-
Umschmelzverfahren für Metall späne und Ofen zu deren Säubern gemäß
diesem Verfahren Die Erfindung bezieht sich auf die Verwertung von Abfällen in der
metallverarbeitenden Industrie, insbesondere auf ein Umschmelzverfahren für Metallspäne,
das dazu dient, Qualitätsmetall für Guß stück zu erzeugen.
-
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Ofen zum Säubern der Späne
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren von ihnen anhaftenden Ölen, Emulsionen und
anderen organischen Begleitstoffen sowie auch von Rost und Zunder durch teilweises
Reduzieren der Oxyde.
-
Am vorteilhaftesten können das erfindungsgemäße Umschmelzverfahren
für Späne und der erfindungsgemäße Ofen
zum vorausgehenden Säubern
der Späne in großen Maschinenfabriken verwendet werden, wo sich infolge der spanenden
Bearbeitung von Stahl und Gußteilen eine große Menge Metallabfälle in Form von Spänen
ansammelt.
-
Diese Späne werden in der Regel nicht an ihren Entstehungsstellen
verarbeitet, sondern in Form von Briketts in Hüttenwerke transportiert, wo sie anstelle
von Eisenerz als Zuschlag beim Hochefenbetrieb verwendet werden.
-
Die Ausbeute an brauchbarem, aus Spänen erhaltenem Metall ist bei
diesem Umschmelzverfahren für Späne äußerst niedrig, da die Briketts während ihres
Transports zerfallen und die Oberfläche der Späne oxydiert wird. Die Folge hiervon
ist, daß beim Umschmelzen ein bedeutender Teil des aus Spänen bestehenden Metalls
verbrennt und dadurch dessen Qualität verschlechtert wird.
-
Es ist ein Umschmelzverfahren für Metallspäne allgemein bekannt,
das ein vorausgehendes Bearbeiten der Späne und deren darauffolgendes Einschmelzen
in Schmelzöfen vorsieht, um brauchbaren Guß zu erhalten.
-
Die vorausgehende Bearbeitung der Späne nach dem bekannten Verfahren
enthält Arbeitsgänge, die aus Zerkleinern und Säubern der Späne von organischen
Begleitstoffen (Ölen, Emulsionen u. ae ) und von Wasser in Zentrifugen sowie aus
nachfolgendem Kalt- oder Warmbrikettieren bestehen.
-
Es ist ein Nachteil eines solchen Umschmelzverfahrens für Hetallspane
daß, um Qualitätsmetall für Guß stücke zu erhalten, ein großer Arbeits- und Energieaufwand
erforderlich
sind, wobei außerdem große Metallverluste durch Abbrand
entstehen, die bis zu 10 - 20 % des Gesamtgewichts der verarbeiteten Späne betragen.
-
Zum vorausgehenden Erhitzen der Späne vor deren Brikettieren werden
umlaufende Anwärmöfen verwendet. Ein solcher Ofen besteht aus einer ausgekleideten
Trommel, deren Längsachse zur Waagerechten geneigt ist.
-
An der am weitesten von der Waagerechten entfernten Trommelstirnseite
befindet sich eine Beschickungsvorrichtung zum Eingeben der Späne in die Trommel,
während am entgegengesetzten Trommelende eine Entladeöffnung vorgesehen ist.
-
An der Trommel innenfläche sind spiralförmig angeordnete Schaufeln
angebracht, die beim Trommelumlauf die Späne durchmischen und gleichzeitig von der
Beschickungsöffnung entgegen dem Strom heißer Heizgase zur Entladeöffnung verschieben.
Diese Heizgase entstehen beim Verbrennen von Erdgas in Gasbrennern, die im Feuerraum
eingebaut sind, der mit dem Innenraum der Trommel auf deren Stirnseite mit der Entladeöffnung
in Verbindung steht.
-
Aus den auf diese Weise erhitzten Spänen werden Brifetts gepreßt,
die dann in den Schmelzofen eingegeben seren.
-
Einer der Nachteile dieser Anwärmöfen besteht darin, daß die in ihnen
erhitzten Späne unzureichend von Oxyden (Rost und Zunder) gesäubert werden, was
zur Folge hat, daß beim nachfolgenden Umschmelzen der Späne in Schmelzöfen
ein
bedeutender Teil des aus Spänen bestehenden Metalls verbrennt.
-
Auf3erdem sind diese Öfen unwirtschaftlich, da ein bedeutender Teil
der Heizgase in die Außenluft entweicht und nicht für Produktionszwecke ausgenützt
wird. Schließlich enthalten diese Gase gesundheitsschädliche Beimengmigen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung der erwähnten
Schwierigkeiten ein Umschmelzverfahren flir Netallspäne zu entwickeln und einen
Ofen zum vorausgehenden Säubern der Metallspäne nach diesem Verfahren zu schaffen,
die es errnöglichen, Qualititsuletall für GuM-stüclce direkt aus den Spänen an deren
Entstehungsstellen bei minimalen Metallverlusten und gleichzeitiger Vereinfachung
und Verbilligung des Späneumschmelzverfahrens durch Senken der Schmelzkosten je
Tonne Metall zu erhalten sowie auch die sanitären und hygienischen Arbeitsbedingungen
für das Bedienungspersonal der Öfen zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Späne vorher in einem
Strom heißer Heizgase gesäubert werden, die hei unvollkommenem Verbrennen von Erdgas
entstehen und eine nichtoxydierende Atmosphäre zum Verbrennen von den Spänen anhaftenden
organischen Begleitstoffen und zum Reduzieren von Oxyden erzeugen, und daß die so
gesauberten Späne in geschmolzenes Metall ein(is Schmelzofens zum Umschmelzen eingebracht
werden.
-
Es ist zweckmäßig, daß zur Erzeugung der nichtoxydierenden
Atmosphäre
Erdgas mit einer Luftüberschußzahl von 0,5 verbrannt und auf eine Temperatur von
600 oC erhitzte Luft zugeftihrt wird.
-
Erfindungsgemäß ist ferner ein umlaufender Trommelofen zum Säubern
der Späne nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß über
der Beschickungsvorrichtung auf dem Weg, den die Heizgase beim Austritt aus der
Trommel zurücklegen, ein Lufterhitzer montiert ist, der mittels der Wärme der Heizgase
Luft erhitzt, die einer Etohrleitungen vom Lufterhitzer den Brennern zugeführt wird.
-
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß in der Trommel am
Eingang in den Lufterhitzer Düsen eingebaut sind, die mit einer Sammelleitung verbunden
sind, über die den Düsen unter Druck Kaltluft zum Nachverbrennen von Produkten unvollkommener
Verbrennung des Erdgases und von Verdunstungsprodukten der den Spänen anhaftenden
Öle zugeführt wird.
-
Das erfindungsgemäße Umschmelzverfahren für Metallspäne und der erfindungsgemäße
Ofen zum vorausgehenden Säubern derselben ermöglichen es, Metall hoher Qualität
für Guß stücke zu erhalten und die Metallverluste durch Abbrand auf 2 - 4 zu senken.
-
Außerdem ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße
Ofen, einen Teil der Arbeitsgänge wegfallen zu lassen und dadurch den Arbeitsablauf
beim Verarbeiten der Späne zu brauchbarem Guß zu vereinfachen und zu verbilligen
sowie gleichzeitig die Arbeitsbedingungen
des Bedienungspersonals
durch Mechanisieren des Umschmelzverfahrens der Metallspäne zu verbessern.
-
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung, die aus einer einzigen Figur besteht, eingehend beschrieben, in der schematisch
ein Aggregat zum Umschmelzen der Metallspäne nach dem erfndungsgemäßen Verfahren
abgebildet ist. Das Aggregat ethält einen Ofen zum vorausgehenden Säubern der Späne
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und einen Induktionsschmelzofen.
-
Ein Ofen 1 dient zum vorausgehenden Säubern von Metallspänen von
ihnen anhaftenden Begleitstoffen (Ölen, Emulsion usw.) und zum teilweisen Reduzieren
von Lisenoxyden.
-
Der Ofen 1 besitzt eine zylindrische Trommel b mit einer Auskleidung
3. Die Trommel 2 ist derart auf einem Unterbau 4 aufgesetzt, daß ihre Längsachse
5 zur ILaagerechten geneigt ist. An der Innenfläche der Trommel 2 befinden sich
Schaufeln 6, die spiralförmig entlang ihrer Längsachse 5 angeordnet sind. Die Trommel
2 wird um ihre Längsachse 5 durch einen Antrieb 7 gedreht, der auf dem Unterbau
4 des Ofens 1 montiert ist.
-
An der am weitesten von der Waagerechten entfernten Stirnseite 8
der Trommel 2 befindetsich eine Beschickungsvorrichtung 9, die Späne in einem inneren
Heizraum 10 der Trommel 2 eingibt, während am entgegengesetzten Ende eine Entladeöffnung
11 für gesäuberte, aus der Trommel 2 kommende Späne vorgesehen ist. Die Späne fallen
in einen unter
der Entladeöffnung 11 angeordneten Induktionsschmelzofen
1:1. An diese Stirnseite der Trommel 2 schließt sich eill mit dem Heizraum 10 in
Veihindung stehender Feuerraum 13 ull, iii dem Gasbrenner 14 eingebaut; sind.
-
Über der Beschickungsvorrichtung 9 befindet sich ein Lufterhitzer
15, in dessen Unterteil eine Luftvorwärnilcamnicr 16 vorgesehen ist, die mit dem
innercii IIeizraum 10 der Trommel 2 in Verbindung steht.
-
Der Oberteil des Lufterhitzers 15 ist durch Itohrleitungen 17 mit
den Gasbrennern 14 verbunden und besitzt ltegelschi ber 18, damit im Heizraum 10
ein Überdruck von 1 - 2 at aufrechterhalten wird, um zu vermeiden, daß Kaltluft
in den Beizraum 10 eingesaugt wird.
-
Im Heizraum 10 der Trommel 2 sind am Zingang in den Lufterhitzer
15 Düson 19 vorgesehen, denen über eine (nicht abgebildete) Sammelleitung Kaltluft
zugeführt wird. Die Luftvortärmkammer 16 wird ebenfalls periodisch durch eine Ringleitung
2@ mit der Außenluft verbunden.
-
Der Ofen 1 zum vorausgehenden Säubern der Motallspäne und der induktionsschmelzofen
12 sind auf einem gemeinsamen Fundament 21 aufgestellt und bilden ein einheitliches
Aggre-@@@ zum Umschmelzen von Metallspänen an ihren Entstehungsstellen in Maschinenfabriken.
-
Aus der nachstehend beschriebenen Arbeitsweise dieses Aggregats wird
das erfindungsgemäße Umschmelzverfahren für Metallspäne ersichtlich werden:
Ungesäuberte,
zerkleinerte Späne werden in die Beschickungsvorrichtung 9 geleitet,die sie in die
umlaufende Trommel 2 des Anwärmofens 1 eingibt, der sowohl heizt als auch selber
geheizt wird.
-
Die spiralförmig angeordneten Schaufeln 6 der Trommel 2 mischen die
Späne durch und verschieben sie entlang der Längsachse 5 der Trommel 2 entgegen
dem sie umspülenden Strom aus heißen Heizgasen. Diese Gase entstehen im Feuerraum
13 des Ofens 1 bei unvollkommenem Verbrennen von Erdgas, das den Gasbrennern 14
zugeleitet wird. Das Verbrennen erfolgt bei einer Luftüberschußzahl von 0,5. Diese
Luft wird den Gasbrennern 14 über die Rohrleitungen 17 zugeführt uiid kommt aus
dem Lufterhitzer 15, wo sie auf eine Temperatur von 550 - 6oo Oc erhitzt wird.
-
Auf diese Weise verbranntes Erdgas erzeugt im lleizraum 10 des Ofens
1 eine nichtoxydierende Atmosphäre, in der die an den Spänen anhaftenden organischen
Begleitstoffe (Öle, Emulsion usw.) verbrannt, Eisenoxyde (Rost, Zunder) teilweise
reduziert werden und auch Feuchtigkeit verdunstet.
-
Die so gesäuberten und auf eine Temperatur von 85.0 bis 950 OC erhitzten
Späne fallen aus der Entladeöffnung 11 heraus und in das geschmolzene Metall des
Induktionsofens 12 herab, wo sie umgeschmolzen werden.
-
Das überhitzte flüssige Metall wird, wenn es sich in genügender Menge
im Induktionsschmelzofen 12 angesammelt hat, in eine Pfanne gegossen und, um es
dailn 12 vergießen, zu einem Gießereiförderer gebracht.
-
Bei einem derartigen Umschmvlzverfahren für Metall sp.ine überschreiten
die Metallverluste durch Abbrand nicht 4 t Die Produkte der unvollkommenen Verbrennung
des Erdgases werden auf ihrem Weg zum Lufterhitzer 15 zweifach nachverbrannt. Das
erste Mal durch die über Düsen 19 unter Druck eingeführte Kaltluft im Heizraum 1O
der Trommcl 2 am Eingang in den Lufterhitzer 15 und das zweite Mal in der Luftvorwärmkammer
16, in die Kaltluft über Ringlei tung 20 geleitet wird.
-
Auf diese Weise werden die Produkte der unvollkommenen Verbrennung
des Erdgas und die Verdunstungsprodukte von den Spänen anhaftenden Ölen zusätzlich
verbrannt0 Kaltluft wird in die Luftvorwärmkammer 16 auch deshalb geleitet, um die
heißen Gase auf 1000 - 1100 °C Temperatur abzukühlen und ein Durchbrennen des Lufterhitzers
15 zu vermeiden0 Die heißen Gase gelangen nach zweimaliger Nachverbrennung in den
Lufterhitzer 15, wo ihre Wärme zurn Erilitzen der Frischluit verwendet wird, die
dann über die Rohrleitungen 17 den Gasbrennern 14 zugeführt wird.