DE4313360A1 - Verfahren und Vorrichtung für das Schmelzen von Aluminiumlegierungsschrott - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für das Schmelzen von AluminiumlegierungsschrottInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumlegierungs
schrott-Schmelzverfahren für das Schmelzen von Aluminiumle
gierungsschrott bzw. -abfall, wie Aluminiumlegierungsspänen,
Aluminiumlegierungssplittern, etc., und eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Als herkömmliches Aluminiumlegierungsschrott-Schmelzverfah
ren wurde ein Schmelzverfahren vorgeschlagen, umfassend das
Einführen von Schrott oder Spänen in einen Wirbelfluß, wel
cher in dem geschmolzenen Metall erzeugt wird, das in einen
Materialeinführbereich fließt.
Andererseits ist eine Vor
richtung für das Erzeugen eines Wirbelflusses in geschmolze
nem Metall aus der ungeprüften japanischen Patentveröffent
lichung (Kokai) Hei-1-132724, Hei-1-132724, Hei-2-232323,
Hei-3-120322 oder dgl. bekannt.
Ein den obigen Veröffentlichungen gemeinsamer Gesichtspunkt
ist wie folgt. Geschmolzenes Metall fließt innerhalb eines
Ofens, so daß es zirkuliert, eine runde, trichterförmige
Wirbelkammer wird in einem Teil eines Durchflusses des ge
schmolzenen Metalls gebildet, ein Wirbel wird erzeugt, wenn
das geschmolzene Metall von einer oberen Durchlaßöffnung der
Wirbelkammer zu einer unteren Durchlaßöffnung der Wirbelkam
mer geführt wird, und Aluminiumlegierungsschrott oder -späne
werden daher an der oberen Durchlaßöffnung der Wirbelkammer
in den Ofen eingeführt. In der Veröffentlichung Kokai
Hei-1-132724 wird die Zirkulation des geschmolzenen Metalls
von einer Rührpumpe für geschmolzenes Metall durchgeführt.
In der Veröffentlichung Kokai Hei-2-232323 wird die Zirkula
tion des geschmolzenen Metalls mittels einer Induktionsspule
durchgeführt, die an dem hinteren Ende eines geneigten Be
reiches vorgesehen ist, welcher so angeordnet ist, daß er
von einem unteren Bereich der Wirbelkammer zu dem Boden des
Ofens ansteigt. In der Veröffentlichung Kokai Hei-3-120322
wird die Zirkulation des geschmolzenen Metalls mittels eines
elektromagnetischen Rührers durchgeführt, welcher so vorge
sehen ist, daß er von der unteren Seite der Wirbelkammer zu
der oberen Seite der Wirbelkammer bewegbar ist.
In den obengenannten Veröffentlichungen weist das zirkulie
renden, geschmolzenen Metall jedoch einen Höhenunterschied
auf, so daß das geschmolzene Metall von oben in die Wirbel
kammer eingefüllt und von dem Unterteil der Wirbelkammer
ausgelassen werden kann. Daher tritt ein Problem auf, daß
ein elektromagnetischer Rührer mit großer Kapazität notwen
dig wird. Des weiteren ist, wie oben beschrieben, die Wir
belkammer in einer trichterförmigen Gestalt ausgebildet.
Daher treten andere Probleme auf, z. B., daß nicht nur die
Struktur des Inneren des Ofens komplex wird, sondern auch,
daß eine sehr hohe Genauigkeit der Enddimensionierung zum
Zeitpunkt des Aufbaus des Ofens notwendig ist, so daß ein
Wirbel relativ zu der Durchflußgeschwindigkeit des geschmol
zenen Metalls sicher erzeugt werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die
Probleme des Standes der Technik zu lösen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Aluminiumlegie
rungsschrott-Schmelzverfahren zur Verfügung gestellt,
mittels welchem nicht nur ein Wirbel in einem einfach aufge
bauten Ofen sicher erzeugt werden kann, sondern bei welchem
der Wirbel nicht nur als einfacher Wirbelfluß agiert, son
dern als ein Wirbel, welcher so arbeitet, als ob es sich um
einen durch das geschmolzene Metall erzeugten Tiegel han
delt, so daß das geschmolzene Metall nach unten auf den in
den Tiegel eingefüllten Schrott strömen kann, um so das
Schmelzen des Schrotts zu beschleunigen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Aluminiumlegierungsschrott-Schmelzvorrichtung für das Durch
führen des obigen Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
Um die vorgenannten Aufgaben gemäß eines Aspekts der vorlie
genden Erfindung zu lösen, umfaßt ein Verfahren für das
Schmelzen des Aluminiumlegierungsschrotts folgende Schritte:
- - Ausüben einer Rotationskraft auf das in einer zylindri schen Kammer zurückgehaltene bzw. vorhandene geschmolze ne Metall, so daß das geschmolzene Metall entlang der inneren Umfangsfläche der zylindrischen Kammer durch eine Zentrifugalkraft anschwillt, welche durch diese Ro tationskraft bewirkt wird, während die Oberfläche der flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls so gehalten wird, daß diese eine Parabel bildet und dadurch einen Wirbelfluß in dem geschmolzenen Metall erzeugt; und
- - Einführen von Aluminiumlegierungsschrott in den Wirbel fluß.
Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung um
faßt die Vorrichtung zum Schmelzen des Aluminiumlegierungs
schrotts:
- - einen Ofenkörper;
- - einen Schmelzmaterialeinführbereich, welcher eine zylin drische Form aufweist und in dem Ofenkörper so vorgese hen ist, daß er in Verbindung mit dem Ofenkörper steht, so daß das in dem Ofenkörper zirkulierende, geschmolzene Metall in diesen Einführbereich für geschmolzenes Metall fließt; und
- - eine sich bewegende Einrichtung zur Erzeugung eines mag netischen Feldes, welche entlang der äußeren Wand dieses Einführbereiches für geschmolzenes Metall vorgesehen ist, so daß die äußeres Wand dieses Schmelzmaterialeinführbereiches bedeckt ist.
Des weiteren wird bevorzugt, daß ein ringförmiges, herausra
gendes Band an der inneren Umfangsfläche des Schmelzmate
rialeinführbereiches vorgesehen ist, an einer Position, die
oberhalb der Oberfläche der flüssigen Phase des geschmolze
nen Metalls in dem schmelzmaterialeinführbereich liegt. Al
ternativ wird bevorzugt, daß eine Vielzahl von Vorsprüngen
an der inneren Umfangsfläche des Schmelzmaterialeinführbe
reiches vorgesehen sind, so daß sie sich von einer Position
entsprechend der Oberfläche der flüssigen Phase des ge
schmolzenen Metalls in dem Schmelzmaterialeinführbereich
nach oben erstrecken. Alternativ wird bevorzugt, daß eine
Vielzahl von vorspringenden Bändern radial in dem Bodenbe
reich des Schmelzmaterialeinführbereiches vorgesehen ist.
Es zeigt:
Fig. 1 einen länglichen Schnitt, welcher eine erfindungsge
mäße Aluminiumlegierungsabfall-Schmelzvorrichtung
darstellt;
Fig. 2 einen Querschnitt derselben;
Fig. 3 ein länglicher Schnitt, welcher einen wichtigen Teil
eines ähnlichen Beispieles einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung darstellt;
Fig. 4 ein länglicher Schnitt, welcher ein anderes ähnli
ches Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt;
Fig. 5 einen Querschnitt eines wichtigen Teils derselben;
Fig. 6 ein länglicher Schnitt, welcher ein weiteres ähnli
ches Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar
stellt und
Fig. 7 einen Querschnitt eines wichtigen Teils derselben.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden im Detail be
schrieben. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist ein
zylindrischer Schmelzmaterialeinführbereich 2 als ein Teil
der Ofenwand eines Reflexionsofenkörpers 1 so vorgesehen,
daß sich wenigstens ein halbzylindrischer Bereich der Wand
des Schmelzmaterialeinführbereiches 2 nach außen von
der Ofenwand erstreckt. Ein Durchfluß 3 ist in einem unteren
Bereich einer inneren Ofenwand des Schmelzmaterialeinführbe
reiches 2 vorgesehen, so daß geschmolzenes Metall in dem
Ofen durch den Durchgang 3 fließt. Des weiteren ist ein
elektromagnetischer Rührer 4 an der Hinterseite des Unter
teiles des Ofenkörpers 1 vorgesehen, und ein Separator 5 ist
innerhalb des Ofenkörpers 1 in einem mittleren Bereich zwi
schen dem Durchlaß 3 und dem elektromagnetischen Rührer 4
angeordnet, um so aufrecht parallel zu der Längsrichtung des
elektromagnetischen Rührers zu stehen, so daß das geschmol
zene Metall von dem elektromagnetischen Rührer 4 angetrieben
wird in dem Ofenkörper 1 zu zirkulieren und dabei in den
Schmelzmaterialeinführbereich 2 zu fließen. In Fig. 1 be
zeichnet das Referenzzeichen 8 ein Materialeinspritzrohr.
Des weiteren ist ein bogenförmig ausgebildeter, sich bewe
gender Magnetfeldgenerator 6 entlang der halbzylindrischen
Wand (welche sich nach außen von der Ofenwand erstreckt) des
Schmelzmaterialeinführbereiches 2 vorgesehen, so daß der
sich bewegende Magnetfeldgenerator 6 über einen Bereich von
der Halteposition des geschmolzenen Metalls des Materialein
führbereiches 2 bis zu einer höheren Stellung als die der
Oberfläche der flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls be
festigt ist. Wird der sich bewegende Magnetfeldgenerator 6
angetrieben, wird eine rotierende Zentrifugalkraft auf das
geschmolzene Metall in dem Schmelzmaterialeinführbereich 2
ausgeübt, so daß das geschmolzene Material entlang der in
neren Wand des Schmelzmaterialeinführbereiches 2 anschwillt
und eine Parabel beschreibt, um dadurch einen Tiegel- bzw.
schmelztopfzustand des geschmolzenen Metalls in dem
Schmelzmaterialeinführbereich 2 zu erzeugen.
Des weiteren kann, wie in Fig. 1 dargestellt, ein ringförmig
hervorragender Bereich 7 an der Innenwand des Schmelzmate
rialeinführbereiches 2 vorgesehen sein, um nach innen an
einer höheren Position als die der Oberfläche der flüssigen
Phase des geschmolzenen Metalls in den Schmelzmaterialein
führbereich 2 herauszuragen. In diesem Fall schwillt das ge
schmolzene Metall entlang der inneren Wand des Schmelzmate
rialeinführbereiches 2 durch die Anwendung einer Zentrifu
galkraft auf das geschmolzene Metall durch das Betreiben des
sich bewegenden Magnetfeldgenerators 6 an, das Anschwellen
des geschmolzenen Metalls wird jedoch durch den ringförmig
hervorragenden Bereich 7 gehemmt, so daß das angeschwollene,
geschmolzene Metall in den Mittelpunkt des Schmelzmaterial
einführbereiches 2 zurückströmen kann. Auf diese Weise wird
der Tiegel- bzw. Schmelztopfzustand sicher erzeugt.
Bei einem anderen Fall zur Erzeugung des Tiegel- bzw.
Schmelztopfzustandes des geschmolzenen Metalls sind, wie in
Fig. 4 und 5 dargestellt, eine Vielzahl von Vorsprüngen 9
in Abständen im inneren Umfang des Einführbereiches 2 für
geschmolzenes Material so angeordnet, daß sie sich von einer
der flüssigen Oberfläche der flüssigen Phase des geschmolze
nen Materials entsprechenden Position an der Innenwand des
Schmelzmaterialeinführbereiches nach oben erstrecken. Auch
in diesem Fall wird das Anschwellen der Oberfläche der flüs
sigen Phase des geschmolzenen Metalls auf eine ähnliche Wei
se wie im Fall des ringförmig herausragenden Bandes 7 ge
hemmt. Daher kann der Tiegel- bzw. Schmelztopfzustand er
zeugt werden.
Alternativ können, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt,
eine Vielzahl von vorspringenden Bändern 10 in dem Bodenbe
reich des Schmelzmaterialeinführbereiches 2 vorgesehen sein,
welche radial vom Mittelpunkt des Schmelzmaterialeinführbe
reiches 2 vorstehen. In diesem Fall wird die durch eine Zen
trifugalkraft angeschwollene Oberfläche der flüssigen Phase
des geschmolzenen Metalls wellenförmig umgewalzt, so daß das
geschmolzene Metall von einem oberen Endbereich herunter
tropfen kann.
Das geschmolzene Metall wird mittels des elektromagnetischen
Rührers 4 dazu gebracht, in den Schmelzmaterialeinführbe
reich 2 zu fließen. Anschließend wird das geschmolzene Me
tall in dem Einführbereich 2 mit einem Wirbelfluß, welcher
entlang der Innenwand des Einführbereiches 2 durch den bewe
genden Magnetfeldgenerator 6 erzeugt wird, dazu gebracht,
anzuschwellen. Anschließend wird das angeschwollene, ge
schmolzene Metall wirkungsvoll mittels des ringförmigen,
herausragenden Bandes 7, der Vorsprünge 9 oder der vorsprin
genden Bänder 10 begrenzt, so daß es nach unten in dem Mit
telpunkt des Einführbereiches 2 fließt. Daher werden, wie in
den Fig. 2 bis 7 gezeigt, Abfall bzw. Späne, welche als
Schmelzmaterial nach unten fallen, in das nach unten flie
ßende, geschmolzene Metall eingeschlossen, so daß die Abfäl
le in den Wirbel des gehaltenen, geschmolzenen Metalls hin
eingezogen werden.
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden Wirkungen auf.
Das Aluminiumlegierungsabfall-Schmelzverfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung umfaßt das Einführen von
Aluminiumlegierungsabfällen in einen Wirbelfluß, der in
einem in einer zylindrischen Kammer vorhandenen geschmolze
nen Metall erzeugt wird, wobei der Wirbelfluß durch die An
wendung einer Rotationskraft auf das geschmolzene Metall er
zeugt wird, so daß das geschmolzene Metall entlang der inne
ren Umfangsfläche der zylindrischen Kammer durch eine Zen
trifugalkraft anschwillt, welche durch die Rotationskraft
erzeugt wird, so daß die flüssige Oberfläche der flüssigen
Phase des geschmolzenen Metalls eine Parabel beschreibt.
Demgemäß werden die Abfälle, welche nach unten fallen, in
das geschmolzene Metall eingeschlossen, so daß die Abfälle
in den Wirbel des gehaltenen, geschmolzenen Metalls hinein
gezogen werden. Da ein Tiegel- bzw. Schmelztopfzustand durch
das geschmolzene Metall gebildet wird, so daß die Atmosphäre
dieses auf einer hohen Temperatur gehalten werden kann,
senkt sich die Temperatur des herabfallenden, geschmolzenen
Metalls nicht. Des weiteren, da die eingeführten Abfälle in
das geschmolzene Metall sicher eingeschlossen werden können,
ohne auf dem geschmolzenen Metall zu schwimmen, kann nicht
nur die Schmelzgeschwindigkeit der Abfälle verbessert wer
den, sondern es kann auch die Oxidation der Abfälle verhin
dert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Ofenkörper,
einen Schmelzmaterialeinführbereich mit einer zylinderförmi
gen Gestalt, welcher in dem Ofenkörper vorgesehen ist und
mit dem Ofenkörper in Verbindung steht, so daß das zirkulie
rende, geschmolzene Metall innerhalb des Ofenkörpers in den
Schmelzmaterialeinführbereich fließt, und einen sich bewe
genden Magnetfeldgenerator, welcher entlang einer Außenwand
des Schmelzmaterialeinführbereiches vorgesehen ist. Da eine
Rotationskraft wirksam auf das in dem Schmelzmaterialein
führbereich gehaltene, geschmolzene Metall ausgeübt wird,
kann das Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den
Schmelzmaterialeinführbereich und das Ablassen des geschmol
zenen Metalls aus dem Schmelzmaterialeinführbereich einfach
durchgeführt werden, indem man das geschmolzene Material in
nerhalb des Ofenkörpers zirkulieren läßt. Daher kann nicht
nur der Aufbau des Ofens wesentlich vereinfacht werden, son
dern es kann auch die Menge des zu schmelzenden Abfalls
durch die Steuerung der Kapazität des sich bewegenden Mag
netfeldgenerators eingestellt werden.
Des weiteren können ein ringförmig hervorragendes Band, eine
Vielzahl von Vorsprüngen oder dgl. an der Innenwandoberflä
che des Schmelzmaterialeinführbereiches vorgesehen sein. Al
ternativ können hervorragende Bänder am Boden des
Schmelzmaterialeinführbereiches vorgesehen sein. Das entlang
der Umgebungswand angeschwollene, geschmolzene Material wird
durch das ringförmig hervorragende Band oder dgl. gehemmt,
so daß geschmolzene Metall nach unten fällt. Da das Fallen
des geschmolzenen Metalls beschleunigt wird, so daß die
Quantität des nach unten fallenden, geschmolzenen Metalls
erhöht wird, kann die Atmosphäre im Inneren des Schmelzmate
rialeinführbereiches auf einer hohen Temperatur gehalten
werden, d. h., das Verringern der Temperatur des geschmolze
nen Metalls kann verhindert werden. Gleichzeitig werden die
pulverisierten Abfälle, welche in den Schmelzmaterialein
führbereich eingeführt werden, in das geschmolzene Metall
eingeschlossen, ohne daß diese auf dem geschmolzenen Metall
schwimmen. Daher können Abfälle sicher in das geschmolzene
Metall eingebunden werden, so daß nicht nur die Schmelzge
schwindigkeit der Abfälle bzw. des Schrotts verbessert wer
den kann, sondern auch die Oxidation der Abfälle bzw. des
Schrotts verhindert wird.
Claims (5)
1. Verfahren für das Schmelzen von Aluminiumlegierungs
schrott oder -abfällen, umfassend folgende Schritte:
- - Ausüben einer Rotationskraft auf das in einer zylin drischen Kammer zurückgehaltene, geschmolzene Metall, so daß das geschmolzene Metall entlang der inneren Umfangsfläche der zylindrischen Kammer durch eine Zentrifugalkraft anschwillt, welche durch diese Rota tionskraft bewirkt wird, während die flüssige Ober fläche der flüssigen Phase des geschmolzenen Metalls so gehalten wird, daß diese eine Parabel bildet, und so ein Wirbelfluß in diesem geschmolzenen Metall er zeugt wird; und
- - Einführen von Aluminiumlegierungsschrott in diesen Wirbelfluß.
2. Vorrichtung für das Schmelzen von Aluminiumlegierungs
schrott oder -abfällen, umfassend:
- - einen Ofenkörper;
- - einen Schmelzmaterialeinführbereich, welcher eine zy lindrische Form aufweist und in dem Ofenkörper so vorgesehen ist, daß er in Verbindung mit dem Ofenkör per steht, so daß das in dem Ofenkörper zirkulieren de, geschmolzene Metall in diesen Schmelzmaterialein führbereich fließt; und
- - eine sich bewegende Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, welche entlang einer äußeren Wand dieses Schmelzmaterialeinführbereiches vorgese hen ist, so daß die äußere Wand dieses Schmelzmate rialeinführbereiches bedeckt ist.
3. Vorrichtung für das Schmelzen von Aluminiumlegierungs
schrott nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
ringförmig hervorragender Bereich an der inneren Um
fangsfläche dieses Schmelzmaterialeinführbereiches in
einer Postition höher als die Oberfläche der flüssigen
Phase des geschmolzenen Metalls in diesem Schmelzmate
rialeinführbereich vorgesehen ist.
4. Vorrichtung für das Schmelzen von Aluminiumlegierungs
schrott nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Vielzahl von Vorsprüngen an der inneren Umfangsflä
che dieses Schmelzmaterialeinführbereiches vorgesehen
sind und sich von einer der Oberfläche der flüssige Pha
se des geschmolzenen Materials in diesem Schmelzmate
rialeinführbereich entsprechenden Position nach oben er
strecken.
5. Vorrichtung für das schmelzen von Aluminiumlegierungs
schrott nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Vielzahl von vorspringenden Bändern radial auf dem
Bodenbereich dieses Schmelzmaterialeinführbereiches vor
gesehen sind.
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