DE2822604A1 - Verfahren zur aufbereitung von flaemmputzspratzen sowie durch das verfahren hergestellte abriebmittel - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

K. SIEBERT G. GRÄTTINGER Dipl-Ing.

Dipt.-Ing. Dipl.-Wirtsch -Ing

813C Gtarnberg bei München Postfach 16 49, Almeidaweg 35 Telefon (08151) 41 15 U. 1 66 40 Telegr-Adr.: STARPAT Starnberg Telex 526 422 slar d

den

Anwaltsakte:

7230/7

BETHLEHEM STEEL CORPORATION, Bethlehem, Pennsylvania 18016, U. S. A.

Verfahren zur Aufbereitung von Flämmputzspratzen sowie durch das Verfahren hergestellte Abriebmittel

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Poetseheckkonto München 2726-804 · Kreissparkasse Stamberg 66940 · Deutsche Bank Starnberg 59/17570

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Flämmputzspratzen zur Herstellung eines maschinell oder manuell zum Flammen von metallischen oder nichtmetallischen Oberflächen verwendbaren größensortierten metallischen Abriebmittels.

Flämmputzspratzen werden während des Flämmens der Oberfläche von Stahl-Halbfertigprodukten, wie etwa Rohblöcken, Brammen, Knüppeln, erzeugt. Während des Flämmens wird die Oberfläche des Stahlprodukts durch Gasbrenner auf eine Schmelztemperatur erwärmt, um Oberflächenfehler zu eliminieren. Das geschmolzene Metall wird üblicherweise durch unter hohem Druck .stehende Wasserstrahlen entfernt, welche auf die Oberfläche des Werkstückes unmittelbar hinter den Gasbrennern auftreffen. Das von der Oberfläche des Stahlprodukts entfernte Metall erstarrt in Form von im wesentlichen kugelförmigen Teilchen in einem weiten Größenbereich von beispielsweise größer als 50,8 mm bis weniger als 100 Siebgröße. Die verfestigten Teilchen oder Flämmputzspratzen bestehen aus Metallkernen mit im wesentlichen derselben chemischen Zusammensetzung wie diejenige des geflammten Stahlprodukts, wobei die metallischen Kerne in spröde Schalen aus im wesentlichen Eisenoxide ummantelt sind. Die Flämmspratzen werden gewöhnlicherweise in einem Wasserbad gesammelt. Bislang sind die Flämmspratzen für Sinterstränge verwendet worden, um das in den Spratzen enthaltene Eisen wiederzugewinnen. Allerdings können auf diese Weise lediglich die größeren

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Teilchen verwendet werden. Aus diesem Grund mußte ein großer Anteil der feineren Teilchen entweder gespeichert oder als Abfall abgeschoben werden.

Weitere Bestrebungen bei der Säuberung von Stahloberflächen hatten eine Zunahme der Verwendung von automatischen Flämmaschinen zur Folge, was andererseits eine Zunahme der in einer Stahlanlage erzeugten Flämmspratzen bewirkte. Gegenwärtig stellen die Flämmspratzen ein Abfallprodukt dar, für welches es noch keine geeignete Verwendung gibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch kleinere Flämmspratzen in wirtschaftlicher Weise aufzubereiten. .»Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der ' Schaffung eines zum Flämmen geeigneten Abriebmittels.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1, des Anspruches 2 und des Anspruches 15 gelöst. Für das Abriebmittel wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 13 und gelöst. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen 3 bis 12 zu entnehmen.

' In unerwarteter Weise hat es sich herausgestellt, daß Flämmspratzen, welche in einer Stahlanlage ein Abfallprodukt darstellen, zur Erzeugung von größensortierten metallischem Abriebmittel aufbereitet werden können, welche für die maschinelle oder manuelle Flämmung von metallischen oder nichtmetallischen Oberflächen Verwendung finden können. Flämmspratzen

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bestehen im wesentlichen aus kugelförmigen Teilchen, welche in einem Größenbereich von plus 50,8mm bis minus 100 Siebgröße liegen und eine duale Struktur in Form von metallischen Kernen aufweisen, welche durch spröde Eisenoxidschalen ummantelt sind. Diese Teilchen werden auf einem ersten Sieb zur Entfernung von sämtlichen größeren Fremdteilen und zur Trennung von im wesentlichen sämtlicher der.plus 6,35 mm Spratzen von den Spratzen der Größe minus 6,35 mm gesiebt. Die Spratzen der Größe plus 6,35mm werden von den Fremdteilen getrennt und als Eisenquelle in der Stahlanlage verwendet. Die Spratzen der Größe minus 6,35 mm werden in eine naßbetriebene Schleifmühle eingegeben, wo die spröden Schalen gebrochen und in relativ feine Teilchen zerkleinert .»werden, welche von den Oberflächen der metallischen Kerne abfallen. Das Gemisch der metallischen Kerne und der feinen Teilchen der Schalen wird zur Trennung der Kerne von den feinen Teilchen und zur Ausführung einer Größentrennung bei einer Siebgröße von 35 gesiebt. Der Siebgrößenanteil von plus 35, bestehend aus Metallkernen, wird gespeichert. Der Anteil mit der Siebgröße minus 35, bestehend aus Metallkernen und Schalenteilchen, wird auf einem Sieb der Siebgröße zur Trennung von im wesentlichen sämtlichen der Kerne mit Siebgröße plus 100 von den Kernen der Siebgröße minus 100 und das Teilchen der Schalen gesiebt. Die Kerne der Siebgröße plus 100 werden mit den Kernen der Siebgröße plus 35 gemischt. Die Kerne der Siebgröße minus 100 und Schalenteilchen werden der Stahlanlage wieder zugeführt. Das Gemisch der

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Kerne der Siebgröße plus 35 und Siebgröße plus wird in einem Drehtrockner getrocknet und dann in einer Reihe von Sieben auf eine Vielzahl von Größen entsprechend verwendbaren größensortierten metallischen Abriebmitteln gesiebt.

Die Metallkerne sind durch eine Mikrostruktur eines lattenförmigen unangelassenen Martensits (lath-like untempered martensite) gekennzeichnet, welche im wesentlichen frei von restlichem Austenit, von interkristallinen und intrakristallinen Rissen ist und eine Korngröße von ungefähr 3 bis 4, eine Härte von ungefähr R von 20 bis 35 und einen Stoßwiderstand besitzt, welcher wenigstens dem ^xStoßwiderstand kommerziell verfügbarer metallischer Abriebmittel (Shot and Grit Abrasive) gleich ist. Der Hauptanteil der Kerne weist irreguläre Oberflächen auf, wohingegen ein kleinerer Bestandteil kugelförmig ist und glatte Oberflächen besitzt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 eine fotomikrographische Wiedergabe

erfindungsgemäß aufbereiteter Metallkerne in hundertfacher Vergrößerung,

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Figur 2 eine fotomikrographische Wiedergabe

bei hundertfacher Vergrößerung bekannter metallischer Abriebmittel.

Es hat sich herausgestellt, daß in Stahlanlagen als Abfallprodukt anfallende Flammputzspratzen, welche einen weiten Größenbereich und eine duale Struktur aus einem metallischen Kern, ummantelt von einer Eisenoxidhülle, aufweisen, zur Entfernung der Hüllen bearbeitet werden können und die befreiten Kerne als größensortierte metallische Abriebmittel zum Flämmstrahlen blanker metallischer und nichtmetallischer Oberflächen verwendet werden können. Die metallischen Kerne werden in verschiedene Größenklassen in Siebreihen eingeteilt, um nach Größe sortierte Abriebmittel zu erhalten, welche den Anforderungen der "SAE Shot and Grit Specifications J444" gerecht werden.

In der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Flämmspratzen, welche sich in einem Größenbereich von plus 50,8 mm bis minus 100 Siebgröße liegen, in einem ersten Siebvorgang gesiebt, um im wesentlichen alle plus 6,35 mm Spratzen und alle Fremdteile, welche mit den Flämmspratzen gesammelt worden sind, von im wesentlichen allen minus 6,35 mm Spratzen zu trennen. Der plus 6,35 mm Teil der Spratzen wird von den Fremdteilen getrennt und zur Wiedergewinnung des enthaltenen Eisens in die Stahlanlage zurückgeführt. Der Fremdanteil wird als Abfall abgeführt. Der minus 6,35mm Anteil der Spratzen wird in eine kontinuierlich drehende Naßschleifmühle geführt, welche ein Schleifmittel, wie

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etwa Stahl-,Eisen- oder Keramikkugeln oder -kiesel in einem Größenbereich von 6,35 mm bis 38,1 mm Durchmesser besitzt. Die Größe und das Gewicht des Schleifmittels, welches in der Schleifmühle verwendet wird, ist derart, daß die spröden Eisenoxidhüllen in relativ feine Teilchen aufgebrochen werden, welche von den Metallkernen abbrechen, ohne jedoch die Formen oder Flächen der Kerne zu beeinflussen. Die minus 6,35 mm Spratzen und das Schleifmittel werden eine zeitlang umgewälzt, gewöhnlicherweise nicht unter acht Minuten, damit die spröden Eisenoxidhüllen in feine Teilchen gebrochen werden. Ungefähr 20 Gew.-% der von den Hüllen befreiten Teilchen besitzen eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt und weisen eine relativ glatte Oberfläche auf. Der Restanteil oder ungefähr 80 Gew.-5» der Kerne weisen irreguläre, nichtkantige Flächen auf. Das in der Mühle erzeugte Gemisch der Kerne und feinen Eisenoxidteilchen wird zusammen mit einem Teil des Schleifmittels, welches während des Betriebs zerstört wird, von der Mühle über ein Entnahmesieb mit entsprechenden Öffnungen, von beispielsweise einer Siebgröße 16, entfernt. Das Gemisch wird dann in einem zweiten Siebvorgang (Naßverfahren) gesiebt, um im wesentlichen alle Kerne der Siebgröße plus 100 von den Kernen der Siebgröße minus 100 und den Teilchen der Hüllen und dem Schleifmittel zu trennen. Zur Erleichterung des Betriebes und zur Verhinderung einer Überladung der Siebe, wird das Gemisch vorzugsweise zuerst auf einem Sieb mit der Siebgröße 35 gesiebt, um die Kerne mit der Siebgröße plus 35 zu trennen, welche ungefähr 40 Gew.-% der Zuführung zur Mühle ausmachen, von den Kernen mit der Siebgröße minus 35, den Teilchen der

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Eisenoxidhüllen und dem Schleifmittel zu trennen. Eine unbedeutende Menge an Schleifmittel kann im Sieb der Siebgröße 35 verbleiben. Der Anteil mit der Siebgröße 35 wird in einem Speicherbehälter oder -trichter gespeichert. Der Anteil der Kerne mit der Siebgröße minus 35 und die Teilchen der Eisenoxidhüllen mit in diesem Anteil verbliebenem gebrochenen Schleifmittel werden dann auf einem Sieb der Siebgröße 100 gesiebt, um die gewünschte Trennung bei Siebgröße 100 auszuführen. Der gesamte Anteil der Kerne der Siebgröße plus 100, welcher ungefähr 35 Gevj.-% der Zuführung zur Schleifmühle beträgt, wird mit den Kernen der Siebgröße plus 35 im Speicherbehälter vermischt. Der Anteil der Hüllenteilchen und Kerne mit der Siebgröße minus 100, welcher ungefähr 25 Gew.-% der Zuführung beträgt, wird zur Sinteranlage zurückgeführt, um das darin enthaltene Eisen wiederzugewinnen. Vor Unterteilung der metallischen Kerne in verschiedene Größen der nach Größen sortierten metallischen Abriebmittel, werden diese in einem geeigneten Trockner getrocknet, beispielsweise in einem Flüssigkeitsbetttrockner oder einem rotierenden Trockner bei einer Temperatur nicht unter 149°C. Die getrockneten Metallkerne werden dann in verschiedene Größen unterteilt oder nach Größen innerhalb Siebreihen sortiert, so daß nach Größen sortierte metallische Abriebmittel gemäß der ¹¹SAE Shot and Grit Specification J444" erzeugt werden. Die hierin angegebenen Siebgrößen entsprechen den Siebgrößen der USA-Siebreihen. Im erfindungsgemäßen Verfahren, in welchem zur Aufbereitung der obenbeschriebenen Spratzen eine kontinuierlich arbeitende Mühle verwendet wird, werden die minus 6,35 mm Spratzen kontinuierlich in die Mühle mit einer Zuführmenge

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zugeführt, welche einen maximalen Durchsatz durch die Mühle erlaubt. Von Zeit zu Zeit wird der Mühle Schleifmittel zugegeben, so daß das richtige Verhältnis zwischen den Spratzen und dem Schleifmittel und somit ein maximaler Wirkungsgrad für den Schleifvorgang und den Durchsatz aufrechterhalten werden kann.

Obgleich zur Erzeugung der nach Größen sortierten metallischen Abriebmittel ein Verfahren beschrieben worden ist, welches mit einer kontinuierlichen Naßschleifmühle unter Verwendung von Kugeln oder Kiesel aus Stahl oder Keramik und dgl. arbeitet, liegt es im Rahmender Erfindung eine innerhalb bestimmter Losmengen arbeitende Schleifmühle, in welcher das Schleifmittel Kugeln oder Kiesel aus Stahl oder Keramik oder dgl. sein können, oder eine autogene Mühle zu verwenden, in welcher die Flämmspratzen sowohl als zu bearbeitendes Material wie auch als Schleifmittel zur Bearbeitung der Spratzen verwendet werden können. Im Verfahren mit bestimmten Losmengen wird in die Mühle eine Gemischmenge eingegeben, welche gewünschte Beträge an Spratzen und Schleifmittel enthält. Die Mühle wird über eine Zeitdauer von nicht weniger als acht Minuten betrieben. Der Mühlenbetrieb wird dann gestoppt und das Gemisch oder die Losmenge in der Mühle entfernt und wie oben beschrieben, bearbeitet, wonach eine weitere Losmenge der Mühle zugeführt wird.

In einer autogenen Mühle fallen die Spratzen auf die anderen mit einer ausreichend großen Kraft, um die brüchigen Eisenoxidhüllen zu brechen. Während der Umwälzung stossen die Spratzen gegeneinander, so daß die Eisenoxidhüllen durch gegenseitigen Abrieb entfernt*

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werden. Die metallischen Kerne und Hüllenteilchen werden durch ein Sieb mit geeigneten Öffnungen von der Mühle herausgenommen. Das entnommene Material wird in der oben für die kontinuierliche Naßmühle beschriebenen Weise behandelt, um die Metallkerne von den Hüllenteilchen zu trennen und nach Größen sortierte " Shot and Grit " Abriebmittel zu erstellen.

Die Spratzen können in einer Prallmühle aufbereitet werden, in welcher die Spratzen mit einer ausreichenden Kraft gegen eine Prallfläche geschleudert werden, so daß die Hüllen bei einem Einfachstoß brechen. Die Spratzen können zur Entfernung der Hüllen entsprechend oft der Mühle wieder zugeführt werden,oder es kann eine Reihe von Mühlen Verwendung finden.

Die oben beschriebenen Mühlen können trocken betrieben werden, jedoch werden bei Trockenbetrieb erhebliche Mengen an Staub erzeugt. Deshalb wird vorzugsweise das Schleifen und Sieben naß ausgeführt, so daß eine übermäßige Staubentwicklung ausgeschaltet werden kann. Es hat sich herausgestellt, daß in einigen der oben angegebenen Verfahren, mit Ausnahme der Prallmühle, aber im besonderen bei Verwendung einer autogenen Mühle, Eisenoxidteilchen an den Oberflächen der von der Bemessung kleineren Metallkerne kleben können, d.h. an Kernen, welche so klein sind, daß sie ein Sieb der Größe 40 passieren können. Die kleineren Kerne werden deshalb vorzugsweise einem Endbearbei-

sie

tungsvorgang unterworfen, in welchem/in einer Prallmühle zur Entfernung irgendwelcher an den Kernoberflächen klebender Eisenoxidteilchen durch einen Einpunktstoß (one-point impact) behandelt werden.

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Die Metallkerne weisen im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung wie der geflammte Stahl auf. Derartige Zusammensetzungen können irgendein AISI Kohlenstoff-oder Legierungsstahl seinf im wesentlichen sind es jedoch Stähle mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, wobei eine kennzeichnende chemische Zusammensetzung 0,03 bis 0,08 Gew.-56 Kohlenstoff, 0,1 bis 0,3 Gew.-% Mangan, weniger als 0,02 Gev.-% Schwefel, weniger als 0,01 Gew.~% Phosphor, weniger als 0,02 Gew.-% Silicium und der Rest im wesentlichen Eisen und andere Unreinheiten enthält. Da die Teilchen der Flämmspratzen gewöhnlicherweise abgeschreckt und in Wasser gekühlt werden, da sie eine relativ hohe Temperatur besitzen, entspricht die Mikrostruktur und Härte der (Teilchen üblicherweise derjenigen von vergleidv baren Klassen von wasserabgeschrecktem Stahl.

In den Figuren 1 und 2 ist eine kennzeichnende Mikrostruktur der Metallkerne dargestellt, wobei in Figur 1 ein erfindungsgemäßer Metallkern und in Figur 2 ein im Handel verfügbares Stahlabriebmittel dargestellt ist. Die Kerne und Abriebmittel weisen eine Siebgröße von Minus 20 Plus' 40- auf. Die in Figur 1 dargestellten Mikrostrukturen weisen lattenähnlichen (lath-like) unangelassenen Martensit auf, welcher im wesentlichen frei von zurückbleibendem Austenit, frei von interkristallinen oder intrakristallinen Rißbildungen ist und eine Korngröße zwischen 3 und 4 aufweist, gemäß ASTME112-63 "Estimating the average grain size of metals" (Tabelle 1). Die Mikrostrukturen der im Handel verfügbaren metallischen Abriebmittel, welche in Figur 2 dargestellt sind, besitzen plattenförmigen angelassenen Martensit mit Bereichen von Legierungsentmischungen

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und Karbiden und intrakristallinen Mikrorissen, welche sich über die Platten des unangelassenen Martensits erstrecken sowie eine Korngröße von ungefähr 7 bis 8.

Kennzeichnende chemische·Zusammensetzungen der Kerne und der im Handel verfügbaren Abriebmittel sind nachfolgend dargestellt:

Element Kerne Abriebmittel

	(Gew.-%)	0,97
Kohlenstoff	0,06	0,96
Mangan	0,10	0,017
Phosphor	0,014	0,031
Schwefel	0,012	alsfo,93 95,8
Silicium Eisen	weniger 0,01 96,5

Rest Unreinheiten und Sauerstoff.

Die Härte der Metallkerne beträgt zwischen R_c20 und 35 mit Entmischungsbereichen von ungefähr R 45 bis 50 wohingegen die im Handel verfügbaren Stahlabriebmittel eine Härte von R 45 bis 50 aufweisen. Die intrakristal-

linen Mikrorisse der bekannten Stahlabriebmittel können als Spannungspunkte wirken, welche einen Querriß über die Körner der Abriebmittel verursachen und somit zu einem frühen Ausfall der Abriebmittel führen, wenn sie zum Strahlen von Metall- und nichtmetallischen Flächen verwendet werden.

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Die erfindungsgemäß aufbereiteten metallischen Kerne können sowohl zum maschinellen oder manuellen Strahlen von blanken Oberflächen eines metallischen oder nichtmetallischen Materials verwendet werden. Die zum maschinellen Flämmen der Oberfläche eines Eisenmetalls mit den Metallkernen erforderliche Zeit ist etwas kurzer als die für die Verwendung von üblichen Stahlkügelchen oder -pulvern vergleichbarer Größe erforderliche Zeitdauer. Das Vorhandensein von sowohl kugelförmigen Metallkernen von im wesentlichen glatter Oberfläche und irregulär geformten Metallkernen hat eine blank geflammte Oberfläche zur Folge, dessen Oberflächenprofil in der Mitte zwischen dem durch Verwendung von Stahlkugeln (steel shot) oder Stahlpulver (steel grit) geformten Oberflächenprofil liegt.

Die Ausfallrate oder der Stoßwiderstand der erfindungsgemäß erstellten Metallkerne und der eines im Handel verfügbaren metallischen Abriebpulvers mit einer Härte von R von 45 bis 50 sind einem Vergleichstest unterworfen worden, gemäß der Beschreibung des "Metallic Shot and Grit Mechanical Testing - SAE 445A" im SAE Handbuch 1976, der "Society of Automotive Engineers". Der Test kann auf einer Ervin Testmaschine durchgeführt werden, welche im"Bulletin 644"der Alloy Metal Abrasives Division der Ervin Industries,121 S.Division Street, Ann Arbor, Michigan, angegeben ist. In dem Test wird eine bemessene Menge eines gesiebten metallischen Abriebmittels bekannter Größe aufbereitet. 100 Gramm des Abriebmittels werden in die Testmaschine eingegeben. Die Testmaschine, besitzt einen Wurfarm, welcher sich mit 6900 Upm dreht sowie einen Prallstock- und Rezirkuliervorrichtung, welche sich um das Wurfrad auf derselben Achse mit 25 Upm dreht. _v

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Jedes Teil des Abriebmittels wird zu jeder Zeit, in welcher sich die Prallstock- und Rezirkuliervorrichtung dreht, einem Stoß ausgesetzt. Die Anzahl der Drehungen wird gezählt,um die Stöße aufzuzeigen, welche das Abriebmittel absorbieren kann.

Die 100 g Abriebmittel werden einer Anzahl· von Stoßen ausgesetzt. Die Maschine wird abgestoppt, und es werden die Teilchen des Abriebmittels aus der Maschine entfernt und sorgfältig gesiebt, um alle feinen Teilchen von der Probe zu entfernen. Die verbleibenden Abriebmittelteilchen werden gewogen und es wird eine ausreichende Menge an frischem Abriebmittel zugegeben, um die Probe wieder auf Gramm zu bringen. Die 100 Gramm Probe wird dann einer w$l«teren Anzahl von Stoßen unterworfen und der Vorgang solange wiederholt, bis 100 Gew.-56 des Testabriebmittels ausgetauscht worden ist. Die Ergebnisse der Vergleichtests bei einem G-40 Korn sind nachfolgend dargestellt:

Anzahl der kumulativer Verlust

Stöße Gew.-56 Verlust Gew.-56

	im Handel	Metallische	im Handel	Metallische
	verfügbar	Kerrie	verfügbar	Kerne
250	16,8	4,6	16,8	4?6
500	10,0	6,4	26,8	lijo
750	8.7	7.5	35 5	18.5
1000	sU	9;o	43;8	27;5
1250	8,1	10,1	51,9	37,6
1500	9^2	10,0	61,1	47,6
1750	8,8	11,2	69,9	58,8
2000	9,7	11,5	79,6	70,3
2250 ·	9,5	11,6	89,1	81,9
2500	10,0	11,6	99,1	93,5

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Nach 2500 Stoßen ist nahezu 100 Gew.-% der ursprünglichen Menge des kommerziellen Metallpulvers ersetzt worden, wohingegen lediglich 93,5 Gew.-% der metallischen Kerne ersetzt worden ist, was angibt, daß die hierin beschriebenen Metallkerne gegenüber Stoßen widerstandsfähiger sind als die im Handel verfügbaren Stahlkörner derselben Größe.

Beispielsweise wurden nach der Erfindung 29 937,1 kg von Flämmputzspratzen auf einem 6,35 mm Sieb zur Trennung von Plus 6,35 mm Spratzen und Fremdteilen von Minus 6,35 mm Spratzen gesiebt. Weniger als 1 Gew.-% der Gesamtzuführung war größer als 6,35 mm. Die verbleibenden 29 710,3 kg passierten das Sieb. Diese relativ feineren Teilchen wurden in einer Rate von 680,4 kg/h mit 151,4 l/h in eine Naßmühle eingegeben, welche 453,6 kg Stahlkügelchen in einem Größenbereich von 6,35 mm bis 25,4 mm im Durchmesser enthielt. Das resultierende Gemisch von Spratzen und Wasser wurde kontinuierlich von der Mühle auf ein Sieb mit Siebgröße 35 abgeführt. Ungefähr 40 Gew.-% der Spratzenzufuhrung wurde auf dem Sieb zurückgehalten. Die verbleibenden 60 Gew.-% passierten das Sieb. Die chemischen alysen des Produkts mit 35 Siebgröße sind wie nachfolgend:

	Zurückbehaltenes Pro	Das Sieb mit Größe
	dukt auf dem Sieb der	35 passierendes Pro
Element	Größe 35	dukt
	(Gew.-*)	(Gew.-%)
C	0,05	0T04
Mn	0,10	0,49
P	0,017	0,013
S '	0,010	0,016
Si	<0,01	0,03
Fe	96» 3	78,8

Rest Unreinheiten und Sauerstoff.

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Die auf dem Sieb der Größe 35 zurückbehaltenen Metallkerne wurden getrocknet und in kennzeichnende SAE Gußstahl-Kugelgrößenbereiche klassifiziert. Die durch das Sieb der Größe 35 hindurchtretenden Teilchen wurden weiter auf einem Sieb der Größe 100 gesiebt, um die feinen Oxidhüllen oder Schalen zu entfernen. Das auf dem Sieb der Größe 100 zurückbehaltene Produkt wurde getrocknet und durch eine trockenarbeitende Prallmühle geführt, in welcher Oxide von den feineren Metallkernen entfernt wurden. Das Produkt aus der trockenarbeitenden Prallmühle wurde dann auf einem Sieb der Größe 70 und 100 .gesiebt.

Dies chemische Zusammensetzung der auf den Sieben der Gros· se 70und 100zurückbehaltenen Produkte ist wie folgt:

Auf dem Sieb der Das Sieb der Größe

Größe 70 und 100 100 passierendes Element zurückbehaltenes Produkt

Produkt

C 0,05 0,09

Mn 0,10 , 0,53

P 0,017 0,013

S - 0,010 0,016

Si 0,01 0,04

Fe 96,3 74,9

Der Rest sind Unreinheiten und Sauerstoff.

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Eine representative Probe der Metallkerne wurde bei hundertfacher Vergrößerung unter einem Mikroskop geprüft. Die Mikrostruktur bestand aus unangelassenem lattenförmigem Martensit. Intrakristalline Rißbildungen wurden nicht beobachtet. Die Härte lag zwischen

28 und 32 R .

Die Metallkerne wurden nach Große in Siebreihen sortiert. Das Gewichtsprozent der Kerne, welche auf jedem Sieb zurückbehalten worden sind, ist nachfolgend dargestellt:

Siebgröße Gewichtsprozent

6 0,9

8 1,6

12 2,1

20 9,0

40 14,7

70 8,4

100 4,1

Die verbleibenden 59,2 Gewichtsprozent bestanden aus Teilchen der Hüllen.

Proben der Metallkerne wurden dann einem Dauertest in einem Ervin Bruchtest unterworfen. Die Proben der Metallkerne wurden zwischen 2700 und 3000 Mal in den Test wiedereingebracht. Ein Vergleich mit den im Handel verfügbaren Stahlkügelchen und Körnchen zeigt, daß lediglich die besten Klassen dieser Abriebmittel ähnliche Werte bei diesem Ervin-Bruchtest ergaben.

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Die Reinigungswirkung der durch Aufbereitung von Flämmputzspratzen erzeugten Metallkerne wurde mit der Reinigungswirkung von Stahlkügelchen der Standardklasse SAE 280 verglichen. Um die Reinigungswirkung der Abriebmittel zu vergleichen,wurde die Fläche einer Stahlplatte mit den Abmaßen 1,22 m mal 2,44 m mal 9,5 mm, welche mit Walzabdrücken und Roststellen bedeckt bzw. versehen war, in zwei gleiche Teile unterteilt. Ein Teil wurde mit den Metallkernen gemäß der Erfindung gesäubert und der andere Teil wurde mit den bekannten Stahlkügelchen gesäubert. Die Abriebmittel wurden durch eine von Hand gehaltene Luftdruckdüse mit einer Öffnung von

2 6,_;35 mm bei einem Druck von 7,03 kg/cm auf die zu säubernde Oberfläche gestrahlt. Die Düse wurde ungefähr in einem Abstand von 20,32 bis 30,48 cm

oberhalb der Oberflächen der Stahlplatte rechtwinklig zu deren Oberfläche gehalten. Die Ergebnisse dieser Säuberung sind in der nachfolgenden Tabelle I dargestellt:

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TABELLE I

VERGLEICH DER SXUBERUNGSWIRKUNG VON METALLKERNEN UND STAHLKÜGELCHEN DER STANDARD

SAE 280 KLASSE

Metallkerne

SAE 280 Stahlküqelchen

OO

-S co

00 CO OO

Menge an verwendetem

Abriebmittel

Teilchengröße des Abriebmittels

Oberflächenreinheit Säuberungsrate

Profil der gesäuberten Oberfläche

14,16 kg/m'

16 χ 50 Sieb (USA-Siebgröße)

fast sauber 22,3 m²/h

63,5 bis 76 Mikrometer

17,09 kg/m'

16 χ 40 Sieb
(USA-Siebgröße)

fast sauber
19,1 m²/h

51 bis 76
Mikrometer

OO NJ

cn

CD

Claims (15)

1. Patentansprüche

   flJ Verfahren zur Aufbereitung von Flämmputzspratzen, welche mit Eisenoxidschalen ummantelte Stahlkerne enthalten und innerhalb eines Größenbereichs von plus 50,8 mm bis minus 100 Siebgröße liegen, zur Verwendung als größensortiertes Stahlabriebmittel für das Flämmen von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen, gekennzeichnet, durch die Verfahrensschritte

   Λ· a) Trennen sämtlicher Spratzen der Größe plus 6,35 mm von sämtlichen Spratzen der Größe minus 6,35 mm und Entfernung von darin enthaltenen Fremdteilen durch Sieben der Flämmspratzen in einem ersten Siebschritt,

   b) Einführen der Spratzen der Größe minus 6,35 mm in eine Schleifmühle,

   c) Entfernen der Eisenoxidschalen von den Kernen der Spratzen der Größe minus 6,35 mm innerhalb der Mühle,

   d) Trennen der Stahlkerne von den Eisenoxidschalen durch Sieben des in der Mühle erzeugten Ge-

   ¹ ' misches,

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   e) Trocknen der Stahlkerne, sowie

   f) Sieben der Stahlkerne zur Erzeugung des größensortierten Abriebmittels in einem dritten Siebschritt.
2. 2. Verfahren zur Aufbereitung eines Abfallproduktes, bestehend aus Teilchen innerhalb eines Größenbereiches von ,plus 50,8 mm und minus 100 Siebgröße und mit einer dualen Struktur aus Stahlkernen und diese ummantelnde spröde Schalen aus Eisenoxiden, zur Verwendung als größensortierte Abriebmittel für das Flammen von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen, gekennzeichnet durch die

   ._v Verfahrensschritte

   a) Sieben des Abfallproduktes zur Größentrennung bei einer Größe von 6,35 mm,

   b) Zurückführen des plus 6,35 mm Anteils zur Wiedergewinnung von darin enthaltenem Eisen,

   c) Einführen des minus 6,35 mm Anteils in eine Schleifmühle,

   d) Betrieb der Schleifmühle über eine Zeitdauer bis die Eisenoxidschalen gebrochen und von den Oberflächen der Kerne entfernt sind,

   e) Entnahme der gebrochenen Schalen und der Kerne aus der Schleifmühle,

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   -A-

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   f) Sieben der gebrochenen Schalen und der Kerne zur Größentrennung auf einem Sieb der Größe 35,

   g) Speichern des Anteils der Siebgröße plus 35,

   h) Sieben des Anteils der Siebgröße minus 35 auf einem Sieb der Größe 100 zur GrÖßentren-

   nung bei einer Siebgröße von 100,

   i) Zurückführung des Anteils mit der Siebgröße minus 100 zur Wiedergewinnung des darin enthaltenen Eisens,

   j) Mischen des Anteils mit der Siebgröße plus 100 ' ^N mit dem Anteil der im Verfahrensschritt g) erhaltenen Siebgröße ρlus 35,

   k) Sieben des erhaltenen Gemisches auf einer Reihe von Sieben zur Erzeugung der größensortierten Abriebmittel.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mühle im Verfahrensschritt c) eine Kugelmühle verwendet wird.
4. 4· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mühle im Verfahrensschritt c) eine Kiesmühle (pebble mill) verwendet wird.

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5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mühle im Verfahrensschritt c) eine autogene Mühle verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mühle im Verfahrensschritt d) Wasser zugesetzt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifmittel Stahlkugeln verwendet werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifmittel Keramikkugeln verwendet werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   ' daß als Schleifmittel Stahlkiesel verwendet werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifmittel Keramikkiesel verwendet werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flämmputzspratzen im Verfahrensschritt c) in eine losweise arbeitende Mühle eingeführt werden.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flämmputzspratzen im Verfahrensschritt c) in eine kontinuierlich arbeitende Mühle eingeführt werden.

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13. 13. Größensortiertes Stahlabriebmittel zum Flämmen von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Härte innerhalb des Bereichs von R 20 bis 35 aufweist, eine Mikrostruktur eines unangelassenen lattenförmigen Martensits besitzt, welche im wesentlichen frei von interkristallinen und intrakristallinen Rissen ist, sowie eine Korngröße von ungefähr 3 bis 4 und eine Stoßfestigkeit besitzt, welche derjenigen von höherlegierten und kohlenstoffreicheren metallischen Abriebmitteln entspricht.
14. 14. Größensortiertes Stahlabriebmittel zum Flämmen von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen, welches aus einem Abfallprodukt hergestellt ist, "welches eine duale Struktur in Form von Stahlkernen und diese ummantelnde Eisenoxidschalen besitzt, wobei die Teilchen innerhalb eines Größenbereiches von plus 50,8 mm bis minus 100 Siebgröße vorliegen und das Abfallprodukt gesiebt, in einer Drehmühle zur Entfernung der Oxidschalen von den Kernen geschliffen, schließlich wiederum gesiebt, getrocknet und in einer Reihe von Sieben größensortiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlabriebmittel eine Mikrostruktur eines unangelassenen lattenförmigen Martensits aufweist, welches im wesentlichen frei von interkristallinen und intrakristallinen Rissen ist, sowie eine Korngröße von 3 bis 4, eine Härte von R 20 bis 35 sowie ungefähr 20 Gew.-% kugelförmige Teilchen mit glatten Oberflächen und ungefähr 80 Gew.-% Teilchen mit irregulären Oberflächen besitzt.

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15. 15. Verfahren zum Herstellen eines Stahlabriebmittels aus Flammputzspratzen, bestehend aus Stahlkernen, welche von Eisenoxidschalen ummantelt sind, wobei das Abriebmittel eine Makrostruktur eines unangelassenen lattenförmigen Martensits aufweist, welche im wesentlichen frei von zurückgehaltenem Austenit und Karbiden sowie frei von intrakristallinen und interkristallinen Rißbildungen ist, eine Härte zwischen ungefähr R_c 20 und R 35 sowie 20 Gew.-% im wesentlichen kugelförmiger Teilchen mit glatten Oberflächen und 80 Gew.-% Teilchen mit irregulären Oberflächen besitzt, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

    a) Trennen von im wesentlichen sämtlichen Flämm-• ^x putzspratzen einer Größe von minus 6,35 mm von sämtlichen Flammputzspratzen mit einer Größe von plus 6,35 mm in einem ersten Siebschritt,

    b) Einführen der Spratzen mit minus 6,35 mm und von Schleifmittel in eine Mühle,

    c) Betrieb der Mühle zum Aufbrechen der Schalen in relativ feine Teilchen und Entfernung der Schalen von den Kernoberflächen,

    d) Entnahme der Schalen und der Kerne aus der Mühle,

    e) Trennen der Schalen und der Kerne mit der Siebgröße minus 35 von im wesentlichen

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    sämtlichen Kernen der Siebgröße plus 35 in einem zweiten Siebvorgang,

    f) Speichern der Kerne der Siebgröße plus 35,

    g) Trennen der Kerne der Siebgröße plus 100 von sämtlichen Teilchen der Siebgröße minus 100 in einem dritten Siebvorgang,

    h) Leiten der Kerne der Siebgröße plus 100 mit den aus Verfahrensschritt f) erhaltenen Kernen der Siebgröße plus 35 zu einem Speicherbehälter,

    i) Führung des Gemisches der Kerne aus Verfahrensschritt h) in einen Trockner,

    j) vollständige Trocknung des Gemisches bei ungefähr 149°C, sowie

    k) Sieben des getrockneten Gemisches in einer Reihe von Sieben zur Unterteilung der Kerne in eine Anzahl von Größen.

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