EP0546210B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Gussstücken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Gussstücken Download PDF

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    • B22D31/002—Cleaning, working on castings

Claims (32)

  1. Vorrichtung (10, 110) zur Wärmebehandlung eines Metallgussstücks mit einem Sandkern und zur Regeneration bzw. Wiedergewinnung von Sand aus dem Sandkern, wobei der Sandkern aus mit einem Bindemittel gebundenem Sand besteht, der Sandkern im Inneren des Gussstücks einen Hohlraum definiert, und die Vorrichtung folgendes umfasst:
    einen Ofen (11, 111) mit einer Arbeitskammer (15), in der das Gussstück aufgenommen wird;
    eine Heizvorrichtung (18) zum Aufheizen der Arbeitskammer (15, 130) auf eine Temperatur, die zur Wärmebehandlung des Gussstücks und zur Verbrennung des im Sandkern enthaltenen Bindemittels ausreicht, wodurch Teile des Sandkerns aus dem Sandkern gelöst werden,
    eine Luftstromvorrichtung (44), um einen Luftstrom auf das Gussstück zu leiten, während sich dieses im Ofen (11, 111) befindet, um Teile des Sands von dem Gussstück zu lösen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung des weiteren umfasst:
    eine Rückhaltevorrichtung (52) zum Zurückhalten von Teilen des Sandkerns, die sich vom Gussstück lösen, ehe das in ihnen enthaltene Bindemittel verbrannt ist, wobei die Rückhaltevorrichtung (52) in Wärmeund Gasverbindung zu dem Ofen (11, 111) steht, und ein weiteres Ausbrennen der Teile des Sandkerns, die sich vom Gussstück lösen, ehe das in ihnen enthaltene Bindemittel verbrannt ist, wesentlich fördert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend zumindest eine Vorrichtung zum Freigeben (52) von zuvor zurückgehaltenen Teilen des Sandkerns, wenn das in diesen enthaltene Bindemittel in ausreichendem Maße verbrannt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die freigegebenen Teile auf eine Größe von weniger als 0,63 cm (1/4 Inch) verringert sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Rückhaltevorrichtung zumindest ein Sieb (52) umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, des weiteren umfassend eine Ablenkvorrichtung (53), die unterhalb der Rückhaltevorrichtung (52) angeordnet ist, so daß die aus der Rückhaltevorrichtung (52) freigegebenen Teile des Sandkerns auf die Ablenkvorrichtung (53) fallen und aufprallen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ablenkvorrichtung (53) zumindest ein umgekehrt V-förmiges Ablenkelement umfasst.
  7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Luftstromvorrichtung (44) multidirektional ist, um aus einer Vielzahl von Richtungen einen Luftstrom auf das Gussstück zu leiten, während sich dieses im Ofen (11, 111) befindet, um Sand aus dem Gussstück zu lösen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, des weiteren umfassend eine Vorrichtung (44, 46) zum Leiten eines Luftstroms über die zurückgehaltenen Teile des Sandkerns, um das Verbrennen des in diesen enthaltenen Bindemittels zu fördern.
  9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, des weiteren umfassend eine Lagervorrichtung (34), auf der das Gussstück im Inneren des Ofens (11) gelagert ist.
  10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 9 oder Ansprüchen 4 und 9, wobei die Rückhaltevorrichtung (52) unterhalb der Lagervorrichtung (34) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung (34) zumindest eine Vorrichtung zum Befördern (36) des Gussstücks durch den Ofen (11) umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, des weiteren umfassend eine Vorrichtung (46) zur Variierung der Richtung, in der der Luftstrom auf das Gussstück geleitet wird, wenn dieses den Ofen (11) durchläuft.
  13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, des weiteren umfassend eine Vorrichtung (23) zum Regeln des Sauerstoffgehalts im Inneren des Ofens (11, 111) zur Optimierung der Verbrennung des Bindemittels.
  14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Ofen (11) in eine Vielzahl von Zonen (16A-H) unterteilt ist, die räumlich zueinander versetzt sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, wobei die Vorrichtung (23) zum Regeln des Sauerstoffgehalts im Inneren des Ofens (11, 111) 13 -17 % Sauerstoff in den Zonen (16B, 16C) bereitstellt, in denen die Verbrennung des Bindemittels größtenteils stattfindet, und 10- 13 % Sauerstoff in den Zonen (16A, 16D-H) bereitstellt, in denen die Verbrennung des Bindemittels nicht größtenteils stattfindet.
  16. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, des weiteren umfassend eine Vorrichtung zum Auffangen (50) der Teile des Sandkerns, die sich vom Gussstück gelöst haben, nachdem das in diesen enthaltene Bindemittel im wesentlichen verbrannt ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, des weiteren umfassend eine Fördervorrichtung (58) zum Wegbefördern der aufgefangenen Teile des Sandkerns vom Ofen (11).
  18. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Fördervorrichtung (36) das Gussstück entlang einer Strecke (26, 28) durch die Vielzahl von Zonen (16A-H) hindurch befördert.
  19. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallgussstücks mit einem Sandkern und zur Wiedergewinnung von Sand aus dem Sandkern, wobei der Sandkern Sandteilchen umfasst, die durch ein Bindemittel zusammengehalten werden, wobei der Sandkern einen Hohlraum im Inneren des Gussstücks bildet, und das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
    Einführen eines den Sandkern zumindest noch teilweise enthaltenden Gussstücks in eine Ofenanlage (11, 111), wobei die Ofenanlage (11, 111) eine Arbeitskammer (15, 130) umfasst,
    Wärmebehandeln des Gussstücks mit einer zur Verbrennung von Bindemittel im Sandkern ausreichenden Temperatur, während sich das Gussstück in der Arbeitskammer (15, 130) befindet, wodurch Teile des Sandkerns gelöst werden,
    Leitens eines Luftstroms auf das Gussstück während sich dieses in der Ofenanlage (11, 111) befindet, um Teile des Sands von dem Gussstück zu lösen,
    gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Wiedergewinnung von zumindest einer gewissen Menge Sandes aus Teilen der abgelösten Sandkernstücke mittels einer Rückhaltevorrichtung (52) im Inneren der Ofenanlage (11, 111), wobei die Rückhaltevorrichtung (52) in Wärme- sowie Gasverbindung mit dem Bereich (15, 130) zur Wärmebehandlung steht, wobei die Wiedergewinnung durch zusätzliche Verbrennung von Bindemittel in zumindest Teilen der abgelösten Sandkernstücke erfolgt.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Ofen (11) in eine Vielzahl von Zonen (16A-H) unterteilt ist, die räumlich zueinander versetzt sind, und wobei das Verfahren des weiteren einen Verfahrensschritt des Beförderns des Gussstücks entlang einer Strecke (26, 28) durch die Vielzahl von Zonen (16A-H) hindurch umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Verfahrensschritt der Wiedergewinnung den Verfahrensschritt des Zurückhaltens von Teilen des Sandkerns umfasst, die aus dem Gussstück heraus- bzw. von diesem abfallen, ehe das darin enthaltene Bindemittel verbrannt ist, so daß das in den zurückgehaltenen Teilen des Sandkerns noch enthaltene Bindemittel verbrannt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Verfahrensschritt des Zurückhaltens im Inneren des Ofens (11, 111) erfolgt.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Verfahrensschritt des Zurückhaltens des weiteren einen Verfahrensschritt des Leitens eines Luftstroms auf die zurückgehaltenen Teile des Sandkerns umfasst, um eine Verbrennung des Bindemittels zu fördern.
  24. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Verfahrensschritt des Einführens des Gussstücks in den Ofen (11, 111) vor jedwedem mechanischen Rütteln erfolgt, welches dazu dienen soll, größere Teile des Sandkerns aus dem Gussstück zu entfernen, wodurch ein mechanisches Rütteln zum Entfernen des Sandkerns vermieden wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei der Verfahrensschritt der Wiedergewinnung den Verfahrensschritt der Bereitstellung einer mit Sauerstoff versetzten Atmosphäre umfasst, wobei dieser Verfahrensschritt wiederum die Verfahrensschritte des Einbringens einer größeren Sauerstoffmenge in die Zonen (16B,C) der Vielzahl an geheizten Zonen (16), die das Gussstück früher durchläuft, sowie des Einbringens einer kleineren Sauerstoffmenge in die Zonen (16D-H) der Vielzahl an geheizten Zonen (16), die das Gussstück später durchläuft, umfasst.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Verfahrensschritt des Einbringens einer größeren Sauerstoffmenge einen Verfahrensschritt des Regelns des Sauerstoffgehalts im Inneren des Ofens (11) umfasst, um 13 - 17 % Sauerstoff in den Zonen (16B,C) der Vielzahl an geheizten Zonen (16) bereitzustellen, die das Gussstück früher durchläuft, und wobei der Verfahrensschritt des Einbringens einer geringeren Sauerstoffmenge einen Verfahrensschritt des Regelns des Sauerstoffgehalts im Inneren des Ofens umfasst, um 10 - 13 % Sauerstoff in den Zonen (16D-H) der Vielzahl an geheizten Zonen (16) bereitzustellen, die das Gussstück später durchläuft.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei der Rückhalteschritt des weiteren die Verfahrensschritte der Bereitstellung eines unterhalb des Gussstücks angeordneten Siebs (52) im Inneren des Ofens (11, 111) umfasst, wobei das Sieb (52) mit Öffnungen versehen ist, die einerseits nicht groß genug sind, um Teile des Sandkerns durchzulassen, die eine vorbestimmte Größe übersteigen, und diese Öffnungen andererseits groß genug sind, um Teile des Sandkerns durchzulassen, die die vorbestimmte Größe haben, Auffangen von Teilen des Sandkerns, die größer als die vorbestimmte Größe sind, auf dem Sieb (52), um eine weitere Verbrennung von in diesen noch enthaltenem Bindemittel zu ermöglichen, und Freigeben der aufgefangenen Teile des Sandkerns, nachdem diese in diesen enthaltene Menge an Bindemittel verbrannt wurde, so daß die aufgefangenen Teile klein genug sind, um das Sieb (52) zu passieren.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Sieb (52) ein 0,63 cm (1/4 Inch) Sieb ist, wobei die vorbestimmte Größe 0,63 cm (1/4 Inch) beträgt.
  29. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Teile des Sandkerns, die das Sieb (52) passiert haben, in eine im Inneren des Ofens (11, 111) vorgesehene Sammelvorrichtung (50) fallen.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei das Verfahren einen Verfahrensschritt des Leitens der mit Sauerstoff versetzten Atmosphäre aus einer Vielzahl von Richtungen auf das Gussstück umfasst, während sich das Gussstück im Ofen (11, 111) befindet, um Teile des Sandkerns vom Gussstück zu lösen.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Verfahrensschritt des Leitens die Verfahrensschritte des Leitens eines Luftstroms in einer ersten Richtung in einer ersten Zone der Vielzahl von Zonen (16) sowie des Leitens eines Luftstroms in einer zweiten Richtung in einer zweiten Zone der Vielzahl von Zonen (16) umfasst, und wobei der Verfahrensschritt des Beförderns den Verfahrensschritt des Beförderns des Gussstücks der Reihe nach durch die erste und die zweite Zone umfasst.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31, wobei der Verfahrensschritt der Wiedergewinnung vor jeglicher Maßnahme zur wesentlichen Kühlung des losgelösten Sandkernteils erfolgt.
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