DE1814471A1 - Verfahren und Einrichtung zum Einschmelzen feinstueckiger,spaeniger oder pulverfoermiger Metallabfaelle - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Einschmelzen feinstückiger, späniger oder pulverförmiger Metallabfälle Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Einschmelzen feinstückiger, späniger oder pulverförmiger, insbeso dere mit Schneidöl verunreinigter Metallabfälle, deren Schüttgewicht unter der flälfte des spezifischen Gewichts des Vollmaterials liegt.
• Gegenüber Vollmaterial und grobstückigen Metallabfällen haben feinstückige, vor allem spänige und pulverförmige, gegebenenfalls auch drahtförmige Metallabfälle beim Einschmelzen verschiedene wesentliche Nachteile, eo z. B. eine im Verhältnis zum Volumen sehr große Oberfläche, die zudem oft stark oxydiert oder andenseitig verunreinigt ist und einen großen Anteil an beim Sinschmelzen unerwünschten Beimengungen. Das geringe Schüttgewicht dieser Metallabfälle gegenüber dem spezifischen Gewicht des Materials in der Schmelze des Ofens ftihrt im Zusammenhang mit der Oberflächenspannung dazu, daß die eingebrachten Metallabfälle zum Schwimmen neigen. Der Wärmeübergang vom Ofen, d. h. von dem bereits geschmolzenen Metall zu dem zu schmelzenden Gut ist dadurch Völlig unzulänglich. Die OberflEchenverunreinigllngen der Metallabfälle tragen dazu wesentlich bei. Zudem ist einc erwünschte oberflächige Legierungsbildung stark behindert. IIandelt es sich bei den Beimengungen um Stoffe, die bei Erwärmung verdampfen, vergasen oder verbrennen, so wird dem Schmelzbad nicht nur unkontrolliert Wärme entzogen oder zugeführt, sondern es entstehen auch Ruß und andere Abbrandprodukte. Dies führt einerseits zu Krätzebildung und Verlust an Schmelzgut, andererseits zur Verunreinigung der Luft. All diese Nebenerscheinungen sind in höchstem Maße uners-ünscht.
• Zur Verringerung vorgenannter Nachteile sind eine Reihe von, vom eigentlichen Schmelzprozeß selbst getrennten Vorbehandlungsverfahren bekannt, die ein Verbessern der Einschmelzbarkeit der feinstückigen Metallabfäile bowirken.
• So werden beispielsweise zum Entfernen von anhaftenden Verunreinigungen und zum Reinigen der Oberfläche die Metallabfälle durch Schuern, Windsichten, Schlämmen, Waschen, Zentrifugieren oder andere mechanische, chemische und thermieEle Methoden vorbehandelt. Auch ist es bekannt, zur Erhöhung des Raumgewichts spänige Abfälle, Blechreste und dgl. kalt zu Pa@@ten zu pressen. Hierdurch wird das Stapeln der Abfälle einfacher und das spätere Einachmelzen wirtschaftlicher, wenn nicht überhaupt erst möglich.
• Aufgabe der Erfindung ist es ein Vorbehandlungsverfahren zu entwickeln, das alle erforderlichen Maßnahmen zum Aufbereiten feinstückiger, gegebenenfalls stark mit Sohneidöl versetzter Metallabfälle bis zum Einschmelzen in kontinuierlichem Ablauf umfaßt, das außerdem energiesparend ist und eine wenigstens teilweise flUckgewinnung des Sohneidöis sowie eine Höchstausbeute an Einschmelzwerkstoff gewährleistet.
• Zur Lusung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß de, gogebennentalls mit Lösungs- und/oder Lötmitteln bzw. Zusohlagstofton versetzten Metallabfälle unter Luftabschluß bis sum Verdampfen der anhaftenden flüchtigen Bestandteil erwärmt, durch Pressen in kontinuierlicher oder schubweiser Arbeitsfolge paketiert und als verdichtete Posten, insbesondere seitlich, unterhalb des Badspiegels in den Schmelzofen eingebracht, während die ablaufenden bzw. abdestillierten Bestandteile in einer vorgelagerten Kühlzone abgeschieden und von dort abgelassen bzw. abgesaugt werden.
• Um eine möglichst hohe Verdichtung der Metallabfälle bei geringem mechanischem Aufwand zu erreichen, kennen die Metallabfälle während des Paketierens bzw. bereits zuvor, vornehmlich durch direkten elektrischen Stromdurchgang, auf eine den Verformungswiderstand stark herabsetzende Temperatur, etwa bis kurz unterhalb des Erweichungspunktes des zu schmelzenden Werkstoffes, erhitzt, wobei die Metallabfälle gegebenenfalls selbst den Heizleiter bilden, und dann unmittelbar in die Schmelzzone des Schmelzofens eingedrückt werden.
• Eine Einrichtung zum Durch£Ghren des vorgenannten Verfahrens ist vornehmlich als in sich geschloBseae, mit dem Schmelzofen fest vereinigte, tiber eine Einfulltrichter bzw. einen Vorratsbehälter flir die Metallabfälle beschie@@are @@@-handlungsanlage ausgebildet, die aus einem Luftabschluß-und Ölsammel-Vorgelege, einer Zuführeinrichtung, einer als Presse. vornehmlich als Schneckenpresse ausgebildeten Paketiereinrichtung, StromanschluBelektroden für die Widerstandsheizung im Preßrezipienten und im Schmelzofen, sowie einem sich vornehmlich zum Schmelzofen hin erweisternden ZuiUhrschacht hesteht, der seitlich in den Schmelzraum des vornehmlich als Itinnenofen ausgebildeten lnduktionsschmelzoten miindet.
• Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die vorerwähnte Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens erspart jeglichen Zsvischentransport, ermöglicht ein rationelles, kontinuierliches Arbeiten und ist durch die unmittelbare kopplung der thermischen Arbeitsstufen auch sehr energiesparend. Je nach Erfordernis kann es unter Luftabschluß oue, unter Schutzgas ausgeübt werden. Das insbesondere an spänigen Metallabfällen anhaftende Schneidöl wird nahezu verlustlos zurückgewonnen und keinesfalls in den Schmelzofen eingeschleppt und dort verbrannt.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Schemazeichnung näher erläutert.
• In einem Ofenraum 1 befindet sich flüssiges Metall 2, dessen oberer Spiegel je nach Menge der geschmolzenen Abfälle und Entnahme zwischen den Grenzcn 3a und 3b schwanken kann. Die Schmelze 2 ist üblicherweise mit einer Abdeckung 4 versehen, welche die sich aus der Schmelze 2 abscheidenden Verunreinigungen (Krätze) enthält und als Schutz gegen Oxydation, übermäßige Abstrahlung und Verdampfen dient.
• Der Schmelzofen 1 ist als Induktions-Rinnen-Schmelzofen ausgebildet. Mit flüssigem Metall gefüllte Rinnen 5 des Ofens 1 bilden einb Sekundärwindung zu einer auf einen Transformatorkern 7 aufgebrachten Primärspule 6. Über einen regelbaren Transformator 8 wird der Schmelze 2 des Ofens 1 in bekannter Weise elektrische bzw. thermische Energie zugefUllrt.
• An den Ofen i, seitlich unterhalb des Schmelzspiegels 3a in die Schmelze 2 mündend, Ist ein sich nach unten konisch erweiternder Zufuhrschacht 9a angesetzt, der nach oben in einem Rezipienten 9 einer Paketierpresse übergeht, die durch eine, die zugeführten Metallabfälle 12 unter Verdichtung ihrer räumlichen Form nach unten drückende Förderschnecke 14 gebildet wird. Durc einen regelbaren Antrieb 20 wird die Schnecke 14 entsprechend der jeweils erforderlichen Fördergeschwindigkcit schneller oder langsamer angetrieben bzw. ein statt der Förderschnecke 14 verfendeter Schubkolben einer Stempelpresse mehr oder weniger oft betätigt. Durch die Schnecke 14 oder eine andere Paketiereinrichtung werden die Metallabfälle 1@ kontinuierlich oder schubweise aus dem Rezipienten 9 in den Zuführschacht 9a und von d in die Schmelze 2 des Ofens 1 gefördert Preßhub, Fördergeschwindigkeit und Energiezufuhr zur Schmelzeinrichtung 5, 6, 7 erfolgen vorzugsweise in Abhnngigkeit von der Entnahme iind der Temperatur.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind einerseits im Ofen 1, andererseits am Eingang des Rezipienten 9 Elektroden 10 und lt vorgesehen, die an einen Regeltrafo 13 angeschlossen sind, von dem, über die beiden Elektroden 10, 11 der Strecke zwischen Elektrode 11 und der Metalischmelze 2 elektrlsche Energie zugeführt wird, wobei dS Metallabfälle in der Presse 14 bzw. im Rezipienten 9 und im Zuführschacht 9a als Heizwiderstand dienen. Während die Temperatur der Metallabfalle 12 eingangsseitig d. h. beim Durchgang an aer I'lekt.rode ii noch wenig über der Umgebungstemperatur liegt, erfolgt auf dem Weg bis zur Schmelzzone zunächst eine Erhltzung bis zum Verdampfen an den Metallabfällen 12 anhaftender Verunreinigungen, insbesondere mitgeführten Schneidols und anschließend eine weitere Erwärmung bis nahe an den Erweichungspunkt der geförderten Meta0iabfälle 12. Es tritt somit ein Sintern bzw. Heißzusammenpressen der Metallabfälle 12 ein, wobei das Paketieren mit gegentiber kaltem Werkstoff wesentlich geringeren Kräften auf eine Dichte von wenigstens der Hälfte des Vollmaterials des gleichen Werkstoffs erzielbar ist. Auch die Energiezufuhr zur Öl-Verdampfungs- und Späneerweichungs- bzw. Sinterstrecke 9, 9a erfolgt vornehmlich cntnahme- und temperaturgeregelt, wobei in hier nicht näher veranschaulichter Weise Instrumente zur Zwischentemperaturmessung beispielsweise einer Grenzzone 23 am Rohrsystem 9, 9a angebracht sind. Anstelle elektrischer Erhitzung für die Abfälle 12 in der Ölverdampfungs- und in der Preßsinterstrecke 9, 9a kann auch, entsprechend jeeils vorhandener Energiearten, eine andere Wärmezufuhr gewählt werden.
• Zum Zuführen der Metallabfälle 12 dient ein Trichter 19, von dem die Abfälle 12 in ein Flüssigkeitsvorgelege 25 fallen, aus dem sie - ohne Mitnahme von Luftsauerstoff- iitteils eines etenfells kontinuierlich oder schubweise arbeitenden Transportsystems, z. B. mittels einer von Etem Antrieb 22 bewegten Schnecke 21, durch ein ansteigendes Rohr 24 der Schneckenpresse 14, 20 zugeführt werden. Die Fördergeschwindigkeit wird vornehmlich in Abhängigkeit vom Gegendrnc:r cler zu transportierenden Metallabfälle 12 geregelt, wodurch gewährleistet ist, daß der Metallverdichtungs- und Ölabdampiraum 9, 9a stets voll beaufsohlagt wird und sowohl dieser, wie auch das Förderrohr 24 mit Metallabfällen 12 erforderlicher Dichte gefüllt sind. Die im Rohr 24 von den Metallabfällen 12 zunächst aus dem Vorgelege 25 mitgenommenen flüssigen Bestandteile laufen aus dem Rohr 24 jeweils ins Vorgelege 25 zurück. Überschüssiges Öl fließt aus einem Ablag rohr 16 aus.
• In einer Kühlzone 15 am oberen Eingang des Preßraumes 9 bzw.-am Ausgang des Förderrohres 24 kondensieren aber auch die Öldämpfe, die aus der Ölverdampfzone des Preßrezipienten 9 hochsteigen. Auch dieses Öl läuft in das Vorgelege 25 zurUck und aus dem Rohr 16 ab. Soweit nichtkondensierbare Gase entstehen, können diese über einen Absaugstutzen 17 abgezogen werden. Desgleichen kann über diesen Stutzen 17 gegeluenenfalls Schutzgas eingedrückt werden, wobei über ein Meßgerät 18 die Einhaltung bzw. Einregelung des Druckgleicllgewichts inner- und außerhalb des Fördersystems gewährleistet und ein Einsaugen von Luftsauerstoff vermieden wird.
• Im Zuführschacht 9a wird die Temperatur so eingestellt, daß die Metallabfälle 12 beim Übertritt aus dem Schacht 9a in den Ofen 1 bzlf. dessen Schmelze 2 vom weichpaketierten, stark verdichteten, jedoch noch spänigen oder pulver- gen Zustand in den zäh- schmelzflüssigen Zustand übergehen.
• Außer durch die Form der Rohrteile 9, 9a wird der Grad der Vorverdichtung somit von der Temperatur, die natürlich bei verschiedenen Werkstoffen unterschiedlich ist, sowie vom Förder- und vom Gegendruck der Metallschmelze 2 und einem eventuellen Auflagedruck auf den Metallspiegel 3a, 3b bestinmt.
• Statt in der Schmelze 2 kann die Elektrode 10 auch am Zufühischacht 9a angebracht bzw. dieser selbst als Elektrode ausgebildet sein. Bei zwei an einem Ofen angebrachten derartigen Vorbehandlungsanlagen kann durch Eintereinanderschalten der Strecken auf die Badelektrode 10 verzichtet werden, desgleichen'bei drei Anlagen und Sternschaltung der Heizstrecken, wobei die Elektrode 10 als Sternpunkt ebenialls entfallen kann.
• Um ein weitgehendes Ablösen aller Verunreinigungen von den Metallabfällen 12 sowie ein gutes Anlegieren ihrer Oberfläche im Schmelzofen 1 zu erzielen, werden den Abfällen 12 Im Einfülltchter 19 an sich bekannte Lösungs- und/oder Lotinittel bzw. 7,usnhlagstoffe zugesetzt. Sich gegebenenfalls bildende Rückstände flüssiger Art können in nicht näher veranschaultchter Weise auch am Boden des Flüssigkeits-Vorgeleges 25 abgesogen oder abgelassen werden. Nichtschmelzende Fcstrückstände gehen in die Sätze 4 über.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Einschmelzen feinstückiger, späniger oder pulverförmiger, insbesondere mit Schneidöl verunreinigter Metallabfälle, deren Schüttgewicht unter der Hälfte des spezifischen Gewichtes des Vollmaterlals liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls mit ösungs- und/ oder Lotmitteln bzw. Zuschlagstoffen versetzten Metallabfälle, vornehmlich unter Luftabschluß, bis zum Verdampfen der anhaftenden flüchtigen Bestandteile erwärmt, durch Pressen in kontim1ierlicher oder schubweisE trbeitsiolge paketiert und als verdichtete Posten, insbesondere seltlich, unterhalb des Badspiegels, in den Schmelzofen eingebracht werden, während die ablaufenden bzw. abdestillierten Bestandteile in einer vorgelagerten Kühlzone abgeschieden und von dort abgelassen bzw. abgesaugt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabfälle während des Paketierens, vornehmlich durch direkten elektrischen Strosdurchgzng, auf eine den Verformungswideistand stark herabsetzende Temperatur, etwa bis kurz unterhalb des Erweichungspunktes des zu schmelzenden Werkstoffs erhitzt, wobei die Metallabfälle gegebenenfalls selbst den Heizleiter bilden, und dann unmittelbar in die Schmelzzone des Schmelzofens eingedrückt werden.
3. 3. Einrichtung zum DurchiUhren des Veriahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine in sich geschlossene, mit dem Schmelzofen fest vereinigte, über einen Einiblltrichter (19) bzw. einen Vorratsbehälter beschickbare Vorbehandlungsanlage, bestehend aus einem Luftabschluß- und Ölsasmel-Vorgelege (25), einer Zuführeinrichtung (21, 24) einer als Presse, vornehmlich als Schneckenpresse (14) ausgebildeten Paketiereinrichtung, Stromanschlußelektroden (1Q, il) für die Widerstandsheizung im Preßrezipienten (9) und im Schmelze ofen (1), sowie einem, sich vornehmlich zum Schmelzofen (i) hin erweiternden, Zuführschacht (9a), der seitlich in den Schmeizraum (2) des, vornehmlich als Rinnenofen ausebildeten Induktionsschmelzofens (1) mündet.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung als schrägstehende Förderschnecke (21) ausgebildet ist, die die Metallabfälle (12) aus dem Flüssigkeits-Vorgelege (25) der kontinuierlich oder schubweise arbeitenden Paketierpresse (14) zuführt, während an den Metallabfällen (12) anhaftende Flüssigkeit in das Vorgelege (25) zurück- und aus diesem in einen Sammelbehälter o. dgl. ausläuft, während gasförmige Stofie aus einem Rohranschluß (17) abströmen bzw. absaugbar sind, wobei der erforderliche Druckgleichgewichtszustand zwischen Außen- und Innen-Gasdruck der Anlage durch ein Druckmeßgerät (i8) überwach- und vornehmlich automatisch einstellbar ist.

   L e e r s e i t e