DE2327880A1

DE2327880A1 - Verfahren und anlage zum zufuehren von geschmolzenem metall zu verbraucherstellen

Info

Publication number: DE2327880A1
Application number: DE2327880A
Authority: DE
Inventors: Sven Ivar Sieurin
Original assignee: Granges Essem AB
Current assignee: Granges Essem AB
Priority date: 1972-06-05
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1974-01-03
Also published as: FR2187470B1; US3940264A; SE372187B; FR2187470A1; DE2327880C2; IT990624B

Description

Hans Wiemuth
dipl-ing. peter-c. sroka

PATENTANWÄLTE

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den 28.. Hai 1973

IHR ZEICHEN: MEIN ZEICHEN:

1-4363 - 14/13

Granges Essern Aktiebolag Västeras / Schweden

Verfahren und Anlage zum Zuführen von geschmolzenem Metall zu Verbrauchersteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Zuführen von geschmolzenem Metall zu Verbraucherstellen, insbesondere Metallgußformen.

Um geschmolzenes Metall Verbraucherstellen, beispielsweise Gießmaschinen, zuzuführen, wird normalerweise ein verhältnismäßig großer Schmelzofen benutzt, dem jeweils bestimmte Mengen an geschmolzenem Metall mittels Gießpfannen od. dgl. entnommen und den einzelnen Verbraucherstellen zugeführt v/erden. Das Zuführen der Schmelze bzw. des geschmolzenen Metalles zu den Verbraucherstellen wird von Hand gesteuert, derart, daß die einzelnen Verbrauchersteilen im wesentlichen mit der Geschwindigkeit mit geschmolzenem Metall beschickt werden, wie diese Stellen das Metall verbrauchen. Wenn es sich bei den Verbraucherstellen um Gießmaschinen handelt, ist es normalerweise üblich, Wärmespeicher- oder Mischöfen zu verwenden,

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wobei die Konstruktion dieser Öfen u.a. von dem Arbeitsprinzip der jeweiligen Gießmaschinen abhängt.

Eine vereinfachte Methode besteht darin, eine Handgießpfanne zu verwenden, um geschmolzenes Metall einem transportablen Behälter zu entnehmen, der seinerseits zur Aufnahme von Schmelze aus einem üblichen Schmelzofen geeignet ist, und die jeweils erforderlichen Mengen an geschmolzenem Metall aus der Gießpfanne in die Aufnahmebehälter der einzelnen Gießmaschinen oder Wärmespeicher- bzw. Mischöfen einzugießen. Für die Durchführung einer derartigen Verfahrensweise wird sehr viel Handarbeit benötigt, die, wenn sie auch bei kleineren Gießanlagen akzeptabel sein kann, zu beträchtlichen Nachteilen führt, wenn geschmolzenes Metall großen Gießanlagen zugeführt werden soll.

Gemäß einer anderen Verfahrensweise wird das geschmolzene Metall von einem zentralen Schmelzofen aus mittels einer transportablen Gießpfanne weitergefördert und aus dieser in die sogenannten Wärmespeicher- oder Mischöfen gegossen, die den Gießmaschinen zugeordnet sind. Hinsichtlich der Einfachheit und der Zuverlässigkeit ist eine derartige Verfahrensweise verhältnismäßig vorteilhaft; dieses wie auch das zuerst beschriebene Verfahren bringt jedoch das Problem mit sich, daß das geförderte Metall einem Oxydationsprozeß unterworfen wird, da die Oberfläche des geschmolzenen Metalles bzw. der Metallschmelze dem Einfluß von Luft ausgesetzt ist. Dadurch wird sowohl bei in von Hand betätigten und maschinell betätigten Gießpfannen die Oberflächenschicht der Metallschmelze einem starken Oxydations- und Erstarrungsprozeß als Ergebnis des großen Temperaturunterschiedes zwischen der Temperatur der Schmelze und der Temperatur der Luft ausgesetzt.

Wenn, wie es oft der Fall ist, frisches, festes Schmelzgut, beispielsweise in Form von Brammen oder Blöcken, der Schmelze und/oder den Wärmespeieheröfen zugesetzt wird, verwirbeln die Brammen oder Blöcke in den·verhältnismäßig begrenzten Räumen

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ORIGINAL INSPECTiD

der öfen die Oxyde und auch die erstarrten Anteile in der Oberflächenschicht der Schmelze. Dieses "Bewegen bzw. Verwirbeln der Schmelze ist unerwünscht, da es zu lästigen Einschlüssen in dem fertigen Gießprodukt oder sogar in der Metallstruktur desselben führen kann.

Bei den oben beschriebenen bekannten Verfahrensweisen, bei denen bestimmte begrenzte Mengen an geschmolzenem Metall schrittweise in die Aufnahmebehälter der Gießmaschinen oder in die Wärmespeicheröfen eingegossen werden, wird das geschmolzene Metall jedesmal einem Oxydations- und Erstarrungsprozeß unterworfen. Dieses gilt auch dann, wenn das geschmolzene Metall aus kippbaren Gießpfannen den Gießmaschinen zugeführt wird, da das geschmolzene Metall beim Herausfließen aus der Gießpfanne einem starken Abkühlungsprozes ausgesetzt wird, wobei eine große Oberfläche einer OxT^dation durch die Umgebungsluft ausgesetzt ist. Das Zuführen des geschmolzenen Metalles zu den viärmesp ei eher öfen hat auch eine beträchtliche Temperaturänderung der Schmelze zur Folge, was in unerwünschter "tfeise zu Kernbildungen innerhalb der Schmelze führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem eine übermäßige Bewegung des zu verteilenden geschmolzenen Metalles verhindert wird, wobei gewährleistet sein soll, daß das Metall den einzelnen Aufnahmestationen so ruhig wie möglich zugeführt wird. Es soll weiterhin gewährleistet sein, daß das Metall in einer solchen Weise weitergeleitet v/ird, daß es nicht dem Einfluß der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Es soll weiterhin gewährleistet' sein, daß das geschmolzene Metall im wesentliehen automatisch weitergeleitet bzw·, verteilt wird, so daß das Zuführen des geschmolzenen Metalles von einem Hauptschmelzofen zu den einzelnen Verbraucherstellen im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit erfolgt, mit der das geschmolzene Metall im Bereich dieser Verbraucherstellen, d.h. den Gießmaschinen, verbraucht wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschicken mindestens eines Hauptschmelzofens mit festem metallischen Rohgut, welches Brammen oder Blöcke oder Schrott umfaßt, in einer solchen Weise zu gestalten, daß beim Eintreten des Rohmaterials in die Schmelze die sich auf der Schmelze befindende insbesondere oxydische Schlackeschicht nicht aufgewirbelt wird, da eine derartige Aufwirbelung bzw. Bewegung der Schlackeschicht zu unerwünschten Folgen führen kann. Derartige oxydische Schlackeschichten sind selbst dann unvermeidbar, wenn die Schmelze bzw. das geschmolzene Metall gut gegen die umgebende Außenluft abgeschirmt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze aus dem sie aufnehmenden Behälter unter dem Einfluß der Schwerkraft durch im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungen zu den einzelnen Verbrauchersteilen fließen läßt, und daß in dem Schmelzebehälter und dem Leitungssystem ein bestimmtes, im wesentlichen konstantes Schmelzeniveau aufrechterhalten wird, indem der Schmelze in dem Schmelzebehälter vorzugsweise automatisch frisches Rohmaterial mit der gleichen Gschwindigkeit zugeführt wird, wie Schmelze von den Verbrauchersteilen verbraucht bzw. entnommen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß man das geschmolzene Metall in dem Schmelzebehälter und dem Leitungssystem mit einer so niedrigen Geschwindigkeit fließen läßt, daß die sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalles befindende Schlackeschicht im wesentlichen ungestört bleibt.

Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß durch einen das geschmolzene Metall aufnehmenden Behälter, der mit den einzelnen Verbrauchersteilen durch im wesentlichen horizontal verlaufende Leitungen verbunden ist und dem

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mindestens eine Fördereinrichtung zugeordnet ist, um in Abhängigkeit von der an den Verbraucherstellen verbrauchten bzw. entnommenen Schmelzemenge soviel frisches Rohmaterial zuzuführen, daß das Schmelzeniveau in dem Schmelzebehälter und in dem Leitungssystem automatisch auf einem im wesentlichen konstantiven Niveau gehalten wird»

Gemäß weiterer Erfindung ist vorgesehen, daß das Entladeende der Fördereinrichtung mindestens in der Entladestellung unmittelbar im Bereich des Niveaus bzw«, des Spiegels der Schmelze liegte

Die Erfindung wird im folgenden mehr ins Detail gehend unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebene Es zeigern

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einer Anlage zum Zuführen von geschmolzenem Metall zu Verbraucher-Stationen^ beispielsweise Spritzgußmaschinen und

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines Hauptschmelzofens, der einen Teil des Verteilersystems für das geschmolzene Metall zu den in Fig_o 1 schematisch dargestellten Spritsgußmaschinen bildet»

In Fig. 1 sind zwei voneinander getrennte Spritzgußmaschinen 10 und 11 dargestellt, die eine der Erfindung entsprechende Konstruktion haben. Die beiden Maschinen werden von dem Automaten 12 versorgt, der die fertigen Gußstücke aus den Maschinen herausnimmt und den Betrieb dieser Maschinen in einer solchen Weise steuert, daß gewährleistet ist, daß der Gießprozeß solange unterbrochen ist, bis von dem Automaten die fertigen Gußstücke entnommen sind und sichergestellt ist, daß die Formen leer sind. Die mit dem Bezugszeichen 13 versehene Pfeillinie deutet die Hauptbe\fegungsbahn des Automaten in der" Draufsieht an_e

1/0.

Der Automat übergibt die fertigen Gußstücke an Fördereinrichtungen 14 und 15, welche die Gußstücke zu Abgrat- bzw. Putz-Stationen 16 bzw. 17 fördern»

Jeder Spritzgußmaschine 10 und 11 ist ein Misch- bzw. Wärmespeicherofen 18 bzw. 19 zugeordnet; den Öfen wird das geschmolzene Metall von einem Schmelzofen 20 durch ein geschlossenes Leitungssystem 21 zugeführt, welches in geeigneter Weise wärmeisoliert ist. Die Verbindung durch das Leitungssystem 21 ist derart, daß in diesem System und den Speicheröfen 18 und 19 im wesentlichen ein konstantes Schmelzeniveau aufrechterhalten wird. Dem Leitungssystem ist ein Herd 22 zugeordnet, um Metall aus Schlacke zurückzugewinnen, die aus dem Schmelzofen 20 abgezogen wird. Dem Schmelzofen ist ein Vorwärmofen 23 zugeordnet_s in dem das feste Metall getrocknet und auf Temperaturen vorerhitzt wird, um das Metall der bereits in dem Schmelzofen 20 vorhandenen Schmelze zuführen zu können.

Der Vorwärmofen 23 wird mittels einer geeigneten Fördereinrichtung 24 beschickt, die dem Vorwärmofen beispielsweise Metallbrammen oder Metallblöcke 25 od„ dgl. mit einer solchen Geschwindigkeit zuführt, daß der gesamte Prozeß in Abhängigkeit von der Menge an geschmolzenem Metall durchgeführt wird, welches von den Spritzgußmaschinen 10 und 11 verbraucht wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird davon ausgegangen, daß der in den Stationen 16 und 17 von den Gußstücken in Form von Angußtrichtern u. dgl. entfernte Schrott wiedergewonnen und dem Schmelzofen 20 zugeführt wird. Die Anlage ist zu diesem Zweck mit einer Fördereinrichtung 26 versehen, die den Schrott dem Vorwärmofen 23 über eine Querfördereinrichtung 27 mit einer Geschwindigkeit zuführt, die im wesentlichen durch Änderungen des Schmelzeniveaus in dem Schmelzofen 20 bestimmt ist.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann

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der dem Schmelzofen 2O vorgeschaltete Vorwärmofen 23 über die Fördereinrichtung 24 nur mit Brammen bzw. Blöcken oder über die Querfördereinrichtung 27 nur mit Schrott beschickt werden, wobei jeweils eine der beiden Fördereinrichtungen bzw. 27 zeitweilig in Betrieb gesetzt wird. Gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann die Beschickung mittels der Fördereinrichtungen 24 und 27 so koordiniert werden, daß beide Fördereinrichtungen dem Vorwärmofen das notwendige Material zuführen, um einen konstanten Betrieb der Anlage zu.gewährleisten.

In der einen Vertikalschnitt wiedergegebenen Fig. 2 sind Einzelheiten des Schmelzofens 20, des Vorwärmofens 23 und eines Teiles des Leitungssjrstemes 21 dargestellt. Fig. 2 zeigt weiterhin einen Teil der Fördereinrichtung 24 mit einigen darauf geförderten Brammen bzw. Blöcken 25.

Im Vorwärmofen 23 befindet sich eine weitere Fördereinrichtung 28 beispielsweise in Form einer vibrierenden Rutsche oder Schüttelrutsche, die so angeordnet ist, daß das feste Metall, welches aus Brammen 25 oder Schrott oder sowohl Brammen als auch Schrott bestehen kann, schräg nach unten in Richtung auf die sich in dem Schmelzofen 20 befindende Schmelze 29 fördert; das feste Schmelzgut wird verhältnismäßig sorgfältig bzw. sacht auf die aus natürlichen Gründen aus Schlacke, d.h. Verunreinigungen und Metalloxyden, bestehende Oberflächenschicht 30 der Schmelze abgelegt. Um diese Schicht abzuziehen,ist in der Wand des Ofens 20 eine sogenannte Schlackeabzugsöffnung 31 angebracht, durch die in üblicher ¥eise ein Schöpfer od_o dgl. zum Abschlacken in den Ofen eingeführt werden kann. Gemäß Fig. 2 ist der Schmelzofen 20 mit einer Trennwand 32 versehen, die von oben her durch die Schlackenschicht 30 in das geschmolzene Metall ragt. Die Trennwand 32 soll verhindern, daß größere Mengen der sich in d.em Schmelzofen bildenden Schlacke dem Leitungss3?-stem 21 und durch dieses Leitungssystem 21 den Speicher- bzw..Mischöfen

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und 19 zugeführt werden. Der Vorwärmofen 23 ist mit Heizquellen verseilen, die aus Gründen-einer vereinfachten Darstellungsweise in Fig. 2 als elektrische Widerstandsheizelemente 33 und 34 dargestellt sind.

In der Schmelze 29 im Schmelzofen befinden sich ebenfalls Heizelemente, die z.B. die Form eines elektrischen Widerstandselementes 35 haben. Die Art und Weise der verwendeten Heizquellen ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten elektrischen Widerstandsheizelemente beschränkt, sondern es können stattdessen andere Heizquellen verwendet werden. Das Leitungssystem 21 kann vorzugsweise ebenfalls mit Heizelementen versehen sein, von denen in Fig. 2 das Heizelement 36 dargestellt ist. Die dargestellte Anlage ist mit einem Niveauanzeiger 37 versehen, der ständig die Oberfläche der Schmelze im Schmelzofen und damit auch das Niveau der Schmelze in dem Verteilerleitungssystem abtastet, obwohl normalerweise eine bestimmte Verzögerung zwischen dem Ofen und dem Leitungssystem vorhanden sein wird. Erfindungsgemäß ist der Niveauanzeiger so an die Antriebsaggregate der Fördereinrichtungen 24, 26 und 27 angeschlossen, daß -diese Fördereinrichtungen allein oder zusammen jeweils die Menge an festem Rohgut dem Vorwärmofen zuführen, die notwendig ist, um ein konstantes Oberflächenniveau der Schmelze bzw. des geschmolzenen Metalles in dem Verteilersysten aufrechtzuerhalten, daß die Spritzgußmaschinen sich in betriebsbereitem Zustand befinden.

Bezüglich des Vorwärmofens 23 ist zu erwähnen, daß sowohl die Brammen 25 als auch der rückgeführte Schrott einem Trocknungsprozeß unterworfen werden, wodurch Wasser» Öl und andere Schmiermittel oder chemische Lösungsmittel entfernt werden, wenn die festen Rohstoffe auf die geeignete Temperatur vorerwärmt werden, bevor diese Rohstoffe der Schmelze 29 im Schmelzofen 20 zugeführt werden.

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Zum Einführen der festen Rohstoffe in die Schmelze dient eine vibrierende Fördereinrichtung 28, die so angebracht ist, daß die Rohstoffe verhältnismäßig langsam bzw. sacht durch die Schlackeschicht 30 hindurchtreten und in die Schmelze eingeführt werden; auf diese Weise wird eine Bramme od. dgl., beispielsweise die in Fig. 2 dargestellte Bramme 25a, die auf eine verhältnismäßig hohe, jedoch noch nicht auf Schmelztemperatur vorerhitzt ist, an einer bestimmten Stelle durch die Schlackeschicht hindurchtreten, wobei praktisch gleichzeitig beim Kontakt mit der Schmelze der Schmelzvorgang erfolgt. Auf diese Weise wird die aus Verunreinigungen u. dgl. gebildete Schlackeschicht 30 auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalles 29 im wesentlichen nicht aufgewühlt, und es wird verhindert, daß Teile dieser Schlackeschicht in die Schmelze bzw. das geschmolzene Metall 29 eindringen, wodurch in der Schmelze unerwünschte Einschlüsse entstehen könnten, die das geschmolzene Metall auf dem Weg zu den einzelnen Verbraucherstellen begleiten wurden. Bei einer derartigen Verfahrensweise wird außerdem beim Schmelzen der Brammen bzw. Blöcke nur sehr wenig Schlacke gebildet, da das Schmelzen der Brammen im we- · sentlichen auf dem Niveau oder unterhalb des Niveaus des geschmolzenen Metalles, d.h. in Abwesenheit von Luft, statt- . findet. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß das Volumen der Schmelze bzw. des geschmolzenen Metalles 29 genau auf das Volumen des der Schmelze je Zeiteinheit zugeführten Rohgutes (Brammen und/oder Schrott) abgestimmt ist, daß die Temperatur der Schmelze sich nicht wesentlich aufgrund der zugeführten Charge verändert. Das geschmolzene Metall fließt aus dem Schmelzofen unter dem Einfluß der Schwerkraft durch das Leitungssystem 21, und zwar vorzugsweise mit sehr niedrigen Geschwindigkeiten, wodurch ein optimales Ergebnis hinsichtlich der Qualität des Endproduktes gewährleistet ist. Die geschlossene Anordnung des gesamten Verteilungssystemes von dem Vorwärmofen und dem Schmelzofen bis zu dem Leitungssystem 21 verhindert in optimaler Weise sowohl Erstarrungs- als auch Oxydationserscheinungen in der Schmelze. Die geschlossene Anordnung verhindert weiterhin, daß durch die Ofenatmosphäre

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Luft, sogenannte Zugluft, strömt, was zur Folge hat, daß dem System nur eine minimale Wärmemenge zugeführt werden muß. Dadurch können billige und einfache Wärmequellen benutzt werden, wodurch ein sehr wirtschaftlicher Betriebsablauf erreicht wird. Der erfindungsgemäße Verfahren führt ebenso wie die erfindungsgemäße Anlage zu guten Ergebnissen sowohl hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit als auch der Qualität der fertigen Gußstücke.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern kann im Rahmen der Patentansprüche in vielfältiger Weise modifiziert werden. So kann beispielsweise die Schmelze anderen Verbraucherstellen zugeführt v/erden, beispielsweise Sandgußformen und Formen, bei denen der Schmelzezufluß unter dem Einfluß der Schwerkraft erfolgt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Zuführen von geschmolzenem Metall zu Verbraucherstellen, insbesondere Metallgußformen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze aus dem sie aufnehmenden Behälter unter dem Einfluß der Schwerkraft durch im v.^resentlichen horizontal verlaufende Leitungen zu den einzelnen Verbraucherstellen fließen läßt, und daß in dem Schnielzebehälter und dem Leitungssystem ein bestimmtes, im wesentlichen konstantes .Schmelzeniveau aufrechterhalten wird, indem der Schmelze in dem Schmelzebehälter vorzugsweise automatisch frisches Rohmaterial mit der. gleichen Geschwindigkeit zugeführt wird, wie Schmelze von den Verbraucherstellen verbraucht bzw. entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das geschmolzene Metall in dem Schmelzebehälter und dem Leitungssystem mit einer so niedrigen Geschwindigkeit fließen läßt, daß die sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalles befindende Schlackeschicht im wesentlichen ungestört bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Rohgut in fester Form zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Rohmaterial vorerhitzt wird, bevor es dem Schmelzebehälter zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das feste Rohmaterial langsam durch die Schlackeschicht in das geschmolzene Metall eingleiten bzw. eintauchen läßt.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Rohmaterial in Form von Brammen bzw. Blöcken und/oder Schrott zugeführt wird.

7. Anlage zum Zuführen von geschmolzenem Metall zu Verbraucherstellen, insbesondere Metallgußformen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen das geschmolzene Metall (29) aufnehmenden Behälter (20), der mit den einzelnen Verbraucherstellen (10, 11) durch/im wesentlichen horizontal verlaufende Leitungen (21) verbunden ist und dem mindestens eine Fördereinrichtung zugeordnet ist, um in Abhängigkeit von der an den Verbraucherstellen verbrachten bzw. entnommenen Schmelzemenge soviel irisches Rohmaterial zuzuführen, daß das Schmelzniveau in dem Schmelzebehälter (20) und in dem Leitungssystem (21) automatisch auf einem im wesentlichen Iconstantiven Niveau gehalten wird.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladeende der Fördereinrichtung mindestens in der Entladestellung unmittelbar im Bereich des Niveaus bzw. des Spiegels der Schmelze liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Fördereinrichtung in einer Vorwärmzone (23) liegt.

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