DE19701679A1 - Verfahren und Vorrichtung zur möglichst raschen und sauberen Entfernung von Badbestandteilen von der Metalloberfläche von Tiegeln mit flüssigen Metallen, bevorzugt Aluminium, Magnesium und Zink - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur möglichst raschen und sauberen Entfernung von Badbestandteilen von der Metalloberfläche von Tiegeln mit flüssigen Metallen, bevorzugt Aluminium, Magnesium und ZinkInfo
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Description
Die Gewinnung von Aluminium aus dem Rohstoff Aluminiumoxid erfolgt, seit
seiner Entdeckung im Jahre 1886, immer noch nach dem selben Prinzip:
Mittels Gleichstrom und elektrolytischer Zersetzung von Aluminiumoxid in einer Kryolithschmelze, wird das Aluminium in flüssiger Form abgeschieden und auf dem Kathodenboden der Zelle mit einer Temperatur von 960°C angesammelt.
Mittels Gleichstrom und elektrolytischer Zersetzung von Aluminiumoxid in einer Kryolithschmelze, wird das Aluminium in flüssiger Form abgeschieden und auf dem Kathodenboden der Zelle mit einer Temperatur von 960°C angesammelt.
In regelmäßigen Abständen wird das angesammelte flüssige Aluminium mit
einem Saugverfahren aus der Zelle entfernt, weil die Zelle einen Abstich
nicht erlaubt.
Die meist quergestellten Öfen mit vorgebrannten Anoden, werden an der
Stirnseite vom Gang her gesaugt. Längsangeordnete Öfen werden meist in
der Mitte der Langseite gesaugt. Dazu werden Sauglöcher vorher in die
erstarrte Kruste gebrochen und sorgfältig gesäubert.
Trotzdem ist ein Mitreißen von Badschmelze nahezu unvermeidlich, weil das
Saugrohr durch die Elektrolytschicht, auf den darunter liegenden
Metallsumpf abgesenkt werden muß.
Je nach der Art der Ofenbedienung und der Fütterungsprogramme, ist der
Kathodenboden mehr oder weniger stark verschlammt, mit einer Mischung
aus Oxid und Kryolith.
Dadurch wird das Metallsaugen erschwert und immer etwas Schlamm
mitgerissen.
Dieses unerwünschte Mitsaugen von Badschmelze, behindert den
Saugvorgang selbst, weil sich die Saugrohre mit erstarrtem Material
verschließen können.
Außerdem verfälscht es die echte Metallentnahme und löst unnötige
Probleme in der Gießerei aus, wenn es nicht gelingt diese Badbestandteile
vorher zu entfernen.
Zum Saugen verwendet man weltweit, möglichst dicht schließende, runde
Saugtiegel, die über einen Saugrüssel mit dem Metallsumpf der
Elektrolysezelle verbunden sind.
Wird der Saugtiegel mittels Strahlgasinjektoren evakuiert, dann sinkt der
Druck im Saugtiegel unter den Atmosphärendruck und dieser drückt das
flüssige Metall mehrere Meter hoch über den Saugrüssel in den
Transporttiegel.
Meist werden mehrere Öfen in einen Tiegel gesaugt und die Badschmelze,
als spezifisch leichterer Bestandteil schwimmt zur Oberfläche, kühlt dort ab
und schwimmt als erstarrtes Badmaterial auf der Metalloberfläche.
Dieses Badmaterial entspricht in seiner Zusammensetzung dem Elektrolyten
und dem darin gelösten Aluminiumoxid.
Der Elektrolyt besteht meist aus Kryolith mit einem AIF3-Überschuß bis zu
14%, sowie weiteren Salzen, die den Schmelzpunkt oder die Leitfähigkeit
günstig beeinflussen. Das sind meist CaF2, seltener LiF.
Eine saubere Abtrennung der Schmelze ist bislang nur durch aufwendiges
Umfüllen aus dem Saugtiegel in einen Transporttiegel über ein Filterbett
möglich. Dieses Verfahren ist sehr effizient, aber auch sehr aufwendig und
wird deshalb nur dann technisch angewendet, wenn gleichzeitig noch andere
Zwecke damit verfolgt werden, wie z. B. das Entfernen von Alkalimetallen
aus dem Metall.
Das am meisten angewendete Verfahren, zur Entfernung der Schmelze,
besteht derzeit darin, die aufschwimmende Badschmelze von der
Metalloberfläche mit Lochpfannen von Hand abzuschöpfen.
Das ist jedoch ein sehr mühseliges und zeitraubendes Verfahren, das von
den ausführenden Mitarbeitern ein sehr sorgfältiges Arbeiten verlangt.
Diese Arbeit wird jedoch behindert und erschwert durch die hohen
Metalltemperaturen von weit über 900°C und durch die Abgase aus der
Badschmelze und darum führt dieses, oft als Abschäumen bezeichnete
Verfahren, nur selten zu einer völlig sauberen Metalloberfläche.
Deshalb gelangen trotz dieses aufwendigen Abschäumens, immer noch
nennenswerte Mengen von Badschmelze in die Gießöfen.
Dieses an sich wertvolle Badmaterial, wird mit dem Metall in die Gießerei
gefahren und wird dann dort zu einem störenden Abfall.
Mit dem Einbringen der Badbestandteile in die Gießöfen, vollziehen sich
eine ganze Reihe von schädlichen und im Endergebnis, sehr teuren
Nachteilen, die mit erheblichem Arbeitsaufwand und sehr hohen Kosten
ausgeglichen werden müssen:
- 1. Verschleppung von Badmaterialien aus dem Bereich der Elektrolyse, das dann den Elektrolysezellen wieder zugesetzt werden muß und zwar meist in Form des teuren AIF3-Salzes.
- 2. Auf der anderen Seite wird aus dem wertvollen Badmaterial zusammen mit der im Gießofen entstehenden Krätze, der nichtmetallische Anteil der Krätze durch diesen nun störenden, abfallartigen Bestandteil erhöht.
- 3. Dieses Badmaterial führt zu einer raschen Inkrustierung der Gießöfenwände, wodurch die Ofenkapazität verkleinert wird.
- 4. Das in die Gießofen verschleppte Badmaterial, wird durch die Brennerflamme und durch die Feuchtigkeit der Umgebungsluft in HF gespalten und erzwingt zusätzliche Anforderungen an die Abgasreinigung.
- 5. Diese sauren Komponenten, aber auch die Badschmelze alleine, verursachen einen erhöhten Metallabbrand, weil sich die Oxidation von Metall beschleunigt und dadurch auch die normale Krätzebildung. Gemäß der Erfahrung: Krätze erzeugt Krätze, ist dies ein sich selbst beschleunigender Teufelskreis.
- 6. Salze, Oxide und die rascher entstehenden Oxidationsprodukte aus der Metallverbrennung, wirken auf der Metalloberfläche isolierend und der Wärmeübergang in das Metall wird beeinträchtigt, mit der Folge, daß die Nachheiz- und Schmelzleistung zurückgeht, während der Energiebedarf und die Abgastemperatur steigt.
- 7. Die notwendige und wiederkehrende Reinigung der Ofenwandungen, kann meist erst nach weitgehender Abkühlung erfolgen und stellt mangels geeigneter, mechanischer Verfahren eine extreme körperliche Belastung der Ausführenden dar.
- 8. Die lange Abkühlzeit, das mühselige Entfernen, bzw. Ausbrechen der dann relativ kalten Inkrustierungen, sowie das anschließende Aufheizen verschlingen viel Zeit und führen zu einem unnötigen Produktionsausfall.
- 9. Häufiges und oftmals unsachgemäßes, weil zu mühselige Ausbrechen, belastet die Ausmauerung stark und verringert deren Lebensdauer.
- 10. Das ausgebrochene Material ist Sondermüll und muß teuer entsorgt werden.
- 11. Die Standzeiten der Ofenauskleidungen werden nicht nur durch das häufige Säubern der Wände dramatisch verkürzt, sondern auch durch die zerstörende Wirkung der Fluoride.
- 12. Die starke Verunreinigung der schlußendlich entstehenden Krätze, vermindert deren Wert bzw. die Chancen der Metallrückgewinnung daraus.
- 13. Bei der Verwertung der Krätze im Salztrommelofen, muß für solch eine metallarme Krätze mehr Salz eingesetzt werden, und damit erhöht sich der spezifische Salzschlackeanfall, der auch wieder teuer entsorgt oder aufbereitet werden muß.
Insgesamt kann man alle diese Nachteile zusammenfassen in:
- - Metallverluste,
- - Elektrolytverluste,
- - Produktionsausfall,
- - Erhöhte Krätzeerzeugung,
- - Behinderungen im Ofenbetrieb,
- - Kapazitätsverluste, sowohl volumenmäßig als auch zeitlich,
- - Erhöhter Arbeitsaufwand zur Wartung und Reparatur der Öfen,
- - Zerstörung der Auskleidungen durch HF und Schmelze,
- - Wertverlust der Krätze.
Alle Faktoren gemeinsam sind so schädlich und teuer, daß ein Entfernen der
Badmaterialien ganz dringend empfohlen werden muß.
In den meisten Fällen wird deshalb auch mit bislang ungenügenden und oft
primitiven Mitteln versucht, den Badanteil zu verringern.
Dies geschieht teils in speziellen Stationen mit Unterstützung einfacher
Werkzeuge, aber oft genug direkt vom Transporttiegel aus mit Schöpfkellen
oder ähnlichen einfachen Geräten.
So primitiv wie die Werkzeuge und die Methode, so wirkungsvoll ist natürlich
auch der Reinigungseffekt und erfordert trotzdem ein hohes Maß an Einsatz
und Sorgfalt der damit befaßten Mitarbeiter.
Fast immer sind deshalb noch wägbare Mengen an Badmaterial auf dem
Tiegel, aber deutlich weniger als vorher und so sind meist die
Verantwortlichen der Elektrolyse und der Gießerei mit diesem Zustand
zufrieden.
Aber selbst mit diesen kleineren Restmengen, stellen sich alle vorher
beschriebenen Nachteile ein, wenngleich etwas langsamer.
Modern organisierte Hütten mit DIN/ISO Zertifizierung, haben bereits
Qualitätsvereinbarungen zwischen dem metallanliefernden und dem
metallaufnehmenden Betrieb geschlossen, um neben anderen Vorteilen,
auch die Qualität des Abschöpfens und des Metalles zu erhöhen.
Selten bis gar nicht wird jedoch die Technik des Abschöpfens verbessert,
weshalb sich dann der zeitliche Aufwand für diesen Reinigungsschritt und
damit auch die körperliche Belastung der Mitarbeiter nur noch erhöht.
Solch zeitaufwendiges Reinigen, erfordert dann entweder mehr Mitarbeiter,
oder der ganze Metallfluß verlangsamt sich.
Selbstverständlich ist auch das unerwünscht, denn die Gießerei muß das
Flüssigmetall zügig erhalten, die Öfen füllen und dann die
Schmelzereinigung rasch durchführen, damit die Chargenzeiten nicht
überschritten werden.
Treten aber zeitliche Engpässe auf, dann ist meist eine Beschleunigung der
Schmelzebehandlung die Folge und die Metall- und Gießqualität gerät in
Gefahr.
Alle diese Nachteile und die folgenschwere Verkettung von kleinen
Nachteilen zu großen Problemen, wird mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung völlig vermieden.
Anwendbar ist diese Erfindung in allen rund 150 Primäraluminiumhütten der
Welt, weil überall das Metall auf die gleiche Art aus den Elektrolyseöfen
gesaugt wird und dann überall, das dabei mitgerissene Badmaterial, die
beschriebenen und sehr ernst zunehmenden Probleme verursacht.
Die hier vorgestellte Erfindung erlaubt die vollautomatische Reinigung der
Metalloberfläche im Tiegel und zwar in sehr kurzer
- - Zeit und mit bisher unerreichter
- - Metallreinheit,
- - ohne Lohnstundenaufwand!
Mit diesem enormen Gesamtnutzen lassen sich sehr schnell die
- - Investitionskosten finanzieren, die gesamte
- - Prozeßkette wird wesentlich einfacher, weniger störanfällig und
- - humaner.
Bei den Stationen, handelt es sich um stationäre Anlagen, die im Fahrweg
zwischen Elektrolyse und Gießerei sehr bequem angefahren werden können
und wegen der vollautomatischen Abläufe sehr rasch und perfekt ihre
Aufgabe erfüllen.
Das größte Hemmnis für die Reinigung des Tiegels von Hand, ist die
unterschiedliche Füllung des Tiegels, aber auch für eine mechanische
Reinigung ist das eine ganz besondere Erschwernis.
Es liegt in der Natur des Prozesses, daß nicht aus allen Ofen stets und
immer die gleiche Metallmenge gesaugt wird und damit der Saugtiegel auf
ein konstantes Niveau gefüllt wird.
Besonders schwierig wird der Reinigungsvorgang, wenn der Tiegel nur
weniger als 60% gefüllt ist, weil dann der Eintauchwinkel der Schöpf- bzw.
Abkrätzwerkzeuge sehr steil wird.
Für eine Mechanisierung oder besser eine Automatisierung wäre es deshalb
wünschenswert, immer einen möglichst gleichmäßig vollen Tiegel zu haben.
Der Füllgrad ist aber begrenzt, weil der Tiegel teilweise über lange Strecken
und oft holperiges, manchmal unebenes, kurvenreiches Gelände führt.
Meist sind die Tiegel beim Transport sogar offen und so ist es verständlich,
wenn die Tiegel aus Sicherheitsgründen, aber auch aus wirtschaftlichen
Gründen nur bis maximal 80% gefüllt sind.
Die erfindungsgemäße Reinigung erfolgt deshalb immer bei einem absolut
gleichmäßigen und fast 100%igen Metallstand, auf den sich dann die
gesamte Mechanik und Automatik leicht anpassen läßt.
Diese erfindungsgemäße, grundlegende Forderung wird unabhängig von
dem Füllstand, dadurch erreicht, daß der Füllstand, d. h. der Metallspiegel
durch einen in den Tiegel eingesenkten Verdrängerkörper angehoben wird,
bis zu einem maximalen Niveau, kurz vor dem Überlaufen des Metalles.
Alle schwimmenden Verunreinigungen sind damit einem festinstallierten
Abschäumer oder Abkrätzer zugänglich, der diese Materialien automatisch
in einen angepaßten Behälter abstreift. Bild 1.
Dieser Abkrätzvorgang kann je nach Menge und gewünschter Sauberkeit
mehrfach wiederholt werden, wobei das Absinken des Metallstandes immer
wieder ausgeglichen wird, durch gezieltes weiteres Nachsenken des
Verdrängers.
Dadurch werden völlig unabhängig vom Füllgrad immer die gleichen
Bedingungen beim Abschäumen eingehalten und dann läßt sich dieser
Vorgang sehr leicht mechanisieren und automatisieren. Der Reinigungs
effekt ist nun völlig ohne menschliches Zutun, bei jedem Tiegel gleich gut.
Aus Sicherheitsgründen wird dieser Verdrängerkörner vor dem ersten
Einsatz und nach längerem Stillstand vorher aufgewärmt, damit sich
keine Feuchtigkeit an der Oberfläche befindet, was sonst zu der sehr
gefährlichen Aluminium/Wasserreaktion führen würde.
Im Normalbetrieb ist der Verdrängerkörper aber durch die häufige
Nutzung immer so warm, daß eine derartige Gefahr nicht zu besorgen
ist.
Der gefüllte Saugtiegel wird innerhalb des Fahrweges zur Gießerei, am
besten in einer weftergeschützten Durchfahrt in einer genau definierten
Position angehalten, die im Folgenden Station genannt wird. Bild 1.
Aus dem über diesem Platz befindlichen Geschoß werden nun die
erforderlichen Hilfsgeräte mit dem Manipulator Pos. 1.1 und 1.2 auf den
Saugtiegel abgesenkt.
Dies geschieht vollautomatisch, weil alle Vorgänge immer exakt gleichförmig
ablaufen und nur durch den Anschlag des Fahrzeuges, der die Startposition
festlegt, ausgelöst wird. Eine Ampel schaltet auf Rot und signalisiert dem
Fahrer den Beginn des Abschäumvorganges.
Der Fahrer kann im seinem Fahrzeug sitzen bleiben oder den Ablauf
beobachten, aber körperlich eingreifen braucht er nicht.
Alle Vorgänge laufen programmgesteuert und selbstüberwacht ab, ohne
Mitwirkung des Mitarbeiters.
Nacheinander, oder im Paket senken sich automatisch herab:
- 1. Verdrängerkörper, Pos. 2, zum Volumenausgleich, bzw. schonenden
Anheben des Metallstandes bis auf ein maximales Niveau, ca. 1 mm
unterhalb des Überlaufes, ohne daß jedoch Metall dabei überläuft.
Der Verdränger ist bevorzugt als Halbzylinder ausgebildet, wobei der Außendurchmesser, gerade soviel kleiner als der Tiegelinnendurchmesser ist, damit er sich leicht in den Tiegel absenken läßt.
Dieser Halbzylinder ist außerdem so schräg angeschnitten, daß ein zungenförmig auslaufendes Gebilde entsteht.
Die am unteren Ende dünne Zunge, taucht zuerst in den Tiegel ein, wobei die runde Außenkontur bereits mit dem Innenrand des Tiegels abschließt und an ihm langsam hinabgleitet.
Dabei wird das aufschwimmende Badmaterial langsam verdrängt und schonend nach vorne geschoben, bis der Schrägansatz völlig eingetaucht ist und nun die hintere Tiegelhälfte ganz vom Verdränger erfüllt ist.
Die vordere gerade Wand des Halbzylinders begrenzt auch den halbkreisförmigen verbleibenden Restraum des Tiegels. Bild 4.
Der Verdränger ist aus einem Material, das keine oder nur eine geringe Haftneigung zu dem Flüssigmetall und zu den heißen Badmaterialien hat. Wird Stahl, Eisen oder Guß verwendet, dann sollten die Oberflächen vergütet sein durch Borieren, oder zumindestens mit einer geeigneten Schlichte ausgerüstet werden. - 2. Eine Sonde erkennt den darunter befindlichen Tiegel und sorgt mittels Abstandsmessung für eine Punktlandung des Hilfsgerätepaketes auf dem Saugtiegel direkt, oder über den Tiegelrandadapter. Dabei ist meist die vorhergehende Lage wieder verwendbar, lediglich bei stärkerer Abweichung führt das zu einer Korrektur über den Manipulator. Pos 1.1 und 1.2.
- 3. Eine 2. Sonde erkennt beim Eintauchen des Verdrängers, den ansteigenden Metallspiegel durch eine elektrische Kurzschlußbrücke, oder als maximales Temperatursignal, oder als geometrischen Abstand und erlaubt eine exakte Eintauchtiefe des Verdrängers und stoppt das Absenken, genau bei der vorgesehenen idealen Abstreifposition und korrigiert, bzw. regelt nur noch nach, wenn durch entferntes Badmaterial der Metallspiegel absinkt.
- 4. Abschäumer, oder Abstreifer, Pos. 3, zum Zusammenschieben und
Entfernen der aufschwimmenden Badmaterialien.
Dieser Abschäumer ist als Platte, Rechen oder Kamm ausgebildet und seine Aufgabe ist das Transportieren der aufschwimmenden Badbestandteile in den Auffangbehälter. Bild 3.
Die Eintauchtiefe ist immer konstant, deshalb ist es angebracht einen zweiten Abschäumer vorzuhalten, mit einem etwas tiefer gehenden Kamm oder Rechen, um die Effizienz noch zu steigern.
Wichtig ist jedoch immer, daß durch stetiges langsames Bewegen des Kammes, bevorzugt die festen Bestandteile entfernt werden und möglichst wenig flüssiges Metall ausgetragen wird. - 5. Auffangbehälter Pos. 5, für die abgeschöpften Badmaterialien. Dieser Behälter hat bevorzugt die gleich Rundung wie der Tiegel und schmiegt sich fast auf der ganzen Tiegelhälfte von außen an den Transporttiegel an oder wird über eine Schurre so bedient, daß ein Behälter von beliebiger Form stationär daneben stehen kann.
- 6. Der Abschäumer oder Abstreifer zur Entfernung der Badmaterialien
arbeitet in der programmgesteuerten Ablaufkette erst dann, wenn das
Metallniveau den gewünschten optimalen Füllstand erreicht hat. Bild 3.
Der Abstreifer ist in seiner Grundform an den Verdrängerkörper so angepaßt, daß er sich in der Ausgangslage an ihn anschmiegt. Durch eine mechanische Bewegung, ausgelöst durch einen Zylinder oder eine Zugstange, fährt der Abstreifer auf dem Tiegelrand entlang und zieht alle überstehenden, weil aufschwimmende Fremdkörper in den Auffangbehälter.
Es kann ein Abstreifer installiert sein, der mehrfache Bewegungen bis zur endgültig erwünschten Metallreinheit ausführt, oder ein zweiter etwas modifizierter Abstreifer ermöglicht, durch ein geringfügig tieferes Eintauchen, eine noch bessere Metallreinigung.
Dies ist eine Variante, um die Vorrichtung auf die unterschiedlichen Eigenschaften und auch unterschiedlichen Mengen der Badbestandteile anzupassen und eine gleichförmige Reinigungsleistung zu erreichen. - 7. Zum Abschluß kann ein weiterer, wie ein Stahlbesen wirkender Abstreifer
den Tiegelrand sauber abreinigen.
Dieser Besen ist dann entbehrlich, wenn der ganze Apparat sich mittels des ringförmigen Tiegeladapters auf dem Tiegelrand absetzt und dieser Ring dann den planen Tiegelrand schützt. - 8. Eine 3. Sonde zur Sicherheitsabschaltung, wenn im Störfall Flüssigmetall überläuft. Nach dem Erkennen dieses Störzustandes über eine thermisch, elektrisch, kapazitiv oder abstandsmessende Sonde, wird alles stromlos geschalten und Alarm ausgelöst.
- 9. Mechanik zum Bewegen des gesamten Hilfsgeräteträgers und der einzelnen Hauptgeräte, wie Verdränger und Abstreifer. Hier sind alle bekannten technischen Möglichkeiten anwendbar vom Spindelantrieb über Linearmotoren bis zur Hydraulik.
- 10. Elektrik zum Antrieb und eine freiprogrammierbare Steuerung aller
automatischen Abläufe, inklusive Sicherheitsabschaltung, Alarmierung und
einer Fernsehkamera, die permanent das Bild in eine dauernd besetzte
Warte überträgt.
Damit läßt sich im Normalfall der Zustand aller Hilfsgeräte überwachen und im Störfall rasch erkennen welche Störung eingetreten ist. - 11. Eine Reinigungsvorrichtung, bestehend aus Abschabern für den Verdränger, beseitigt anhaftendes Badmaterial oder Metall, beim Zurückfahren in die Ruheposition, weil diese den Verdränger so umschließt, daß die unter Federdruck angepreßten Schälmesser die Verunreinigungen abstreifen und dieses Material über eine Schurre in den Auffangbehälter gelenkt wird.
- 12. Reinigungsvorrichtung bestehend aus stabilen Stahlbürsten für den oder
die Abstreifer, beseitigen anhaftendes Badmaterial oder Metall, beim
Zurückfahren in die Ruheposition, weil diese beim Vorbeibewegen an den
feststehenden Bürsten von anhaftendem Material befreit werden.
Nach dem vollständigen Programmablauf zur Entfernung der Badbestandteile und zur Reinigung des Verdrängers und der Abstreifer, sowie des Hochfahrens in die Ruheposition, erfolgt die optische Freigabe durch Umschalten der Ampel auf Grün und der Fahrer fährt mit dem Transportfahrzeug und Saugtiegel Pos. 6, in die Gießerei.
Dabei dauert der ganze Vorgang vom Ein- bis zum Ausfahren des Tiegels, je nach Verschmutzungsgrad und gewünschter Reinheit 1-5 Minuten.
Trotz der kurzen Behandlungszeit zum Abschäumen in der erfindungsgemäßen Abschäumstation, werden in größeren Hütten, alleine wegen der großen räumlichen Ausdehnung, mehrere derartige Reinigungsstationen benötigt, um zusätzliche Transportwege zu sparen.
Mit einfachen zusätzlichen Mitteln und mit geringem Aufwand lassen sich
diese Stationen auch ausbauen für eine zusätzliche Metallbehandlung zur
- - Entgasung,
- - zur Reduzierung von Alkalien und zum
- - Entfernen von nichtmetallischen Partikeln, wie Karbide, Nitride und Oxide.
Dazu werden dann lediglich weitere Hilfsgeräte benötigt, die vor dem
Entfernen der Badbestandteile, zusätzliche Stoffe oder Hilfsmittel in die
Metallschmelze einbringen.
Das kann geschehen über die bekannten mechanischen Rotoren, die dann
Argon, Stickstoff, Chlor oder Aluminiumfluorid einquirlen, um die
gewünschten Reinigungseffekte zu nutzen.
Im dann folgenden bereits beschriebenen Abschäumvorgang werden alle,
auch die dadurch entstandenen Verunreinigungen zusammen mit den
normalen Bestandteilen entfernt.
Mit diesem zusätzlichen Ausbau werden zwei wichtige Verfahrensschritte
simultan erledigt und sehr einfach, platz- und zeitsparend die Reinigung der
Tiegeloberfläche und des Metalles erreicht.
Die vorgesehenen selbstreinigenden Vorrichtungen ermöglichen einen
vollautomatischen und weitgehend unbeaufsichtigten Betrieb.
Aber die metall- und schmelzeberührten Geräte wie Verdränger, oder
Abschäumer müssen in bestimmten Zeitabständen kontrolliert und
geschlichtet werden.
Selbstverständlich müssen auch die Saugtiegel nach Bedarf mit einer
Tiegelfräsmaschine gereinigt werden, damit der Verdränger immer ungestört
in den Saugtiegel eingesenkt werden kann.
Dieses mechanische Tiegelreinigen, mittels einer stationären Fräse, wird
heute in den meisten Hütten der Welt angewendet.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Abschäumvorrichtung ist dieses Reinigen
aber wesentlich seltener erforderlich, weshalb die Auskleidung derartig
abgeschäumter Tiegel auch eine deutlich längere Standzeit haben wird.
Die ausführlich beschriebenen Nachteile, beim Verbringen von
Badmaterialien in die Gießöfen, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollständig vermeiden.
Dazu kommen dann noch die vielfältigen Vorteile bei der Anwendung dieser
Vorrichtung und insgesamt summieren sich die sieben folgenden
Einzelbeiträge zu einem zusätzlichen, hoch interessanten Deckungsbeitrag
bei der Gewinnung von Aluminium:
- 1. Zeitersparnis
- 2. Metallersparnis
- 3. Energieeinsparung
- 4. Materialeinsparung
- 5. Reparatureinsparung
- 6. Lohnstundeneinsparung
- 7. Wertsteigerung der Krätze
- 8. Humanisierung der Arbeitsplätze.
Claims (17)
1. Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Entfernung von auf der
Metalloberfläche eines Saugtiegels aufschwimmenden Badmaterialien,
dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisch abgesenktes Paket von
Hilfsgeräten bis auf den Tiegelrand abgesenkt werden, bestehend aus
mehreren Sonde, dem Verdränger, den Abschäumern oder Abstreifern und
einem Auffangbehälter, wobei der Verdränger in das Flüssigmetall eintaucht
und den Metallspiegel auf ein optimales Niveau anhebt, damit die
aufschwimmenden Badbestandteile mit dem Abstreifer immer in derselben
günstigen Position automatisch abgezogen werden können und in einen
Auffangbehälter überführt werden, der entweder daneben steht und über
eine Schurre befüllt wird, oder sich in halbrunder Form um den Saugtiegel
schmiegt und mit dieser halbrunden Form in der Lage ist alle
Badbestandteile, die der Abstreifer bewegt aufzunehmen.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdränger eine Form aufweist, die dem halben Innenprofil des
Saugtiegels entspricht und bevorzugt halbrund ausgeführt ist und damit an
der inneren Tiegelwand hinabgleiten kann, während die andere Seite unter
einem Winkel von 20-50° so geschnitten ist, daß ein zungenförmiges Teil
entsteht und die so gebildete Schräge die aufschwimmenden
Badbestandteile nach vorne bewegt, um sie dem Abstreifer zugänglich zu
machen, der in seiner Arbeitsbreite etwa dem Durchmesser des Tiegels
entspricht.
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Teile in der absenkbaren Gerätekombination, die mit flüssigem
Metall in Berührung kommen, mit einer glatten Oberfläche ausgebildet sind
die mit einer speziellen thermischen Vergütung mit Borsalzen, oder mit
einem Überzug aus Bornitriden, Grafitschlichte oder ähnlichen flüssigmetall-
und schmelzeabweisenden Materialien behandelt sind, damit diese
Metallteile nicht mit den Materialien verkleben.
4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdränger auch aus Kunstkohle oder Grafit besteht, das von Natur
aus bereits diese abweisenden Eigenschaften aufweist.
5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdränger nach dem Gebrauch, während des mechanisch oder
hydraulisch bewegten Aufsteigens in die Ruheposition durch einen
messerartigen Abstreifer gezogen wird, der mittels Federkraft genau der
Außenkontur des Verdrängers angepaßt ist und deshalb alle eventuell
anhaftenden Beläge sauber abstreift und diese über eine Schurre in den
Auffangbehälter gelenkt werden.
6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstreifer so breit ist wie der Saugtiegeldurchmesser und somit
etwas breiter ist als die gerade Vorderseite des Verdrängers, damit werden
alle Badbestandteile am Verdränger quantitativ erfaßt, mit der
Abstreiferbewegung nach vorne bewegt und bereits über den
Saugtiegelrand ausgetragen in den anliegenden Auffangbehälter oder über
die Schurre des Tiegeladapters in den daneben stehenden Auffangbehälter.
7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Abstreifer mehrfach diese Abstreifbewegung ausführt und
dazwischen der durch die Entfernung der Badbestandteile abgesenkte
Metallstand wieder durch Absenken des Verdrängers ausgeglichen wurde,
damit alle Schmelzepartikel sauber erfaßt und entfernt werden.
8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Abstreifer vorgesehen sind, die nacheinander die
Abstreifbewegung ausführen, wobei der zweite Abstreifer etwas tiefer
eintaucht, um gewissermaßen die letzte Feinputzarbeit zu leisten.
9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Abstreifer beim Zurückfahren in die Ruheposition bei
Passieren von stabilen Stahlbürsten so gesäubert werden, daß diese immer
ihre Aufgabe erfüllen können.
10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die eine Wand des halbkreisförmig ausgebildeten Auffangbehälters
genau an den Saugtiegel anschmiegt und der zweite längere Wandteil
zusammen mit der ersten einen Behälter bildet, der das Profil einer
Mondsichel aufweist und dadurch alle von dem Tiegel weg bewegten
Partikel aufnehmen kann.
11. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Auffangbehälter groß genug ist, um das Badmaterial von
mindestens 20 Tiegeln aufnehmen zu können und die von diesen
Abschäumvorgängen angesammelten Badbestandteile über einen
Klappboden in einen fahrbaren Container entleeren zu können.
12. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das ganze Hilfsgerätebündel, vermittels eines Manipulators, ähnlich
einem Brückenkran, genau auf den Tiegel abgesenkt werden kann und zwar
mit Hilfe einer Positioniersonde, die mittels Laser- oder Infrarotstrahl in drei
Ebenen korrigiert und so immer die richtige Position findet, auch wenn das
Fahrzeug einmal nicht millimetergenau in der Startposition steht.
13. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mit einer zweiten Sonde das Absenken des Verdrängers feinfühlig und
millimetergenau mit Fuzzy logic-Reglern so gesteuert wird, daß kein
Überlaufen des Tiegels zu befürchten ist, obwohl das Absenken zuerst
rasch und dann sanft verzögert bis in die genau definierte Abschäumposition
erfolgt.
14. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zusätzliche Sicherheitssonde zur Verfügung steht, die bei
Störungen aller Art, eine Notabschaltung auslöst, sobald diese Sonde mit
heißem Metall in Berührung kommt oder zu kommen droht.
15. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Sonden den Metallspiegel entweder thermisch, kapazitiv, über
Kurzschluß oder mittels Abstandsmessung mit Laser- oder Infrarot
millimetergenau erkennen und den Verdränger steuern, sowie den ganzen
Automatikvorgang auslösen.
16. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die gesamte Mechanik mit den bekannten Antriebsmöglichkeiten
ausrüstbar ist, wie z. B. hydraulisch, elektromotorisch oder mit einem
Linearmotor.
17. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die gesamte Elektrik, inklusive freiprogrammierbarer Steuerung eine
vollautomatisch, bedienerfreie und trotzdem sichere Nutzung zuläßt, weil bei
den sehr ungewöhnlichen, aber denkbaren Störfällen, diese so rasch von
den Sonden erkannt werden, daß dann eine rechtzeitige
Sicherheitsabschaltung erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997101679 DE19701679C2 (de) | 1997-01-18 | 1997-01-18 | Verfahren und Vorrichtung zur möglichst raschen und sauberen Entfernung von Badbestandteilen von der Metalloberfläche von Tiegeln mit flüssigen Metallen, bevorzugt Aluminium, Magnesium und Zink |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997101679 DE19701679C2 (de) | 1997-01-18 | 1997-01-18 | Verfahren und Vorrichtung zur möglichst raschen und sauberen Entfernung von Badbestandteilen von der Metalloberfläche von Tiegeln mit flüssigen Metallen, bevorzugt Aluminium, Magnesium und Zink |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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