DE4313360A1

DE4313360A1 - Verfahren und Vorrichtung für das Schmelzen von Aluminiumlegierungsschrott

Info

Publication number: DE4313360A1
Application number: DE19934313360
Authority: DE
Inventors: Yasushi Sato; Yoshinori Noma; Toshiharu Watanabe
Original assignee: MIYAMOTO KOGYOSHO KK; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: MIYAMOTO KOGYOSHO KK; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2013-04-24
Also published as: JP3299332B2; JPH0617164A; GB2266896A; GB2266896B; KR100235774B1; US5385338A; DE4313360C2; GB9307776D0

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

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

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.