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Suspension einen Feststoffgehalt von 150 bis 300 kg Sand pro m³ Wasser aufweist.
Es ist auch von Vorteil, dass die Aufbereitung von Sand für verschiedene Gusswerkstoffe verwendet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass als Lösungsmittel eine mit dem Werkstoff des Gussformteiles kompatible Flüssigkeit oder Flüssigkeitsmischung verwendet wird. Die Anwendung des Verfahrens ist nicht auf Kerne aus Sand beschränkt, sondern kann auch für Formen aus Sand angewendet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Formsand ein anorganisches Bindemittel enthält, dass nach dem Giessvorgang in einer Giessanlage das Gussformteil mittels eines Roboters zur Entfernung des Formsandes entnommen wird, und dass das anorganische Bindemittel mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird und gleichzeitig eine Suspension aus Sand und Lösungsmittel mit dem gelösten Bindemittel erzeugt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Verfahrensblockschema einer Giessereianlage mit dem erfindungsgemässen Verfahren, und
Fig. 2 ein Blockschema des erfindungsgemässen Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine Giessereianlage schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist als Beispiel eine Anlage dargestellt, in der rohrförmige Gussformteile aus Aluminium gegossen werden. In einer Giessstation wird das flüssige Metall in eine Form gegossen, die auf der Aussenseite des Gussformteiles mit Formsand gefüllt ist und auf der Innenseite des Formteiles Kernbereiche aufweist. Die Kernbereiche werden in der Form derart mit Kerne ausgefüllt, dass zwischen Formsand und Kerne ein rohrförmiger Hohlkörper gegossen werden kann. Der Formsand wird aus einer Altsandaufbereitung unter Zusatz von Grünsand in einer Sandaufbereitung mit Bindemittel gemischt und in der Formanlage geformt. Der Kernsand wird in eine speziell dafür eingerichtete Anlage mit einem anorganischen Bindemittel und mit Wasser vermischt und in einer sogenannten Kernschiessanlage zu Kerne ausgebildet. In der Kernschiessanlage werden die Kerne unter Anwendung hohem pneumatischen und mechanischen Druck hergestellt. Anschliessend an die Formanlage ist die Giessstation und eine erste Abkühlstrecke dargestellt.
Nach dem Giessen werden die Gusstrauben von einem Roboter ausgepackt und vom grössten Teil des Formsandes befreit. Die äussere Oberfläche des Gussformteiles wird mittels Strahlen mit Sand oder anderen Festkörperpartikeln gereinigt.
Anschliessend werden an Öffnungen des Gussformteiles spezielle zu den Öffnungen passende Düsen angedockt. Die Düsen werden so mit den Öffnungen verbunden, dass eine im Wesentlichen mediumsdichte, jedoch wieder einfach lösbare Verbindung zwischen Düse und Gussformteil erreicht wird. Durch die Düsen strömt Wasser mit einem normalen Wasserdruck von höchstens 4 bar in die Kernbereiche des Gussformteiles. Durch diesen Spülvorgang werden das anorganische Bindemittel in Wasser aufgelöst und gleichzeitig der Kernsand in Suspension gebracht. Der Spülvorgang kann mit Teilmengen des Spülwassers in mehreren Teilschritten durchgeführt werden. Nach dem letzten Spülvorgang sind alle salzhaltigen Partikeln von den Innenflächen des Gussformteiles entfernt und ist das Gussformteil von anhaftendem Sand befreit. Der Sand fliesst als eine salzhaltige Sandsuspension in ein Absetzbecken.
Das sand- und salzfreie Gussformteil wird einer Rohteilbearbeitungsanlage, hier als RTB bezeichnet, zugeführt. Die Rohteilbearbeitung (RTB) kann unter anderem folgenden Verfahrensschritten aufweisen: Gussteile trennen oder knacken, fräsen, strahlen, optisch prüfen und/oder auf Dichtheit prüfen. Am Ende der Rohteilbearbeitungsanlage wird das fertige Gussformteil abgeliefert.
In Fig. 2 ist die Aufbereitung der salzhaltigen Sandsuspension schematisch dargestellt. In dem Absetzbecken wird sich nach einer ausreichenden Verweilzeit der Sandanteil der Suspension am Boden absetzen. Die Sandfraktion aus dem Absetzbecken kann in einem Fliessbetttrockner getrocknet werden und der so erhaltene Sand kann gewaschen, getrocknet und gesichtet oder in verschiedenen Korngrössenklassen klassifiziert werden. Der so regenerierte Sand wird an die Kernsandaufbereitung zurückgeführt.
Über der Sandfraktion bildet sich eine salzhaltige und sandarme Wasserschicht. Über einen Überlauf kann der Wasseranteil der Suspension abgeführt werden. Der Salzgehalt des Wasseranteiles kann in einem Verdampfer durch Verdampfung konzentriert werden. Aus dem Verdampfer treten zwei Prozessströme aus: erstens ein verhältnismässig reines Wasser, dass nach Kondensation des Wasserdampfes gewonnen wird und zweitens eine verhältnismässig konzentrierte Salzlösung, die grösstenteils von Wasser befreit ist. Dieses Salzkonzentrat kann in die Kernsandaufbereitung als Bindemittel verwendet werden. Je nach dem welches anorganisches Salz als Bindemittel verwendet wird, kann das Salz auch indirekt, das heisst nach einer entsprechenden Regenerierung wieder der Kernsandaufbereitung oder der Formsandaufbereitung zugeführt werden. Sowohl für den Sand als auch für das Bindemittel kann also der Materialkreislauf geschlossen werden. Die Giessereianlage gibt keinerlei Schadstoffe an die Umwelt ab und geht möglichst sparsam mit den benötigten Werkstoffen und Hilfsmitteln um.
Die hier beschriebene Trennung und Aufbereitung des Kernsandes kann auch für die Aufbereitung des Formsandes angewendet werden, wenn der Formsand ebenfalls mittels einem anorganischen Bindemittel gebunden werden kann. Wenn das Gussformteil aus einem Werkstoff gegossen wird, der empfindlich ist gegenüber Wasser, kann für das Spülen der Kernbereiche statt Wasser auch eine ölhaltige Emulsion oder ein anderes Lösungsmittel verwendet werden, das mit dem Werkstoff des Gussformteiles kompatibel ist. Es ist auch denkbar, dass das Gussformteil statt aus einem metallischen Werkstoff aus einem nicht-metallischen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff ausgebildet ist.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Sand für Gussformteile mit Kernbereichen, wobei die Kernbereiche mit Kernsand gefüllt sind, wobei der Kernsand ein anorganisches Bindemittel enthält und wobei nach dem Giessvorgang in einer Giessanlage das Gussformteil mittels eines Roboters zur Entfernung des Kernsandes entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Bindemittel mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird und gleichzeitig eine Suspension aus Sand und Lösungsmittel mit dem gelösten Bindemittel erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganisches Bindemittel ein wasserlösliches Salz verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Wasser verwendet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Suspension die Formteile mit Wasser mit einem Druck von weniger als 4 bar ausgespült werden.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausspülen der Suspension aus den Kernbereichen der Gussformteile Spüldüsen verwendet werden, die lösbar mit den Gussformteilen verbunden werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension einen Feststoffgehalt von 150 bis 300 kg Sand pro m³ Wasser aufweist.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung des Sandes aus der Suspension nacheinander ein Absetzbecken und einen Fliessbetttrockner verwendet werden.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung des Bindemittels nacheinander das Absetzbecken und einen Verdampfer verwendet werden.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sand und das anorganische Bindemittel zur Wiederverwendung in eine der Giessanlage vorgeschalteten Formanlage rückgeführt werden.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand ein anorganisches Bindemittel enthält, dass nach dem Giessvorgang in einer Giessanlage das Gussformteil mittels eines Roboters zur Entfernung des Formsandes entnommen wird, und dass das anorganische Bindemittel mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird und gleichzeitig eine Suspension aus Sand und Lösungsmittel mit dem gelösten Bindemittel erzeugt wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel eine mit dem Werkstoff des Gussformteiles kompatible Flüssigkeit oder Flüssigkeitsmischung verwendet wird.