DE3146049A1

DE3146049A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von titanbearbeitungsabfall

Info

Publication number: DE3146049A1
Application number: DE19813146049
Authority: DE
Inventors: John E. 06033 Glastonbury Conn. Dresty jun.; Eugene M. 06117 West Hartford Conn. Klein
Original assignee: Suisman and Blumenthal Inc
Current assignee: Aerospace Metals Inc
Priority date: 1980-12-31
Filing date: 1981-11-20
Publication date: 1982-08-05
Also published as: JPS5952220B2; US4363722A; GB2090166A; JPS57123936A; FR2497234A1; DE3146049C2; CA1172205A; GB2090166B; FR2497234B1

Description

Suisrtian & Blumenthal, Inc.. Hartford, Connecticut 06101, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Titanbearbeitungsabfall

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Metallabfall, um unerwünschte Einschlüsse zu entfernen, bevor er geschmolzen wird, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die speziell für das Entfernen sowohl von magnetischen als auch von unmagnetischen Wolframcarbidstückchen (oder Hartmetallstückchen) sowie von anderen magnetischen und unmagnetischen hochdichten Einschlüssen aus Titanbearbeltungsabfall vorgesehen sind.

Titan ist ein relativ teueres Metall, welches eine Anzahl von Eigenschaften hat, wie geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Zähigkeit und Festigkeit, die es zu dem bevorzugten Werkstoff in vielen Fällen hoher Beanspruchung machen. Beispielsweise wird es gegenwärtig weitgehend bei der Herstellung von umlaufenden Teilen von

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Flugzeugtriebwerken und von anderen kritischen Flugzeugteilen, deren Versagen zur Katastrophe führen könnte, benutzt. Der bewußte Werkstoff kann entweder im Handel erhältliches reines Titan oder irgendeine Legierung einer Familie von Titanlegierungen sein, weshalb der hier und in den Patentansprüchen verwendete Begriff "Titan" deshalb entweder ein solches im Handel erhältliches reines Titan oder irgendeine solche Titanlegierung umfassen soll.

Titanblöcke, aus denen Teile hergestellt werden, werden üblicherweise durch Lichtbogenofen unter Verwendung von abschmelzbaren Titanelektroden in inerten Atmosphären hergestellt. Die Elektroden selbst können auf verschiedenerlei Weise hergestellt werden und sowohl ungebrauchtes Titan als auch Abfalltitan enthalten.

Der Titanabfall oder -schrott, der bei der Elektrodenherstellung benutzt wird, wird üblicherweise in zwei verschiedene Arten von Abfall eingeteilt. Eine dieser Abfallarten wird als "massiver" Abfall bezeichnet und besteht aus relativ großen, massiven Titanstücken, wie sie beispielsweise nach dem Abschneiden von gewünschten Stücken von Titanblechen, -platten, -stangen, -stäben od.dgl. anfallen. Da diese Abfallstücke massiv und relativ groß sind, ist es einfach, sie relativ zuverlässig von Fremdmaterialstücken zu trennen, die die sich ergebende Schmelze verunreinigen könnten. Diese massiven Abfallstücke werden im allgemeinen durch Schweißen oder Bündeln aneinander befestigt, um Elektroden oder Elektrodenteile herzustellen.

Die andere Abfallart, die bei der Elektrodenherstellung benutzt wird, wird hier als "Bearbeitungsabfall" und manchmal auch allgemein als "Späneabfall" bezeichnet. Er besteht aus den Stücken, die durch eine maschinelle Bearbeitung erzeugt werden, beispielsweise aus den Spänen, die durch Fräsen oder

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Bohren erzeugt werden, oder aus den Drehspänen_f die beim Drehen auf einer Drehbank erzeugt werden, üblicherweise sind solche Stücke klein, wobei aber im Falle von Drehspänen ihre Größe stark variieren kann und sie häufig eine geringelte oder büschelige Form haben. Bei der Verwendung von Bearbeitungsabfall für Elektroden wird dieser zu Paketen gepreßt, und zwar entweder nur der Bearbeitungsabfall oder dieser vermischt mit ungebrauchtem Titan oder mit Titanschwamm, und eine Anzahl von solchen Schrottpaketen wird dann zur Herstellung jeder Elektrode zusammengeschweißt oder anderweitig aneinander befestigt.

Wegen seiner Eigenschaften wird Titan üblicherweise unter Verwendung von Wolframcarbid- oder Hartmetallschneidwerkzeugen bearbeitet, und wegen der hohen Beanspruchung bei dem Schneidvorgang ist es nicht ungewöhnlich, daß diese Schneidwerkzeuge im Betrieb versagen oder teilweise versagen, indem Stückchen oder Stücke ihres Werkstoffes abbrechen oder abblättern und zusammen mit dem durch das Werkzeug erzeugten Abfall in den Abfallbehälter fallen. Diese Wolframcarbidstückchen, die in den Abfall gelangen, indem sie von Schneidwerkzeugen abbrechen, und andere ähnliche hochdichte Fremdmaterialstücke, wie Steine, die möglicherweise unabsichtlich mit dem Abfallmaterial vermischt werden, sind in Titanschrott, der zu Abschmelzelektroden weiterverarbeitet wird, äußerst unerwünscht. Der Grund dafür ist, daß, wenn die Elektroden geschmolzen werden, die Wolframcarbidstückchen und viele andere ähnliche hochdichte Einschlüsse, sofern sie nicht eine sehr geringe Größe haben, bei der in dem Lichtbogenofen vorherrschenden Temperatur nicht schmelzen und schließlich zu schwächenden oder ausfallverursachenden Anomalien in den aus der Schmelze hergestellten Teilen führen werden. Solche Schwachstellen können in rotierenden Flugzeugtriebwerksteilen und in anderen Teilen, die im Betrieb hoch beansprucht werden, offenbar nicht zugelassen werden, weshalb Schrott, der zu

solchen Teilen verarbeitet werden soll, frei von solchen nichtschmelzenden Einschlüssen sein muß.

Einige Wolframcarbidlegierungen, die für Schneidwerkzeuge benutzt werden, sind ziemlich magnetisch, und Stückchen solchen Werkstoffes können mit Magnetabscheidern aus Titanbearbeitungsabfall gewöhnlich zuverlässig abgeschieden werden. Andere Wolframcarbidlegierungen sind jedoch unmagnetisch oder nur geringfügig magnetisch, weshalb es bislang kein Verfahren und keine Anordnung zum zuverlässigen und wirksamen Entfernen von Stückchen solchen wenig magnetischen oder unmagnetischen Wolframcarbids aus Bearbeitungsabfall gibt. Häufig ist es unmöglich zu gewährleisten, daß eine bestimmte Menge an Bearbeitungsabfall keine wenig magnetischen oder unmagnetischen Wolframcarbideinschlüsse oder andere wenig magnetische oder unmagnetische hochdichte Einschlüsse enthält, weshalb die Verwendung von solchem Bearbeitungsabfall bei der Herstellung von Elektroden, zumindest derjenigen Elektroden, die zu Teilen hoher Qualität verarbeitet werden sollen, häufig nicht möglich gewesen ist und als Material schlechter Qualität von beträchtlich geringerem Geldwert als Abfall, der von hochdichten Einschlüssen frei ist, benutzt oder verkauft werden mußte.

Der hier verwendete Begriff "frei von Wolframcarbid- und ähnlichen hochdichten Einschlüssen" bedeutet, frei von solchen Einschlüssen über einer bestimmten Größe. Sehr kleine Stücke von Wolframcarbid oder ähnlichen hochdichten Werkstoffen, wie beispielsweise Stücke, die kleiner als 0,38 mm sind, schmelzen oder zerfallen in dem Lichtbogenofen und verursachen in den Endprodukten keine Ausfallprobleme. Deshalb kann Bearbeitungsabfall als frei von hochdichten Einschlüssen angesehen werden, obgleich er Teilchen hochdichten Materials enthalten kann, die kleiner als 0,38 mm oder kleiner als irgendeine andere bestimmte geringe Größe sind.

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Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Titanbearbeitungsabfall zu schaffen, durch die sich ein Abfallprodukt herstellen läßt, welches zuverlässig frei von Wolframcarbidstückchen und ähnlichen hochdichten Einschlüssen ist und für die Verwendung in Titanschmelzen geeignet ist, \tfelche zum Herstellen von im Betrieb hoch beanspruchten Teilen hoher Qualität, wie rotierenden Teilen von Flugzeugtriebwerken, vorgesehen sind.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sollen wirtschaftlich arbeiten und wesentlich effektiver sein als jedes bekannte Verfahren oder jede bekannte Vorrichtung für denselben Zweck, insbesondere hinsichtlich der Möglichkeit des Entfernens von unmagnetischen oder wenig magnetischen Einschlüssen sowie von stärker magnetischen Einschlüssen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Titanbearbeitungsabfall, um dessen Wert zu erhöhen, indem aus ihm Wolframcarbidstückchen und ähnliche hochdichte Einschlüsse entfernt worden, die .SchwächsteIlen in Teilen verursachen können, welche aus Schmelzen hergestellt werden, bei denen der Abfall verwendet wird. Ein wichtiger Teil der Erfindung ist, daß bei dem Verfahren und bei der Vorrichtung ein Luftscheider benutzt wird, der das Arbeitsprodukt in ein als Ausschuß auszuscheidendes "schweres" Produkt, das aus einem kleinen Bruchteil des dem Scheider zugeführten Materials besteht und praktisch alle unerwünschten hochdichten Einschlüsse enthält, und in ein "leichtes" Produkt, das der weiteren Verarbeitung zugeführt wird, trennt.

Teil der Erfindung sind außerdem Schritte und Einrichtungen zum Zerkleinern, Waschen und Klassieren des Arbeitsprodukts, bevor dieses dem Luftscheider zugeführt wird, so daß der

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Scheider als Eingangsmaterial· gewaschenes und getrocknetes Teilchenmaterial empfängt, dessen Stücke in einen schmalen vorgeschriebenen Größenbereich fallen. Magnetscheider oder Schritte zum magnetischen Scheiden können auch vorgesehen werden, um das Entfernen von magnetischen Einschlüssen zu unterstützen, und am Ende wird eine Röntgenüberwachungsstation verwendet, um das Vorhandensein von restlichen Einschlüssen zu überprüfen und Teile des Arbeitsmaterials, die solche Einschlüsse enthalten, als Ausschuß auszuscheiden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat der Luftscheider, der bei dem Verfahren benutzt wird oder Teil der Vorrichtung ist, einen geneigten, schwingenden, luftleitenden Boden, auf den das Eingangsmaterial· aufgebracht wird und durch den ein nach oben gerichteter Luftstrom gebiasen wird, mit dem Ergebnis, daß die "schweren" Stücke des Materials aufwärts zu dem oberen Rand des Bodens unter dem Einfluß von dessen Vibration gefördert werden, während die "leichten" Stücke relativ mehr von der Oberfläche des Bodens getrennt werden und sich zu dessen unterem Ende bewegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Die Zeichnung zeigt die Bestandteile, aus denen eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht, mit der das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt wird. Die Vorrichtung dient zum Aufbereiten eines mit 20 bezeichneten Eingangsmaterials, das aus Titanbearbeitungsabfall besteht, d.h. aus Titanstücken oder -teilchen, die üblicherweise eine geringe Größe haben und durch einen maschinellen Bearbeitungsvorgang, wie beispielsweise Drehen,

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Fräsen oder Bohren, erzeugt werden. Weiter wird angenommen oder ist bekannt, daß der eingegebene Abfall durch die Verwendung von Wolframcarbidschneidwerkzeugen erzeugt worden ist, so daß er möglicherweise kleine Wolframcarbidstückchen oder -stücke enthält,, oder von ihm wird angenommen, daß er Wolframcarbidstückchen oder ähnliche hochdichte Einschlüsse enthält.

Die dargestellte Vorrichtung entfernt sämtliche Wolframcarbidstückchen oder ähnliche hochdichte Fremdmaterialstückchen, die in dem Eingangsmaterial enthalten sind, um ein mit 22 bezeichnetes verwertbares Material herzustellen, das frei von hochdichten Einschlüssen und deshalb für die Verwendung in Schmelzen geeignet ist, die für Teile hoher Qualität vorgesehen sind. Die einzelnen Teile der Vorrichtung sind vorzugsweise so ausgebildet, daß das Arbeitsmaterial automatisch von einem Teil zum nächsten strömt, beispielsweise durch zwischen den Teilen vorgesehene Förderer oder durch Abgeben des Material von einem Teil der Vorrichtung direkt an den nächsten Teil der Vorrichtung» Das ist jedoch für die Erfindung nicht notwendig, und bei Bedarf können die einzelnen Teile der Vorrichtung zu unterschiedlichen Zeiten benutzt werden, wobei das Arbeitsmaterial in jedem Teil der Vorrichtung durch diesen Teil als ein Posten verarbeitet wird, bis der gesamte Posten verarbeitet ist, und wobei dann der Posten zur weiteren Verarbeitung zu dem nächsten Teil der Vorrichtung bewegt wird.

Außerdem kann die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung Einrichtungen enthalten zum Aufbereiten des Eingangsmaterials 20 als ein Gemisch aus Materialien, die aus verschiedenen Quellen ausgewählt worden sind, und zum Testen dieses Eingangsmaterials, um dessen chemische Zusammensetzung zu ermitteln, und es können verschiedene weitere Einrichtungen vorgesehen, sein zum Prüfen und Kontrollieren der chemischen

Zusammensetzung des Arbeitsmaterials an verschiedenen Punkten in der Vorrichtung und außerdem nach dem Verlassen der Vorrichtung. Solche Einrichtungen, die bezüglich der chemischen Zusammensetzung des Arbeitsmaterials benutzt werden, sind jedoch weder wichtig noch Teil der Erfindung und deshalb in der Zeichnung und in der Beschreibung weggelassen worden.

Ein kritischer Bestandteil der Vorrichtung ist ein im folgenden noch ausführlicher beschriebener Luftscheider 24, der das ihm zugeführte Material in "schwere" Stücke und "leichte" Stücke trennt. Damit dieser Scheider Wolframcarbidstuckchen und andere hochdichte Einschlüsse als Teil des "schweren" Produkts zuverlässig abscheiden kann, wird das Eingangsmaterial 20 zuerst gewaschen, getrocknet und klassiert, so daß das in den Luftscheider 24 eintretende Material in einem sauberen, trockenen Zustand .und frei von Schneidöl und anderen Oberflächenverunreinigungen ist und nur aus Teilchen besteht, die alle in einen relativ schmalen Größenbereich fallen. Die Einrichtungen zum derartigen Verarbeiten des Eingangsmaterials können sich ändern, und die einzelnen Bestandteile dieser Einrichtungen können so angeordnet werden, daß sie das Arbeitsmaterial in unterschiedlichen Reihenfolgen bearbeiten, was alles im Rahmen der Erfindung liegt. In dem dargestellten Fall bestehen diese Einrichtungen jedoch der Reihe nach aus einem ersten Brecher 26, einem zweiten Brecher 28, einem Wascher und Trockner 30, einem Magnetsortierer 32 und einem Satz Klassiersieben 34.

Der erste Brecher 26 ist ein Grobzerkleinerer und dient hauptsächlich zum Zerhacken oder Zerbrechen der größeren Stücke, wie beispielsweise langen oder büscheligen Drehspänen, des Eingangsjnaterials 20 in kleinere Stücke, die durch den zweiten Brecher 28 einfacher gehandhabt werden können. Bei dem Brecher 26 kann es sich beispielsweise um das Modell

4800 der American Pulverizer Company,, St. Louis, Missouri, handeln.

Der zweite Brecher 28 dient zum weiteren Zerkleinern wenigstens der größeren Stücke des von dem ersten Brecher 26 abgegebenen Materials, um ein Ausgangsprodukt zu erzeugen, dessen Teilchen eine ziemlich gleichmäßige Größe haben. Vorzugsweise haben die dem Luftscheider 24 dargebotenen Stücke einen Größenbereich zwischen ungefähr 1 _r58 mm (1/16 inch) und ungefähr 7,87 mm (5/16 inch), und noch bevorzugter fallen diese Teilchen in ein schmaleres Band dieses Bereiches, beispielsweise in ein Band von ungefähr 3,17 mm (1/8 inch) bis ungefähr 6,35 mm (1/4 inch). Deshalb ist der zweite Brecher 28 so ausgelegt oder eingestellt, daß soviel wie möglich von dem von ihm abgegebenen Material in den gewünschten Bereich oder das gewünschte Band der Teilchengröße fällt. Bei diesem Brecher kann es sich beispielsweise um das Modell WS-40 der American Pulverizer Company, St. Louis, Missouri, handeln.

Das Arbeitsmaterial, das den zweiten Brecher 28 verläßt, geht in den Wascher und Trockner 30. In dieser Einheit wird das Material zuerst mit einem geeigneten Waschmittel gewaschen, beispielsweise mit Wasser und einem Reinigungsmittel. Es wird dann in einer Zentrifuge geschleudert und anschließend in einer letzten Stufe mittels Wärme getrocknet. Bei der Einheit 30 kann es sich beispielsweise um einen "Chip Washer" handeln,der von der Fa. Jenson Fabricating Engineers, Inc., East Berlin, Connecticut, hergestellt wird.

Nach dem Wascher und Trockner 30 bewegt sich das Material in einem Strom über den Magnetsortierer 32, der aus dem Strom stark magnetische Stücke magnetisch anzieht und entfernt, wie beispielsweise Eisen- oder Stahlstücke, die unabsichtlich mit den Titanstücken des Eingangsmaterials vermischt

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worden sein können. Der Magnetsortierer 32 kann außerdem einige magnetische Wolframcarbidstückchen aus dem über ihn hinweggehenden Strom von Arbeitsmaterial anziehen und entfernen. In jedem Fall werden jedwede magnetischen Stücke, die aus dem Strom entfernt werden, als Ausschuß aus dem Verfahren ausgeschieden, wie in der Figur angegeben, und sind nicht mehr in dem Material enthalten, das zu den Klassiersieben 34 gelangt. Bei dem Magnetsortierer 32 kann es sich beispielsweise um einen Dauermagnetscheider handeln, der von der Fa. Eriez Company, Erie, Pennsylvania, unter dem Modellnamen "Brute" hergestellt und vertrieben wird. Außerdem ist die dargestellte Position des Sortierers in der Vorrichtung dessen bevorzugte Lage, das ist aber nicht kritisch, und der Sortierer könnte auch an irgendeiner anderen Stelle angeordnet sein.

Die Klassiersiebe 34 klassieren das den Magnetsortierer 32 verlassende Arbeitsprodukt, so daß nur Teilchen, die in einen gewünschten Größenbereich oder in ein gewünschtes Größenband fallen, zu dem Luftscheider 24 gelangen. Diese klassierten Teilchen fallen, wie oben erwähnt, vorzugsweise in einen Größenbereich von einer Mindestteilchengröße von ungefähr 1,58 mm bis zu einer maximalen Teilchengröße von ungefähr 7,87 mm und bevorzugter wird die Teilchengröße auf ein schmaleres Band innerhalb dieses Gesamtbereiches begrenzt. Ein gegenwärtig bevorzugtes begrenzteres Band von klassierten Teilchen umfaßt eine Mindestteilchengröße von ungefähr 3,17 mm und eine maximale Teilchengröße von ungefähr 6,35 mm. Zum Erzeugen von verwertbaren Teilchen, die in dieses bevorzugte Band fallen, umfassen die Klassiersiebe 34 eines mit öffnungen, welche Teilchen durchlassen, deren Größe unter ungefähr 3,17 mm liegt, und Teilchen nicht durchlassen, die grosser als 3,17 mm sind, und ein zweites mit öffnungen, die so bemessen sind, daß sie Teilchen durchlassen, die kleiner als ungefähr 6,35 mm sind, und Teilchen nicht durchlassen, die

größer als ungefähr 6,35 mm sind. Die Teilchen, die von dem ersten Sieb durchgelassen werden* sind Stücke mit Untergröße, d<,h„ Stücke, die kleiner als ungefähr 3,17 mm sind und aus dem Verfahren als Ausschuß ausgeschieden werden, wie angegeben. Die Stücke, die von dem zweiten Sieb nicht durchgelassen werden, sind Stücke mit Übergröße, doh.Stücke, die grosser sind als ungefähr 6,35 mm und zum weiteren Zerkleinern zu dem zweiten Brecher zurückgeleitet werden. Das Material, welches durch das erste Sieb nicht hindurchgeht und durch das zweite Sieb hindurchgeht, ist das verwertbare Arbeitsprodukt. Selbstverständlich können Siebe mit öffnungen anderer Größe vorgesehen werden, damit ein verwertbares Arbeitsprodukt erhalten wird, das innerhalb irgendeines anderen gewünschten Produktgrößenbereiches liegt.

Das verwertbare Arbeitsprodukt, welches die Klassiersiebe 34 abgeben, wird dem Luftscheider 24 zugeführt, der es in "schwere" und "leichte" Stücke oder Produkte trennt. Der Luftscheider 24 ist von einer Bauart, bei der ein Luftstrom insgesamt aufwärts durch das Arbeitsprodukt hindurchgeblasen wird , um in ihm eine Schichtung hervorzurufen, wobei eine untere Schicht Stücke enthält, die durch den Luftstrom, wenn überhaupt, nur geringfügig angehoben werden, und eine obere Schicht, die Stücke enthält, welche wesentlich stärker angehoben werden, wobei die obere und das untere Schicht in bezug aufeinander quer bewegt werden, um die gewünschte Trennung zu erzielen. Die Stücke, aus denen die untere Schicht besteht, sind die "schweren" Stücke, die dazu neigen, in dieser Schicht zu bleiben, und zwar wegen ihres relativ höheren Gewichtes oder ihrer höheren Dichte, und die Stücke, die die obere Schicht bilden, sind die "leichten" Stücke, die bestrebt sind, in diese Schicht zu gelangen, und zwar wegen ihres relativ leichteren Gewichtes oder ihrer niedrigeren Dichte; die Form der Stücke hat jedoch auch einen geringen Einfluß auf den Grad des Anhebens derselben und ist ein unbedeutender Faktor beim Bestimmen der Schicht,die durch

jedes bestimmte Stück erreicht wird. In jedem Fall fallen sämtliche oder praktisch sämtliche Wolframcarbidstückchen oder ähnliche hochdichte Einschlüsse in dem Eingangsmaterial in die untere Schicht und werden als Teil der "schweren" Stücke als Ausschuß ausgeschieden. Diese als Ausschuß ausgeschiedenen "schweren" Stücke können auch Titanstücke enthalten, ein besonderes Merkmal des durch den Luftscheider ausgeführten Luftscheideprozesses ist es jedoch, daß die Titanstücke, die in dem als Ausschuß ausgeschiedenen "schweren" Produkt enthalten sind, nur einen kleinen Prozentsatz, beispielsweise von 5% oder weniger, des dem Luftscheider zugeführten Arbeitsprodukts darstellen.

Der Luftscheider 24 enthält vorzugsweise einen luftleitenden, geneigten Boden, der insgesamt in der Richtung seiner Neigung gerüttelt wird und eine obere Materialtragfläche aufweist, auf die das Arbeitsprodukt aufgebracht wird. Ein Luftstrom wird aufwärts durch den Boden hindurchgeblasen, und der Arbeitsproduktdurchsatz , die Bodenneigung, die Luftströmungsgeschwindigkeit und andere Variable werden so eingestellt, daß die Arbeitsproduktstücke, welche Dichten haben, die deien von Wolframcarbid gleichen, auf oder nahe bei dem Boden bleiben und durch den Einfluß von dessen Rüttelbewegung zu dessen oberem Rand^vund einer zugeordneten Auslaßöffnung gefördert werden und so, daß leichtere oder eine geringere Dichte aufweisende Arbeitsproduktstücke um eine größere Strecke von der oberen Fläche des Bodens abgehoben werden und dadurch von dem Fördereinfluß des Bodens mehr getrennt werden und sich zu dem unteren Ende des Bodens und zu einer anderen Auslaßöffnung bewegen. Ein geeigneter Luftscheider, der für den in der Zeichnung dargestellten Luftscheider 24 verwendet werden kann, ist beispielsweise das von der Fa. Triple/S Dynamics Supply, Inc., Dallas, Texas, hergestellte Modell S22G Stoner.

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Im Anschluß an den Lufttrennprozeß, der durch den Luftscheider 24 ausgeführt wird, wird das anerkannte "leichte" Arbeitsprodukt zu einem Magnetscheider 36 geleitet. Dieser Scheider ist eine hochintensive elektromagnetische Einheit, über die das Arbeitsprodukt in einem Strom hinwegbewegt wird und die aus dem Strom Stücke, die etwas magnetisch sind, magnetisch anzieht und entfernt» Insbesondere Titanstücke, die kleine Stückchen von Wolframcarbid enthalten', wie in Fällen, in denen ein kleines Wolframcarbidstückchen in einem größeren Titanstück haftet,, eingebettet oder mechanisch eingeschlossen ist. Die dargestellte Position des Magnetscheiders 36 ist dessen bevorzugte Position in der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung» Das ist jedoch unkritisch, und bei Bedarf könnte der Magnetscheider 36 vor statt hinter dem Luftscheider 24 angeordnet sein. Außerdem kann in einigen Fällen und bei Bedarf der Magnetscheider 36 und möglicherweise auch die folgende magnetische Überwachungsstation 38 in der Vorrichtung und dem Verfahren weggelassen werden, was ebenfalls im Rahmen der Erfindung läge. Bei dem Magnetscheider 36 kann es sich beispielsweise um das zweipolige Modell IMR handeln, das von der Eriez Company, Erie, Pennsylvania, hergestellt wird=

Hinter dem Magnetscheider 36 befindet sich die magnetische Überwachungsstation 38. Diese Station besteht aus einem weiteren Magnetscheider, wie beispielsweise einem weiteren Dauermagnetscheider "Brute", der von der Eriez Company, Erie, Pennsylvania, hergestellt wird und über den das Arbeitsprodukt in einem Strom gefördert wird. Dieser Magnetscheider wird durch eine Bedienungsperson periodisch überwacht, und, wenn es sich zeigt, daß er ein oder mehrere Wolframcarbidstückchen entfernt hat, wird das Arbeitsprodukt, das über diesen Magnetscheider seit dessen letzter Überwachung hinweggegangen ist, als ein Produkt angesehen, das der magnetischen Überprüfung nicht Stand gehalten hat und das deshalb, wie in

der Zeichnung dargestellt, zu dem Luftscheider 24 zur weiteren Verarbeitung durch diesen und durch den Magnetscheider 36 zurückgeleitet wird.

Das Arbeitsprodukt, welches die magnetische Überwachungsstation 38 anerkannt passiert, gelangt in eine Röntgenüberwachungsstation 40, die eine "letzte Überprüfung desselben vornimmt, bevor es Teil des verwertbaren Materials- 22 wird. Die Ausrüstung, die in der Röntgenüberwachungsstation 40 benutzt wird, kann weit variieren. In einer möglichen Implementierung der Station 40 wird das Arbeitsprodukt in Posten verarbeitet, indem Mengen desselben auf Tabletts ausgebreitet werden, die einzeln geröntgt werden, um entweder Röntgenbilder auf Papier oder auf einem Durchleuchtungsschirm zu erzeugen Wenn das Bild eines Tabletts ein erkanntes Objekt zeigt, d. h., wenn es ein Merkmal enthält, welches möglicherweise ein Wolframcarbidstückchen oder einen anderen hochdichten Einschluß darstellt, wird das Produkt auf diesem Teil des Tabletts, der das erkannte Objekt enthält, entfernt und als Ausschuß ausgeschieden, beispielsweise durch Absaugen desselben mit einer staubsaugerartigen Vorrichtung. Der verbleibende Teil des Produkts auf dem Tablett wird dann zur erneuten Überprüfung zu der Röntgenüberwachungsstation 40 zurückgeleitet· Eine Ausrüstung, die so arbeitet, wird gegenwärtig von der X-Ray Products Co., Pico Rivera, California, hergestellt und vertrieben.

In einer weiteren möglichen Implementierung der Röntgenüberwachungsstation 40 kann das Arbeitsprodukt in einem kontinuierlichen Strom an der Überwachungsstation vorbeibewegt werden, in der es ständig Röntgenstrahlen ausgesetzt wird, die durch den Strom hindurchgehen und durch einen Fühler abgefühlt werden, dessen Ausgangssignal durch eine Computeranlage automatisch ausgewertet wird, um verdächtige hochdichte Einschlüsse zu erkennen. Wenn ein verdächtiges Objekt so er-

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kannt wird, wird derjenige Teil des Stroms, der das erkannte Objekt enthält, automatisch entfernt und als Ausschuß ausgeschieden, beispielsweise mittels einer staubsaugerartigen Vorrichtung. Der Förderer für den Arbeitsproduktstrom wird dann eine gewisse Strecke zurückbewegt, bevor er wieder weiterbewegt wird, so daß das Arbeitsprodukt, welches in der Nähe des erkannten und entfernten Objekts bleibt, erneut durch die Röntgenanlage inspiziert wird, bevor es Teil des verwertbaren Materials 22 wird. Die Ausrüstung, die für eine solche Implementierung der Röntgenstation 40 verwendbar ist, ist von der Inspection Technology, Inc., Acron, Ohio, erhältlich und umfaßt ein Durchleuchtungssystem des Modells 1021.

Die Röntgenüberwachungsstation 40 ist bei der abschließenden überprüfung, die sie an dem Arbeitsmaterial vornimmt, sehr zuverlässig, so daß das verwertbare Material 22 mit großer Sicherheit als völlig frei von Wolframcarbidstückchen und ähnlichen hochdichten Einschlüssen angesehen werden kann. Wenn ein verdächtiges Objekt in dieser Station erkannt wird, wird eine wesentliche Menge des Arbeitsprodukts mit dem erkannten Objekt als Ausschuß ausgeschieden. Wegen der Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Verarbeitung, die der Röntgenüberwachung vorangeht, sind jedoch extrem wenige Wolframcarbidstückchen oder andere hochdichte Einschlüsse in dem Arbeitsprodukt enthalten, vrelches diese überwachung erreicht, so daß nur ein geringer Teil des Arbeitsprodukts in dieser Station als Ausschuß ausgeschieden wird und das gesamte Verfahren effizient und kostengünstig ist.

Die Erfindung ist zwar oben weitgehend unter Bezugnahme auf die Bestandteile beschrieben worden, aus denen die erfinddungsgemäße Vorrichtung besteht, es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch das Verfahren beinhaltet, welches aus den verschiedenen Schritten besteht, die durch diese Bestandteile ausgeführt werden und sich aus der vorstehenden Beschreibung sowie aus der Zeichnung ergeben und nicht erneut beschrieben zu werden brauchen.

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Claims

Suisman & Blumenthal, Inc. Hartford, Connecticut 06101, V.St.A. Patentansprüche ;

1. Verfahren zum Aufbereiten von Titanbearbeitungsabfall zum Entfernen von Wolframcarbidstückchen und ähnlichen hochdichten Einschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Punkt in dem Verfahren folgende Schritte ausgeführt x-tferden;

Erzeugen von klassierten Stücken aus dem Abfall, die im wesentlichen alle in einen bestimmten Größenbereich fallen; Ausführen eines Lufttrennvorganges an den klassierten Stücken, um sie in ein "schweres" Produkt und in ein "leichtes" Produkt zu trennen;

Ausscheiden des "schweren Produkts aus dem Verfahren; und Verwerten des "leichten" Produkts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: Waschen des Arbeitsmaterials des Verfahrens an irgendeinem Punkt vor dem Lufttrennvorgang, so daß die klassierten Stükke, die dem Lufttrennvorgang zugeführt werden, in einem gewaschenen Zustand und im wesentlichen frei von Schneidfluid und ähnlichen Oberflächenverunreinigungen sind.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch: Trocknen des Arbeitsmaterials des Verfahrens nach dem Waschschritt und vor dem Lufttrennvorgang, so daß die dem Lufttrennvorgang zugeführten klassierten Teile in einem gewaschenen und getrockneten Zustand sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Hersteilens von klassierten Stücken aus dem Abfall folgenden Unterschritt enthält: Sieben des Arbeitsmaterials des Verfahrens an irgendeinem Punkt vor dem Lufttrennvorgang mit zwei Sieben, die unterschiedlich große Stücke durchlassen, um das Arbeitsmaterial in untergroße Stücke, übergroße Stücke und verwertbar große Stücke zu unterteilen, wobei die verwertbar großen Stücke als die klassierten Stücke benutzt werden, die dem Lufttrennvorgang zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Siebe Sieböffnungen haben, die so bemessen sind, daß die verwertbar großen Stücke in einen Größenbereich von ungefähr 1,58 mm bis ungefähr 7,87 nun fallen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Siebe Sieböffnungen haben, die so bemessen sind, daß die verwertbar großen Stücke in einen Größenbereich von ungefähr 3,17 mm bis ungefähr 6,35 mm fallen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt des Herstellens von klassierten Stücken aus dem Abfall folgenden Unterschritt umfaßt: Zerkleinern des Arbeitsmaterials des Verfahrens an irgendeinem Punkt vor dem Siebvorgang, um die Größe seiner Stücke kleiner und gleichmäßiger zu machen.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Äusführens des Lufttrennvorganges folgende Unterschritte umfaßt; Bereitstellen eines luftleitenden Bodens mit einer Material aufnehmenden oberen Fläche?

Aufbringen der klassierten Stücke auf die obere Fläche des Bodens;

Blasen eines Luftstroms aufwärts durch den Boden hindurch mit derartiger Geschwindigkeit, daß "schwere" Stücke auf oder nahe bei der oberen Fläche des Bodens bleiben und daß "leichte" Stücke relativ weiter von der oberen Fläche des ' Bodens entfernt werden?

Fördern der"schweren" Stücke, die auf oder nahe bei der oberen Fläche des Bodens bleiben, zu einer Auslaßöffnung; und Fördern der "leichten" Stücke, die relativ weiter von der oberen Fläche des Bodens entfernt werden, zu einer weiteren Auslaßöffnung,

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Äusführens eines Lufttrennvorganges folgende Unterschritte umfaßt:

Bereitstellen eines luftleitenden Bodens mit einer materialaufnehmenden geneigten oberen B'läche; Rütteln des Bodens, so daß Teilchen, die sich auf oder nahe bei seiner oberen Fläche befinden, als Ergebnis des Rütteins auf ihm aufwärts zu seinem oberen Rand hin, bewegt werden; Aufbringen des klassierten Stücke auf die obere Fläche des Bodens ? und

Blasen eines Luftstroms insgesamt vertikal aufwärts durch den Boden hindurch mit derartiger Geschwindigkeit, daß die "schweren" Stücke auf oder nahe bei der oberen Fläche des Bodens bleiben und sich unter dem Einfluß der Bodenvibration au dessen oberem Ende hin bewegen und daß die "leichten" Stücke relativ mehr von der oberen Fläche des Bodens und dem Schwingfördereinfluß desselben getrennt werden und sich zu

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dem unteren Ende des Bodens bewegen; wobei die Stücke, die sich zu dem oberen Ende des Bodens bewegen, die "schweren" Stücke darstellen und aus dem Verfahren als Ausschuß ausgeschieden werden, während die Stücke, die sich zu dem unteren Ende des Bodens bewegen, das "leichte" Produkt bilden und verwertet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: Einstellen der Neigung des Bodens, der Geschwindigkeit des Luftstroms und der Zufuhr der klassierten Teile zu der oberen Fläche des Bodens auf derartige Werte, daß diejenigen klassierten Stücke, bei denen es sich um Wolframcarbidstückchen oder um Stückchen ähnlichen hochdichten Materials handelt, in den "schweren" Stücken enthalten sind, die sich zu dem oberen Ende des Bodens bewegen und aus dem Verfahren als Ausschuß ausgeschieden werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch:

Ausführen eines magnetischen Trennvorganges an dem Arbeitsmaterial des Verfahrens, um das Arbeitsmaterial in ein magnetisches Produkt und ein unmagnetisches Produkt zu trennen; Ausscheiden des magnetischen Produkts als Ausschuß aus dem Verfahren; und
Verwerten des unmagnetischen Produkts.

12. Verfahren zum Aufbereiten von Titanbearbeitungsabfall, um Wolframcarbidstückchen und ähnliche hochdichte Einschlüsse zu entfernen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bereitstellen einer Menge an Titanbearbeitungsabfall; Waschen und Zerkleinern des Abfalls, um ein gewaschenes und zerkleinertes Produkt zu erhalten;

Klassieren des gewaschenen und zerkleinerten'Produkts, um ein klassiertes Produkt zu erhalten, bei dem im wesentlichen sämtliche Stücke in einen bestimmten Größenbereich fallen;

Ausführen eines Lufttrennvorganges an dem klassierten Produkt, um es in ein "schweres"Produkt und ein "leichtes" Produkt zu trennen?

Ausführen eines magnetischen Trennvorganges an dem "leichten" Produkt, um es in ein magnetisches Produkt und ein unmagnetisches Produkt zu trennenι und Durchführen einer Röntgenüberwaehtmg des unmagnetischen Produkts, um jedwede verbleibenden Wolframcarbidstückchen und ähnlichen hochdichten Einschlüsse zu erkennen und aus ihm zu entfernen,,

13. Vorrichtung zum Aufbereiten von Titanbearbeitungsabfall, um Wolframcarbidstückchen und ähnliche hochdichte Einschlüsse zu entfernen, gekennzeichnet durch; eine Einrichtung (26-34) zum Zerkleinern und Klassieren einer Menge eingegebenen Titanbearbeitungsabfalls (20) , um ein klassiertes Produkt zu erzeugen, dessen Stücke in einen bestimmten Größenbereich fallen?

einen Luftscheider (24) , der das klassierte Produkt aus der Zerkleinerungs- und Klassiereinrichtung (26-34) empfängt, um das klassierte Produkt in ein "schweres" Produkt und ein "leichtes" Produkt zu trennen; und

eine Röntgenüberwachungsstation (40) zum überwachen des "leichten" Produkts, das durch den Luftscheider (24) erzeugt worden ist„ und zum Erkennen und Entfernen von jedweden verbleibenden Wolframcarbidstückchen und ähnlichen hochdichten Einschlüssen, die in dem überwachten Produkt noch enthalten sind.

14 ο Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch wenigstens einen Magnetscheider (36) zum Aufbereiten des Arbeitsprodukts der Vorrichtung, bevor es die Röntgenüberwachungsstation (40) erreicht, um magnetische Stücke aus dem Arbeitsprodukt zu entfernen»

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30) zum Waschen und Trocknen des Arbeitsprodukts der Vorrichtung, bevor es den Luftscheider

(24) erreicht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftscheider (24) einen geneigten, vibrierenden, luftleitenden Boden mit einer Material empfangenden oberen Fläche hat, durch den ein Luftstrom insgesamt aufwärts mit derartiger Geschwindigkeit hindurchgeblasen wird, daß "schwere" Stücke auf oder nahe bei der oberen Fläche des Bodens bleiben und daß "leichte" Stücke relativ weiter von der oberen Fläche des Bodens entfernt werden, wobei die "schweren" Stücke durch den Einfluß der Bodenvibration zu dem oberen Rand des Bodens bewegt werden und wobei die "leichten" Stücke zu dem unteren Ende des Bodens bewegt werden.