EP3597329B1 - Method for casting castings - Google Patents

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EP3597329B1
EP3597329B1 EP19193631.9A EP19193631A EP3597329B1 EP 3597329 B1 EP3597329 B1 EP 3597329B1 EP 19193631 A EP19193631 A EP 19193631A EP 3597329 B1 EP3597329 B1 EP 3597329B1
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EP
European Patent Office
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casting
filling material
mold
filling
casting mold
Prior art date
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EP19193631.9A
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French (fr)
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EP3597329C0 (en
EP3597329A1 (en
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Klaus Arnold
Dirk Rogowski
Jürgen Schmidt
Rolf SÜSSMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Original Assignee
Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
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Publication of EP3597329B1 publication Critical patent/EP3597329B1/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the invention relates to a method for casting castings, in which a molten metal is poured into a casting mold which encloses a cavity forming the casting to be produced, the casting mold being a lost mold consisting of one or more casting mold parts or cores.
  • the casting mold parts or casting cores are formed from a molding material which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives to adjust certain properties of the molding material.
  • the casting mold that forms the casting is usually first provided, the casting cores and moldings of which have been prefabricated in separate operations.
  • the casting mold can be composed of a large number of casting cores as a so-called “core package”. It is also possible to use casting molds which, for example, are composed of only two mold halves, each made of molding material, into which the mold cavity forming the casting is formed, whereby mold cores can also be present here in order to form recesses, cavities, channels and the like in the casting .
  • Typical examples of castings that are produced using a method according to the invention are cylinder crankcases and cylinder heads. For larger and highly stressed engines, they are made from cast iron using the sand casting process.
  • quartz sand mixed with bentonite, lustrous carbon formers and water are usually used as the molding material for the mold parts that form the outer end of the mold.
  • the casting cores that form the internal cavities and channels of the casting are usually formed from commercially available core sands that are coated with an organic or inorganic binder, e.g. B. mixed with a synthetic resin or water glass.
  • the basic principle in the production of molds made from molding materials of the type mentioned above is that after shaping the binder is hardened by a suitable thermal or chemical treatment so that the grains of the core sand stick together and The dimensional stability of the respective molded part or core is guaranteed over a sufficient period of time.
  • the internal pressure on the mold after the molten metal has been poured can be very high.
  • Large-volume molds or support structures are used that support the mold on its outside.
  • a support structure is an enclosure that is placed over the mold.
  • the housing is usually designed in the manner of a jacket that surrounds the mold on its peripheral sides, but has a sufficiently large opening on its top to enable the melt to be poured into the mold.
  • the enclosure is dimensioned such that after placement, a filling space remains at least in the sections crucial for supporting the casting mold between the inner surfaces of the enclosure and the outer surfaces of the casting mold. This filling space is filled with a free-flowing filling material, so that large-area support of the respective surface section on the housing is guaranteed.
  • filling material In order to achieve the most uniform possible filling of the filling space, an equally uniform contact of the casting mold with the filling material and a correspondingly uniform support of the fragile casting mold material, fine-grained, free-flowing filling materials, such as sand or steel gravel, are generally used as filling material, which have a high Have bulk density. After filling, the filling material is additionally compacted.
  • the aim here is to create the most compact filling compound possible, which ensures the direct transfer of the supporting forces from the enclosure to the casting mold in the manner of an incompressible monolith.
  • the molten metal is poured into the casting mold at high temperature, so that the casting mold parts and cores from which the casting mold is composed are also heated strongly. As a result, the mold begins to radiate heat. If the temperature of the mold exceeds a certain minimum temperature, the binder of the molding material begins to evaporate and burn, releasing further heat. This causes the binder to lose its effectiveness. As a result of this decomposition of the binder, the binding of the grains of the molding material from which the casting mold parts and cores of the casting mold are made is lost and the casting mold or its parts and cores made of molding material break up into individual fragments.
  • the comminution of the mold material fragments falling from the mold can be supported by fluidizing the sand bed by blowing in a hot gas stream.
  • the sufficiently crushed molding material fragments are finally sent to a processing facility in which the core sand is recovered so that it can be used for the production of new casting mold parts and cores.
  • the WO 01/08836 A1 relates to a method for removing a sand core from a casting and heat treating the casting.
  • the object of the invention was to provide a method which is optimized Energy efficiency and in a particularly economical way enables the production of cast parts using casting technology.
  • the invention has solved this problem by the method specified in claim 1.
  • the invention therefore provides a method for casting castings, in which a molten metal is poured into a casting mold which encloses a cavity that forms the casting to be produced.
  • the mold is designed as a lost mold, which is composed of one or more mold parts or cores. These mold parts are each formed from a molding material which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives to adjust certain properties of the molding material.
  • the filling material filled into the filling space now has such a low bulk density that a gas flow can flow through the filling material pack formed there from the filling material after the filling space has been filled.
  • the filling material has a minimum temperature when filling the filling space, starting from which the temperature of the filling material is formed by process heat, which is formed by the heat radiated by the casting mold and by the heat released during the combustion of the binder, up to above one Limit temperature of 700 °C rises.
  • the method according to the invention is therefore based on the idea of using the filling material in the sense of a heat storage and of tempering and designing this heat storage in such a way that the decomposition of the binder of the molding material from which the casting mold parts and cores of the casting mold are made is already during the Residence time in the enclosure is largely decomposed by the effects of temperature.
  • the cores which form channels or cavities inside the casting, have also disintegrated at this point, so that the core sand and the molding material fragments of these cores either automatically trickle out of the casting in the enclosure or in a manner known per se, for example by mechanical methods , such as shaking, or by rinsing with a suitable fluid, can be removed from the casting.
  • the filling material filled according to the invention into the filling space formed between the casting and the housing is free-flowing, so that it completely fills the filling space even if undercuts, cavities and the like are present in the area of the outer surfaces of the casting mold.
  • the filling material has a bulk density that is so low that a gas flow can still flow through it even after the filling space has been filled and the filling material filled into the filling space has been compressed if necessary.
  • a highly compressed packing is expressly not produced in the filling space, which, although it ensures optimal support of the casting mold, is largely impermeable to gas.
  • the filling material used according to the invention should be selected so that it is suitable for a Gas flow is permeable, which occurs, for example, as a result of thermal convection. This occurs when the casting mold is heated by the molten metal poured into it and the evaporating binder components of the molding material of the casting mold parts and cores begin to evaporate and burn, releasing heat.
  • the ability to flow through the filling material filled into the filling space with a gas stream which is to be provided according to the invention, not only creates the possibility that the binder evaporating from the mold burns in the area of the filling material itself and thereby further heats the filling material, but also allows the supply of oxygen, which Combustion of the binder is supported.
  • the filling material is heated by the process heat supplied via the molten metal and released by the combustion of the binder to a temperature that is so high that the binder portions of the molded parts and cores that come into contact with the filling material and emerge from the mold burn or at least thermally decomposed in such a way that they no longer have a damaging effect on the environment or can be removed from the enclosure as exhaust gas and fed to an exhaust gas purification system.
  • the filling material pre-tempered according to the invention is preferably introduced into the filling space at a short time interval before the metal melt is poured in order to minimize temperature losses.
  • combustion begins through contact with the heated filling material.
  • the combustion of the binder emerging from the mold continues and the filling material continues to be tempered for as long. This process continues until only small amounts of binder emerge from the mold that a combustible atmosphere no longer forms in the enclosure.
  • the hot filling material now maintains a temperature above the limit temperature at which combustion of the binder occurs, in the manner of a heat accumulator.
  • the casting mold accordingly remains at least at this temperature, so that any binder residues remaining in the casting mold are thermally decomposed.
  • Particularly suitable for the method according to the invention are casting molds whose molded parts and cores consist of molding material that is bound by an organic binder.
  • organic binder for example, commercially available solvent-containing binders or binders whose effect is triggered by a chemical reaction come into consideration for this.
  • Corresponding binder systems are now used in the so-called “cold box process”.
  • a temperature of 700 °C is suitable as a limit temperature, particularly when processing iron casting melts. Burn especially at temperatures above 700 °C organic binders safe. At the same time, at these temperatures, other pollutants that emerge from the mold are oxidized or rendered harmless in some other way. The same applies to the crack products that form in the mold as a result of the temperature-related disintegration of the binder, which also decompose safely at such high temperatures.
  • the filling material By filling the filling material into the filling space preheated to a certain temperature, according to the invention, it is achieved that the filling material heats up to a temperature above the limit temperature as a result of the process heat supplied. Practical tests have shown that a temperature of 500 °C is sufficient as the minimum temperature of the filling material when filling it into the filling chamber.
  • the parts and cores of the mold formed from molding material break down into loose fragments, which can either be disposed of after the enclosure has been removed and sent for processing or, advantageously, already during the period between After pouring out the molten metal and removing the enclosure, the time spent in the enclosure can be deducted.
  • the mold can be placed on a sieve base and the fragments of the mold that trickle through the sieve base can be collected.
  • the openings of the sieve base are designed so that the fragments of the mold and the filling material trickle together through the sieve base, are collected, processed and separated from each other after processing. This has the The advantage is that there is no longer any loose filling material in the enclosure when the enclosure is removed.
  • the enclosure of the mold can accordingly be provided by a jacket that surrounds the mold with a distance sufficient to form the filling space and is made of a thermally insulating and sufficiently dimensionally stable material, a perforated support plate that acts as a sieve plate on which the mold is placed, and a likewise thermal be formed with an insulating lid, which is placed after the mold has been filled.
  • an exhaust gas opening can also be provided.
  • the filling material filled into the filling space can also be compacted in order to create a preload between the casting mold and the housing, which ensures a secure, precisely positioned cohesion of the casting mold even if the casting mold consists of a large number of molded parts and Core package composed of cores is formed.
  • the ability of a gas stream to flow through is ensured even with such a compacted filling material.
  • the effectiveness of the destruction of the molded parts and cores of the casting mold achieved according to the invention can be further increased by designing not only the filling material but also the casting mold itself so that gas can flow through it.
  • channels can be specifically introduced into the mold through which the hot exhaust gas that forms in the filling space or accordingly preheated oxygen-containing gas flows. In this way, rapid evaporation, burning and other thermal decomposition of the molding material binder also occurs within the mold. This further accelerates the disintegration of the mold.
  • Channels specifically introduced into the casting mold can also be used to accelerate the cooling of certain zones on or in the casting or to avoid such accelerated cooling in order to achieve certain properties of the casting in the respective zone.
  • the housing can be equipped with a structured surface on its inner surface assigned to the casting mold, on which the grains abutting against this surface are supported in a form-fitting manner at least in places .
  • the filling material should have a low suitability for storing heat so that the filling material heats up quickly and can be kept at a temperature above the limit temperature for as long as possible.
  • Filling material that is optimally suitable for the purposes according to the invention thus combines a low bulk density with a low specific heat capacity, the material from which the individual parts that form the filling material are made.
  • granules or other granular bulk materials have proven to be suitable as filling material.
  • Such bulk materials with bulk densities of max. 4 kg/dm 3 , in particular less than 1 kg/dm 3 or even less than 0.5 kg/dm 3 are particularly suitable for the purposes according to the invention.
  • the average diameter of the grains is 1.5 - 100 mm, with optimally filling material being used whose grain sizes are in the range of 1.5 - 40 mm.
  • Filling material that consists of materials with a specific heat capacity of max. 1 kJ/kgK, ideally less than 0.5 kJ/kgK, shows optimal heating and heat storage behavior for the invention.
  • thermally resilient bulk materials that meet the above-mentioned conditions and are sufficiently temperature-resistant are suitable as filling material.
  • Non-metallic bulk materials such as granules made of ceramic materials, are particularly suitable for this. These can be irregularly shaped, spherical or with cavities be provided in order to achieve good gassing of the filling material filled into the filling space while at the same time having low heat storage properties.
  • the filling material can also consist of ring-shaped or polygonal elements, which only touch each other at points when they come into contact with each other, so that sufficient space remains between them to ensure good flow.
  • the gas stream can be heated to a temperature above room temperature before it enters the filling space.
  • the temperature of the gas stream is at least at the level of the minimum temperature of the filling material.
  • the hot exhaust gas that is withdrawn from the enclosure can be used to heat the gas stream.
  • a heat exchanger known per se can be used for this purpose.
  • the oxygen-containing gas stream can also be guided through this sieve base. This not only has the advantage of a large-area introduction, but also means that the supplied gas stream is heated through contact with the hot molding material fragments trickling out of the housing and the equally hot filling material.
  • the oxygen-containing gas stream fed into the filling space consists of 10 - 90% by volume of exhaust gas.
  • the oxygen-containing gas stream supplied to the filling space can be, for example, ambient air.
  • the oxygen-containing gas stream supplied to the filling space can be sucked into the filling space via a suitably designed inlet as a result of the flow triggered by heat convection within the filling space.
  • a suitably designed inlet as a result of the flow triggered by heat convection within the filling space.
  • An optional regulation of the gas flow introduced into the filling space can be carried out depending on the exhaust gas volume flow emerging from the enclosure in order to avoid the creation of excess pressure in the atmosphere prevailing in the filling space.
  • the respective gas inlet can be equipped with a mechanism that regulates the supply air depending on the flow speed.
  • a suitable pendulum flap for example, is suitable for this purpose and is suspended and loaded in such a way that the flow pressure of the gas flow passing through it automatically regulates the flow speed and thus the combustion air supply depending on counterweights.
  • a minimization of pollutant emissions can also be achieved in the method according to the invention by equipping the enclosure with a catalyst device for decomposing pollutants contained in the combustion products of the binder.
  • the casting exposed after demolding according to the invention can, after the mold has disintegrated, undergo a heat treatment in which it is cooled in a controlled manner in a manner known per se in accordance with a specific cooling curve in order to produce a specific state of the casting.
  • casting molds can be accommodated together in one housing and these casting molds can be filled with molten metal in parallel or in close succession.
  • the method according to the invention is suitable for any type of metallic casting materials, the processing of which generates sufficiently high process heat.
  • the method according to the invention is particularly suitable for producing cast parts from cast iron because, due to the high temperature of the iron casting melt, the temperatures intended for the combustion of the binder according to the invention can be achieved particularly reliably.
  • Process GJL, GJS and GJV cast iron materials as well as cast steel.
  • the casting mold used according to the invention consists of molded parts or cores that are formed from molding material, this of course includes the possibility of producing individual parts, such as cooling chills, supports and the like, from other materials within such a mold .
  • the only decisive factor is that the casting mold contains so much molding material volume that binder evaporates during the pouring of the respective molten metal, which then burns in the filling space and heats the filling material to such an extent that it has a largely complete decomposition of the binder Molding material maintains a temperature above the limit temperature for a sufficient period of time.
  • the exhaust gas stream emerging from the enclosure provided according to the invention can be cleaned by post-burning the combustible substances still present in the exhaust gas in an exhaust air combustion system.
  • the heat released can in turn be used to preheat the oxygen-containing gas stream fed into the enclosure.
  • castings are produced in the manner according to the invention with several casting molds according to the invention parallel to one another, it may be expedient if the casting molds with the housings assigned to them stand together in a tunnel or the like the resulting exhaust gases are discharged via a common exhaust pipe.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the casting production of cylinder crankcases and cylinder heads for internal combustion engines.
  • the components in question are intended for commercial vehicles, they and the mold required for their production have a comparable volume, in which the advantages of the procedure according to the invention have a particularly clear effect.
  • the core sand fragments obtained according to the invention are generally still so hot that they can be comminuted in a conventional grinder without additional heat. If the core sand fragments are present as a mixture with the filling material, separation takes place after grinding. This is then very simple because the grain size of the core sand obtained after grinding is much smaller than the grain size of the filling material.
  • the grinder can be designed in such a way that it causes mechanical preconditioning of the core sand.
  • Such preconditioning can, for example, consist in the fact that the surface roughness of the sand grains is increased by the contact of the core sand with the filling material granules and thus the adhesion of the binder to the core sand is improved during the subsequent processing into a molded part or core.
  • the regenerated sand obtained after processing can be mixed with new sand in a manner known per se.
  • Fig. 1 The circuit that results from carrying out the method according to the invention is shown as a diagram. It starts with casting mold parts and cores made from molding material made from new, previously unused core sand, e.g. B. quartz sand, and a conventional binder, for example a commercially available cold box binder, is mixed. In the same way, new filling material, for example ceramic granules with an average grain size of 1.5 - 25 mm, is used, which for the first use is heated to the required minimum temperature, e.g. B. 500 °C, must be heated before it can be used. Furthermore, these starting materials can be reused in the cycle, as explained below.
  • a conventional binder for example a commercially available cold box binder
  • Thermoreactor T shown in various phases of the method according to the invention has a sieve plate 1 on which a casting mold 2 prepared for pouring an iron casting melt is placed.
  • the casting mold 2 is intended for the casting production of a casting G, which in the present example is a cylinder crankcase for a commercial vehicle internal combustion engine.
  • the casting mold 2 is assembled in a conventional manner as a core package from a large number of outer cores or molded parts arranged on the outside and casting cores arranged on the inside.
  • the mold 2 may include components made of steel or other indestructible materials. These include, for example, cooling molds and the like, which are arranged in the casting mold 2 in order to achieve a directed solidification of the casting G through accelerated solidification of the melt that comes into contact with the cooling mold.
  • the casting mold 2 delimits a mold cavity 3 from the environment U, into which the iron casting melt is poured in order to form the casting G.
  • the molten iron flows into the mold cavity 3 via a gate system, which is not shown here for the sake of clarity.
  • the sieve plate 1 is supported with its edge on a circumferential edge shoulder 4 of a collecting container 5.
  • a sealing element 6 is incorporated into the circumferential contact area of the edge shoulder 4.
  • the housing 7 is designed in the manner of a hood and encases the mold 2 on its outer peripheral surfaces 8.
  • the circumference of the space delimited by the housing 7 is oversized compared to the circumference of the casting mold 2, so that after the housing 7 has been placed on the sieve base 1 between the outer peripheral surface of the mold 2 and the inner surface 9 of the housing 7, a filling space 10 is formed.
  • the housing With its edge assigned to the collecting container 5, the housing sits on the sealing element 6, so that a tight seal of the filling space 10 with respect to the environment U is guaranteed.
  • the enclosure consists of a thermally insulating material, which can consist of several layers, one layer of which ensures the necessary dimensional stability of the enclosure 7 and another layer ensures the thermal insulation.
  • the housing 7 delimits a large opening 11, through which the casting mold 2 can be filled with cast iron melt and the filling space 10 with filling material F ( Fig. 3 ).
  • a storage container V is positioned above the opening 11, from which the hot filling material F is then fed into the filling space 10 via a distribution system 12 lets trickle down ( Fig. 4 ).
  • the filling material package filled into the filling space 10 can be compacted if necessary.
  • a cover 13 is then placed on the opening 11, which also has an opening 14 through which the iron casting melt can be filled into the casting mold 2 ( Fig. 5 ).
  • the iron casting melt is then poured into the casting mold 2 ( Fig. 6 ).
  • oxygen-containing ambient air can enter the filling space 10 via a gas inlet 15 formed in the lower edge region of the housing 7.
  • ambient air which enters the collecting container 5 via an access 16, is sucked through the sieve base 1 into the filling space 10 ( Fig. 7 ).
  • the solvent contained in the binder evaporates. That emerging from the mold 2 Vaporous solvent reaches a concentration in the filling space 10 at which it automatically ignites and burns off. Due to the heat released, the granular filling material F, brought to a temperature Tmin of approximately 500 °C, is heated beyond the limit temperature Tlimit of 700 °C until its temperature reaches the maximum temperature Tmax of approximately 900 °C.
  • the filling material heated in this way takes on the function of a heat storage, through which the temperature of the mold 2 and in the filling space 10 is above a temperature limit of 700 ° C level is maintained. In this way, the combustion of the binder components and other potential pollutants emerging from the mold 2 continues until no more binder evaporates from the mold 2. The vaporous substances that may then still emerge from the mold 2 are oxidized or otherwise rendered harmless by the high temperature prevailing in the filling space 10.
  • the filling material pack in the filling space 10 supports the casting mold 2 on its peripheral surfaces and thus prevents the iron casting melt from breaking through.
  • the flow of the gases emerging from the casting mold 2 through the filling material F causes good mixing with the supplied gas flow S1, S2, a longer residence time and good reactivity.
  • the casting mold 2 is heated both by the combustion of the binder system and the heat introduced by the metal poured into the casting mold 2, as well as by the preheated filling material F.
  • the binder system holding the molded parts and cores of the mold 2 together is almost completely destroyed.
  • the molded parts and cores then break down into fragments B or individual grains of sand.
  • Temperatures of the filling material F and the gases flowing in the filling space 10 are optimally well above 700 ° C.
  • the conditions in the thermal reactor T are designed in such a way that the regeneration process and the exhaust gas treatment take place independently of system availability. Determining and set variables are the starting temperature of the filler F, the oxygen-containing gas streams S1, S2 flowing in via the gas inlet 15 and the access 16 and the casting mold 2 itself.
  • the progress of the destruction of the casting mold 2 and the solidification process of the iron casting melt poured into the casting mold 2 are adapted to one another in such a way that the casting G has solidified sufficiently when the casting mold 2 begins to disintegrate.
  • the collecting container 5 with the molding material-filling material mixture contained in it is separated from the sieve base 1 and the housing 7 is also removed from the sieve base 1.
  • the cast part G which has been largely removed from sand, is now freely accessible and can be cooled in a controlled manner in a tunnel-like space 17 provided for this purpose ( Fig. 10 ).
  • the casting G has a high temperature when removed due to the process in which the austenite transformation is not yet complete and rapid cooling would lead to internal stresses and thus cracks. For this reason, the casting G is slowly cooled in a cooling tunnel 17 according to the annealing curves during stress-relieving annealing.
  • the cooling air supplied is dimensioned so that the cooling profile is achieved in a product-specific manner.
  • the still hot mixture of filling material F, core sand and fragments B contained in the collecting container 5 is intensively mixed in a grinder 18, which can be a rotary tube, for example, and sufficient oxidation air is added so that any remaining binder residues may still be present afterburn.
  • the filling material F can also be separated from the core sand and both can be fed to separate cooling. Such regeneration ensures that the binder system is completely burned and also prepares the core sand surface through mechanical friction for good adhesion of the binder for reuse as core sand.
  • the core sand obtained is cooled down to almost room temperature and, after fraction separation, is processed again into casting mold parts or casting cores for a new casting mold 2.
  • the filling material F is cooled to the intended starting temperature Tmin and filled into the storage container V in the circuit for refilling the filling space 10.
  • the amount of combustion air passed into the filling space 10 as gas streams S1, S2 is regulated via mechanically adjustable flaps or slides, with which the opening cross sections of the gas inlet 15 and of access 16 can be adjusted.
  • the respective setting can first be determined via the stoichiometric amount of air required for combustion of the binder system and then fine-tuned via measurements of CO, NO through which the exhaust gases arising in the filling space 10 are removed from the housing 7.
  • Phase 1 This phase of intensive combustion of the binder evaporating from the mold 2 lasts until the concentration Kpollutant of the combustible gases entering the filling space 10 from the mold 2, essentially formed by the evaporating binder, decreases so much that at Combustion would no longer take place at room temperature.
  • the filling material F which is, for example, ceramic filling bodies
  • care is taken to ensure that the individual grains of the filling material F have a high compressive strength in order to absorb the compressive forces during casting and to keep the abrasion loss as low as possible during circulation.
  • Another selection criterion is a low heat capacity Combination with the bulk density of the filling material F in order to get a temperature rise above 700 °C from phase 1 as quickly as possible. Oxidation in the bulk material, with an adjusted supply of combustion air and a relatively low temperature, largely prevents the formation of nitrogen oxide.
  • the excreting exhaust gases essentially heat up the filling material bed even in the first phase, a temperature profile results within the bed which ensures clean combustion.
  • the combustion air follows a vertical upward direction due to the heat convection flow arising in the filling space 10 and the outgassing of pollutants from the mold 2 follows a horizontal direction into the filling material package due to the strong steam formation in the first phase.
  • the crossing of the gas streams within the filling material F ensures good mixing.
  • the thermal energy Qa released by the cooling of the melt and the combustion of the binder as well as that for heating the filling material as well as the heating of the core sand of the casting mold required thermal energy Qb was determined.
  • K ⁇ 650 K
  • Qa 1 950 J / kgK ⁇ ⁇ 650 K ⁇ 170 kg ⁇ 1 / 1000 MJ / kJ ⁇ 16.3
  • Qa 1 ⁇ 121 MJ .

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen, bei dem eine Metallschmelze in eine Gießform abgegossen wird, die einen das zu erzeugende Gussteil abbildenden Hohlraum umschließt, wobei die Gießform als verlorene Form aus einem oder mehreren Gießformteilen oder -kernen besteht. Die Gießformteile oder Gießkerne sind dabei aus einem Formstoff geformt, der aus einem Kernsand, einem Binder und optional einem oder mehreren Zusätzen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften des Formstoffs besteht.The invention relates to a method for casting castings, in which a molten metal is poured into a casting mold which encloses a cavity forming the casting to be produced, the casting mold being a lost mold consisting of one or more casting mold parts or cores. The casting mold parts or casting cores are formed from a molding material which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives to adjust certain properties of the molding material.

Bei konventionellen Verfahren dieser Art wird üblicherweise zunächst die das Gussteil abbildende Gießform bereitgestellt, deren Gießkerne und -formteile in separaten Arbeitsgängen vorgefertigt worden sind. Die Gießform kann dabei als so genanntes "Kernpaket" aus einer Vielzahl von Gießkernen zusammengesetzt sein. Genauso ist es möglich, Gießformen einzusetzen, die beispielsweise aus nur zwei jeweils aus Formstoff bestehenden Formhälften zusammengesetzt sind, in die der das Gussteil abbildende Formhohlraum eingeformt ist, wobei auch hier Formkerne vorhanden sein können, um im Gussteil Ausnehmungen, Höhlungen, Kanäle und desgleichen abzubilden.In conventional processes of this type, the casting mold that forms the casting is usually first provided, the casting cores and moldings of which have been prefabricated in separate operations. The casting mold can be composed of a large number of casting cores as a so-called “core package”. It is also possible to use casting molds which, for example, are composed of only two mold halves, each made of molding material, into which the mold cavity forming the casting is formed, whereby mold cores can also be present here in order to form recesses, cavities, channels and the like in the casting .

Typische Beispiele für Gussteile, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden, sind Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderköpfe. Für größere und hochbeanspruchte Motoren werden sie aus Eisenguss im Sandgussverfahren hergestellt.Typical examples of castings that are produced using a method according to the invention are cylinder crankcases and cylinder heads. For larger and highly stressed engines, they are made from cast iron using the sand casting process.

Als Formstoff für die den äußeren Abschluss der Gießform bildenden Gießformteile werden im Bereich des Eisengusses üblicherweise Quarzsande, gemischt mit Bentoniten, Glanzkohlenstoffbildnern und Wasser eingesetzt. Die die innenliegenden Höhlungen und Kanäle des Gussteils abbildenden Gießkerne werden dagegen üblicherweise aus handelsüblichen Kernsanden geformt, die mit einem organischen oder anorganischen Binder, z. B. mit einem Kunstharz oder Wasserglas, vermischt sind.In the field of iron casting, quartz sand mixed with bentonite, lustrous carbon formers and water are usually used as the molding material for the mold parts that form the outer end of the mold. The casting cores that form the internal cavities and channels of the casting, on the other hand, are usually formed from commercially available core sands that are coated with an organic or inorganic binder, e.g. B. mixed with a synthetic resin or water glass.

Unabhängig von der Art der Kernsande und Binder besteht das Grundprinzip bei der Herstellung von aus Formstoffen der voranstehend genannten Art geformten Gießformen darin, dass nach der Formgebung der Binder durch eine geeignete thermische oder chemische Behandlung ausgehärtet wird, so dass die Körner des Kernsands miteinander verkleben und über eine ausreichende Dauer die Formfestigkeit des jeweiligen Formteils oder -kerns gewährleistet ist.Regardless of the type of core sand and binder, the basic principle in the production of molds made from molding materials of the type mentioned above is that after shaping the binder is hardened by a suitable thermal or chemical treatment so that the grains of the core sand stick together and The dimensional stability of the respective molded part or core is guaranteed over a sufficient period of time.

Gerade beim Gießen großvolumiger Gussteile aus Eisenguss kann der auf der Gießform nach dem Abgießen der Metallschmelze lastende Innendruck sehr hoch sein. Um diesen Druck aufzunehmen und ein Bersten der Gießform sicher zu vermeiden, müssen entweder dickwandige, großvolumige Gießformen oder Stützkonstruktionen eingesetzt werden, die die Gießform an ihrer Außenseite abstützen.Especially when casting large-volume cast iron parts, the internal pressure on the mold after the molten metal has been poured can be very high. In order to absorb this pressure and reliably avoid the mold from bursting, either thick-walled, Large-volume molds or support structures are used that support the mold on its outside.

Eine Möglichkeit einer solchen Stützkonstruktion besteht in einer Einhausung, die über die Gießform gestülpt wird. Die Einhausung ist üblicherweise nach Art eines Mantels ausgebildet, der die Gießform an ihren Umfangsseiten umgibt, jedoch an ihrer Oberseite eine ausreichend große Öffnung aufweist, um das Abgießen der Schmelze in die Gießform zu ermöglichen. Die Einhausung ist dabei so bemessen, dass nach dem Aufsetzen zumindest in den für die Abstützung der Gießform entscheidenden Abschnitten zwischen den Innenflächen der Einhausung und den Außenflächen der Gießform ein Füllraum vorhanden bleibt. Dieser Füllraum wird mit einem rieselfähigen Füllgut gefüllt, so dass eine großflächige Abstützung des jeweiligen Flächenabschnitts an der Einhausung gewährleistet ist. Um hier eine möglichst gleichmäßige Füllung des Füllraums, einen ebenso gleichmäßigen Kontakt der Gießform mit dem Füllmaterial und eine dementsprechend gleichmäßige Abstützung des zerbrechlichen Gießformstoffs zu erzielen, werden als Füllgut in der Regel feinkörnige, rieselfähige Füllmaterialien, wie Sand oder Stahlkies, verwendet, die eine hohe Schüttdichte besitzen. Nach dem Befüllen wird das Füllgut zusätzlich verdichtet. Ziel ist es hier, eine möglichst kompakte Füllmasse zu erzeugen, die nach Art eines inkompressiblen Monolithen die direkte Übertragung der Stützkräfte von der Einhausung auf die Gießform sicherstellt.One possibility for such a support structure is an enclosure that is placed over the mold. The housing is usually designed in the manner of a jacket that surrounds the mold on its peripheral sides, but has a sufficiently large opening on its top to enable the melt to be poured into the mold. The enclosure is dimensioned such that after placement, a filling space remains at least in the sections crucial for supporting the casting mold between the inner surfaces of the enclosure and the outer surfaces of the casting mold. This filling space is filled with a free-flowing filling material, so that large-area support of the respective surface section on the housing is guaranteed. In order to achieve the most uniform possible filling of the filling space, an equally uniform contact of the casting mold with the filling material and a correspondingly uniform support of the fragile casting mold material, fine-grained, free-flowing filling materials, such as sand or steel gravel, are generally used as filling material, which have a high Have bulk density. After filling, the filling material is additionally compacted. The aim here is to create the most compact filling compound possible, which ensures the direct transfer of the supporting forces from the enclosure to the casting mold in the manner of an incompressible monolith.

Die Metallschmelze wird mit hoher Temperatur in die Gießform gegossen, so dass auch die Gießformteile und -kerne, aus denen die Gießform zusammengesetzt ist, stark erwärmt werden. In Folge dessen beginnt die Gießform Wärme abzustrahlen. Übersteigt die Temperatur der Gießform eine bestimmte Mindesttemperatur, so beginnt der Binder des Formstoffs zu verdampfen und unter Freisetzung weiterer Wärme zu verbrennen. Der Binder verliert dadurch seine Wirkung. Durch diese Zersetzung des Binders geht die Bindung der Körner des Formstoffs, aus dem die Gießformteile und -kerne der Gießform hergestellt sind, verloren und die Gießform bzw. ihre aus Formstoff bestehenden Teile und Kerne zerfallen in einzelne Bruchstücke.The molten metal is poured into the casting mold at high temperature, so that the casting mold parts and cores from which the casting mold is composed are also heated strongly. As a result, the mold begins to radiate heat. If the temperature of the mold exceeds a certain minimum temperature, the binder of the molding material begins to evaporate and burn, releasing further heat. This causes the binder to lose its effectiveness. As a result of this decomposition of the binder, the binding of the grains of the molding material from which the casting mold parts and cores of the casting mold are made is lost and the casting mold or its parts and cores made of molding material break up into individual fragments.

Es ist aus der Praxis bekannt, dass sich dieser Effekt zum Entformen des Gussteils aus der jeweiligen Gießform nutzen lässt. So sind beispielsweise aus der EP 0 546 210 B2 oder der EP 0 612 276 B2 Wärmebehandlungsverfahren für Gussteile bekannt, bei denen die Gießform mit den Gussteilen in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf aus der Gießhitze in einen Wärmebehandlungsofen einlaufen. Beim Durchlauf durch den Ofen werden die Gießform und die Gussteile über eine ausreichend lange Dauer einer Temperatur ausgesetzt werden, bei der sich der durch die Wärmebehandlung angestrebte Zustand des Gussteils einstellt. Gleichzeitig ist die Temperatur der Wärmebehandlung so gewählt, dass sich der Binder des Formstoffs zersetzt. Die dann selbsttätig vom Gussteil abfallenden, aus Formstoff bestehenden Bruchstücke der Gießform werden noch im Wärmebehandlungsofen in einem Sandbett aufgefangen. Dort verweilen sie über eine gewisse Dauer, um den Zerfall der Bruchstücke der Gießformteile und -kerne weiter zu treiben. Unterstützt werden kann die Zerkleinerung der von der Gießform abfallenden Formstoffbruchstücke dadurch, dass das Sandbett durch Einblasen eines heißen Gasstroms fluidisiert wird. Die ausreichend zerkleinerten Formstoffbruchstücke werden schließlich einer Aufbereitung zugeführt, in der der Kernsand so zurückgewonnen wird, dass er für die Herstellung neuer Gießformteile und -kerne genutzt werden kann.It is known from practice that this effect can be used to remove the casting from the respective mold. For example, from the EP 0 546 210 B2 or the EP 0 612 276 B2 Heat treatment processes for castings are known, in which the casting mold with the castings enters a heat treatment furnace in a continuous process from the casting heat. When passing through the furnace, the mold and the castings will be exposed to a temperature for a sufficiently long period of time at which the condition of the casting desired through the heat treatment will be achieved. At the same time, the temperature of the heat treatment is selected so that the binder of the molding material decomposes. The fragments of the casting mold, which then automatically fall off the casting and are made of molding material, are still in the heat treatment furnace Sand bed collected. They remain there for a certain period of time in order to further promote the disintegration of the fragments of the mold parts and cores. The comminution of the mold material fragments falling from the mold can be supported by fluidizing the sand bed by blowing in a hot gas stream. The sufficiently crushed molding material fragments are finally sent to a processing facility in which the core sand is recovered so that it can be used for the production of new casting mold parts and cores.

Die bekannte Vorgehensweise bei der Entformung und Aufbereitung der für das Gießen von Gussteilen benötigten Gießformen hat sich in der Praxis beim Gießen von Teilen für Verbrennungsmotoren aus Aluminium in großer Stückzahl bewährt. Sie setzt allerdings einen Ofen von beträchtlicher Baulänge und ein Handling der Gießformen und Gussteile voraus, das sich bei großvolumigen Teilen oder Gießformen als aufwändig erweist, die einer zusätzlichen Abstützung durch eine Einhausung der oben beschriebenen Art bedürfen. Dies gilt insbesondere für solche Gussteile, die in kleineren und mittleren Stückzahlen aus Eisenguss hergestellt werden sollen.The well-known procedure for demolding and preparing the molds required for casting cast parts has proven successful in practice when casting parts for internal combustion engines made of aluminum in large numbers. However, it requires an oven of considerable length and handling of the molds and castings, which proves to be complex with large-volume parts or molds that require additional support through an enclosure of the type described above. This applies in particular to those castings that are to be produced in small and medium quantities from cast iron.

Die WO 01/08836 A1 betrifft ein Verfahren zum Entfernen eines Sandkerns aus einem Gussstück und zur Wärmebehandlung des Gussstücks.The WO 01/08836 A1 relates to a method for removing a sand core from a casting and heat treating the casting.

Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, welches mit optimierter Energieeffiziens und in besonders wirtschaftlicher Weise die gießtechnische Herstellung von Gussteilen ermöglicht.Against this background, the object of the invention was to provide a method which is optimized Energy efficiency and in a particularly economical way enables the production of cast parts using casting technology.

Die Erfindung hat diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.The invention has solved this problem by the method specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are explained in detail below, as is the general idea of the invention.

Die Erfindung stellt demnach ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen zur Verfügung, bei dem eine Metallschmelze in eine Gießform abgegossen wird, die einen das zu erzeugende Gussteil abbildenden Hohlraum umschließt. Die Gießform ist als verlorene Form ausgebildet, die aus einem oder mehreren Gießformteilen oder -kernen zusammengesetzt ist. Diese Gießformteile sind jeweils aus einem Formstoff geformt, der aus einem Kernsand, einem Binder und optional einem oder mehreren Zusätzen zur Einstellung bestimmter Eigenschaften des Formstoffs besteht.The invention therefore provides a method for casting castings, in which a molten metal is poured into a casting mold which encloses a cavity that forms the casting to be produced. The mold is designed as a lost mold, which is composed of one or more mold parts or cores. These mold parts are each formed from a molding material which consists of a core sand, a binder and optionally one or more additives to adjust certain properties of the molding material.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei folgende Arbeitsschritte:

  • Bereitstellen der Gießform;
  • Einhausen der Gießform in ein Gehäuse unter Ausbildung eines Füllraums zwischen mindestens einem Innenflächenabschnitt des Gehäuses und einem zugeordneten Außenflächenabschnitt der Gießform;
  • Befüllen des Füllraums mit einem rieselfähigen Füllgut;
  • Abgießen der Metallschmelze in die Gießform,
  • wobei die Gießform einhergehend mit dem Eingießen der Metallschmelze beginnt, Wärme abzustrahlen, die Folge des durch die heiße Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags ist, und
  • wobei in Folge des durch die Metallschmelze bewirkten Wärmeeintrags der Binder des Formstoffs zu verdampfen und zu verbrennen beginnt, so dass er seine Wirkung verliert und die Gießform in Bruchstücke zerfällt.
The method according to the invention includes the following work steps:
  • Providing the mold;
  • Housing the mold in a housing to form a filling space between at least one inner surface portion of the housing and an associated outer surface portion of the mold;
  • Filling the filling space with a free-flowing filling material;
  • Pouring the molten metal into the mold,
  • wherein the casting mold begins to radiate heat as the molten metal is poured in, which is the result of the heat input caused by the hot molten metal, and
  • as a result of the heat input caused by the molten metal, the binder of the molding material begins to evaporate and burn, so that it loses its effect and the mold falls into fragments.

Erfindungsgemäß besitzt nun das in den Füllraum gefüllte Füllgut eine so geringe Schüttdichte, dass die nach dem Befüllen des Füllraums dort aus dem Füllgut gebildete Füllgutpackung von einer Gasströmung durchströmbar ist.According to the invention, the filling material filled into the filling space now has such a low bulk density that a gas flow can flow through the filling material pack formed there from the filling material after the filling space has been filled.

Darüber hinaus weist das Füllgut beim erfindungsgemäßen Verfahren beim Befüllen des Füllraums eine Mindesttemperatur auf, ausgehend von der die Temperatur des Füllguts durch Prozesswärme, die durch die von der Gießform abgestrahlte Wärme und durch die bei der Verbrennung des Binders freiwerdende Wärme gebildet wird, bis über eine Grenztemperatur von 700 °C ansteigt.In addition, in the method according to the invention, the filling material has a minimum temperature when filling the filling space, starting from which the temperature of the filling material is formed by process heat, which is formed by the heat radiated by the casting mold and by the heat released during the combustion of the binder, up to above one Limit temperature of 700 °C rises.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt somit der Gedanke zu Grunde, das Füllgut im Sinne eines Wärmespeichers zu nutzen und diesen Wärmespeicher so zu temperieren und auszubilden, dass die Zersetzung des Binders des Formstoffs, aus dem die Gießformteile und -kerne der Gießform gefertigt sind, schon während der Verweilzeit in der Einhausung durch Temperatureinwirkung weitestgehend zersetzt wird.The method according to the invention is therefore based on the idea of using the filling material in the sense of a heat storage and of tempering and designing this heat storage in such a way that the decomposition of the binder of the molding material from which the casting mold parts and cores of the casting mold are made is already during the Residence time in the enclosure is largely decomposed by the effects of temperature.

Auf diese Weise wird erreicht, dass die aus Formstoff bestehenden Teile und Kerne der Gießform so weit in Bruchstücke zerfallen sind, dass diese Bruchstücke vom Gussteil abfallen und das Gussteil nach dem Entfernen der Einhausung zumindest im Bereich seiner äußeren Flächen weitestgehend frei von anhaftenden Formteilen oder -kernen ist.In this way it is achieved that the parts and cores of the mold made of molding material are as far in Fragments disintegrate are that these fragments fall off the casting and the casting is largely free of adhering molded parts or cores, at least in the area of its outer surfaces, after the enclosure has been removed.

Gleichzeitig sind zu diesem Zeitpunkt auch die Kerne zerfallen, die im Inneren des Gussteils Kanäle oder Höhlungen abbilden, so dass der Kernsand und die Formstoffbruchstücke dieser Kerne entweder schon in der Einhausung selbsttätig aus dem Gussteil ausrieseln oder in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch mechanische Methoden, wie Rütteln, oder durch Spülen mit einem geeigneten Fluid, aus dem Gussteil entfernt werden können.At the same time, the cores, which form channels or cavities inside the casting, have also disintegrated at this point, so that the core sand and the molding material fragments of these cores either automatically trickle out of the casting in the enclosure or in a manner known per se, for example by mechanical methods , such as shaking, or by rinsing with a suitable fluid, can be removed from the casting.

Das erfindungsgemäß in den zwischen Gussteil und Einhausung ausgebildeten Füllraum gefüllte Füllgut ist rieselfähig, so dass es den Füllraum auch dann vollständig füllt, wenn im Bereich der Außenflächen der Gießform Hinterschneidungen, Höhlungen und desgleichen vorhanden sind.The filling material filled according to the invention into the filling space formed between the casting and the housing is free-flowing, so that it completely fills the filling space even if undercuts, cavities and the like are present in the area of the outer surfaces of the casting mold.

Entscheidend ist dabei, dass erfindungsgemäß das Füllgut eine Schüttdichte besitzt, die so gering ist, dass es auch nach dem Füllen des Füllraums und einem gegebenenfalls durchgeführten Verdichten des in den Füllraum eingefüllten Füllguts noch von einer Gasströmung durchströmbar ist. Erfindungsgemäß wird also im Gegensatz zum oben genannten Stand der Technik ausdrücklich keine höchstverdichtete Packung im Füllraum erzeugt, die zwar eine optimale Abstützung der Gießform sicherstellt, jedoch weitestgehend gasundurchlässig ist. Vielmehr ist das erfindungsgemäß eingesetzte Füllgut so auszuwählen, dass es für eine Gasströmung durchlässig ist, die sich beispielsweise in Folge von thermischer Konvektion einstellt. Diese ergibt sich, wenn die Gießform durch die in sie eingegossene Metallschmelze erhitzt wird und die verdampfenden Binderbestandteile des Formstoffs der Gießformteile und -kerne zu verdampfen sowie unter Freisetzung von Wärme zu verbrennen beginnen.What is crucial here is that, according to the invention, the filling material has a bulk density that is so low that a gas flow can still flow through it even after the filling space has been filled and the filling material filled into the filling space has been compressed if necessary. According to the invention, in contrast to the above-mentioned prior art, a highly compressed packing is expressly not produced in the filling space, which, although it ensures optimal support of the casting mold, is largely impermeable to gas. Rather, the filling material used according to the invention should be selected so that it is suitable for a Gas flow is permeable, which occurs, for example, as a result of thermal convection. This occurs when the casting mold is heated by the molten metal poured into it and the evaporating binder components of the molding material of the casting mold parts and cores begin to evaporate and burn, releasing heat.

Wenn hier von einem verdampfenden und verbrennenden Binder die Rede ist, dann sind damit immer diejenigen Binderbestandteile gemeint, die durch Wärmezufuhr dampfförmig werden und brennbar sind. Dies schließt nicht aus, dass andere Binderbestandteile in fester oder sonstiger Form beispielsweise als Crackprodukte in der Gießform verbleiben und dort optimaler weise ebenfalls durch Wärmeeinfluss zersetzt werden.When we talk about an evaporating and burning binder, we always mean those binder components that become vaporous and combustible when heat is applied. This does not rule out the possibility that other binder components remain in the mold in solid or other form, for example as cracking products, and are also optimally decomposed there by the influence of heat.

Die erfindungsgemäß vorzusehende Durchströmbarkeit des in den Füllraum eingefüllten Füllguts mit einem Gasstrom schafft dabei nicht nur die Möglichkeit, dass der aus der Gießform ausdampfende Binder im Bereich des Füllguts selbst verbrennt und dadurch das Füllgut weiter aufheizt, sondern erlaubt zusätzlich die Zufuhr von Sauerstoff, der die Verbrennung des Binders unterstützt. Auf diese Weise wird das Füllgut durch die über die Metallschmelze zugeführte und durch die Verbrennung des Binders freigesetzte Prozesswärme auf eine Temperatur erhitzt, die so hoch ist, dass die mit dem Füllgut in Kontakt kommende, aus der Gießform austretenden Binderanteile der Formteile und -kerne verbrennen oder thermisch zumindest so zersetzt werden, dass sie keine die Umwelt schädigende Wirkung mehr haben oder als Abgas aus der Einhausung abgezogen und einer Abgasreinigung zugeführt werden können.The ability to flow through the filling material filled into the filling space with a gas stream, which is to be provided according to the invention, not only creates the possibility that the binder evaporating from the mold burns in the area of the filling material itself and thereby further heats the filling material, but also allows the supply of oxygen, which Combustion of the binder is supported. In this way, the filling material is heated by the process heat supplied via the molten metal and released by the combustion of the binder to a temperature that is so high that the binder portions of the molded parts and cores that come into contact with the filling material and emerge from the mold burn or at least thermally decomposed in such a way that they no longer have a damaging effect on the environment or can be removed from the enclosure as exhaust gas and fed to an exhaust gas purification system.

Das erfindungsgemäß vortemperierte Füllgut wird vorzugsweise in kurzem zeitlichem Abstand vor dem Abguss der Metallschmelze in den Füllraum eingebracht, um Temperaturverluste zu minimieren.The filling material pre-tempered according to the invention is preferably introduced into the filling space at a short time interval before the metal melt is poured in order to minimize temperature losses.

Nachdem im Füllraum eine ausreichende Konzentration an brennbaren Ausgasungen des Formstoffs erreicht ist, setzt die Verbrennung durch den Kontakt mit dem aufgeheizten Füllgut ein. Die Verbrennung des aus der Gießform austretenden Binders schreitet fort und das Füllgut wird so lange weiter temperiert. Dieser Vorgang dauert an, bis nur noch so geringe Bindermengen aus der Gießform austreten, dass sich keine brennfähige Atmosphäre mehr in der Einhausung bildet. Das heiße Füllgut hält nun jedoch nach Art eines Wärmespeichers eine Temperatur oberhalb der Grenztemperatur, bei der es zur Verbrennung des Binders kommt. Die Gießform verweilt dementsprechend mindestens ebenfalls bei dieser Temperatur, so dass in der Gießform verbliebene Binderreste thermisch zersetzt werden.After a sufficient concentration of combustible outgassing from the molding material has been reached in the filling space, combustion begins through contact with the heated filling material. The combustion of the binder emerging from the mold continues and the filling material continues to be tempered for as long. This process continues until only small amounts of binder emerge from the mold that a combustible atmosphere no longer forms in the enclosure. However, the hot filling material now maintains a temperature above the limit temperature at which combustion of the binder occurs, in the manner of a heat accumulator. The casting mold accordingly remains at least at this temperature, so that any binder residues remaining in the casting mold are thermally decomposed.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere Gießformen, deren Formteile und Kerne aus Formstoff bestehen, der durch einen organischen Binder gebunden ist. Hierfür kommen beispielsweise handelsübliche lösemittelhaltige Binder oder solche Binder in Frage, deren Wirkung durch eine chemische Reaktion ausgelöst wird. Entsprechende Bindersysteme werden heute im so genannten "Cold-Box-Verfahren" eingesetzt.Particularly suitable for the method according to the invention are casting molds whose molded parts and cores consist of molding material that is bound by an organic binder. For example, commercially available solvent-containing binders or binders whose effect is triggered by a chemical reaction come into consideration for this. Corresponding binder systems are now used in the so-called “cold box process”.

Als Grenztemperatur eignet sich in der Praxis insbesondere bei der Verarbeitung von Eisengussschmelze eine Temperatur von 700 °C. Bei oberhalb von 700 °C verbrennen insbesondere organische Binder sicher. Gleichzeitig werden bei diesen Temperaturen andere Schadstoffe, die aus der Gießform austreten, oxidiert oder in anderer Weise unschädlich gemacht. Gleiches gilt für die sich in der Gießform in Folge des temperaturbedingten Zerfalls des Binders einstellenden Crackprodukte, die sich ebenfalls bei derart hohen Temperaturen sicher zersetzen.In practice, a temperature of 700 °C is suitable as a limit temperature, particularly when processing iron casting melts. Burn especially at temperatures above 700 °C organic binders safe. At the same time, at these temperatures, other pollutants that emerge from the mold are oxidized or rendered harmless in some other way. The same applies to the crack products that form in the mold as a result of the temperature-related disintegration of the binder, which also decompose safely at such high temperatures.

Indem erfindungsgemäß das Füllgut auf eine bestimmte Temperatur vorgeheizt in den Füllraum gefüllt wird, wird erreicht, dass sich das Füllgut in Folge der zugeführten Prozesswärme auf eine über der Grenztemperatur liegende Temperatur aufheizt. Praktische Versuche haben hier gezeigt, dass als Mindesttemperatur des Füllguts beim Einfüllen in den Füllraum eine Temperatur von 500 °C ausreichend ist.By filling the filling material into the filling space preheated to a certain temperature, according to the invention, it is achieved that the filling material heats up to a temperature above the limit temperature as a result of the process heat supplied. Practical tests have shown that a temperature of 500 °C is sufficient as the minimum temperature of the filling material when filling it into the filling chamber.

Einhergehend mit dem Austritt, der Verbrennung und der Zersetzung des Binders zerfallen die aus Formstoff geformten Teile und Kerne der Gießform in lose Bruchstücke, die entweder nach dem Entfernen der Einhausung entsorgt und einer Aufbereitung zugeführt werden können oder, vorteilhafter Weise, bereits während der zwischen dem Abgießen der Metallschmelze und dem Entfernen der Einhausung vergehenden Verweildauer aus der Einhausung abgezogen werden können. Zu diesem Zweck kann die Gießform auf einen Siebboden gestellt und die durch den Siebboden rieselnden Bruchstücke der Gießform aufgefangen werden. Praktischer Weise werden die Öffnungen des Siebbodens dabei so ausgelegt, dass die Bruchstücke der Gießform und das Füllgut gemeinsam durch den Siebboden rieseln, aufgefangen, aufbereitet und nach der Aufbereitung voneinander separiert werden. Dies hat den Vorteil, dass kein loses Füllgut mehr in der Einhausung vorhanden ist, wenn die Einhausung abgenommen wird.Accompanied by the escape, combustion and decomposition of the binder, the parts and cores of the mold formed from molding material break down into loose fragments, which can either be disposed of after the enclosure has been removed and sent for processing or, advantageously, already during the period between After pouring out the molten metal and removing the enclosure, the time spent in the enclosure can be deducted. For this purpose, the mold can be placed on a sieve base and the fragments of the mold that trickle through the sieve base can be collected. Practically, the openings of the sieve base are designed so that the fragments of the mold and the filling material trickle together through the sieve base, are collected, processed and separated from each other after processing. This has the The advantage is that there is no longer any loose filling material in the enclosure when the enclosure is removed.

Die Einhausung der Gießform kann dementsprechend durch einen die Gießform mit einem für die Ausbildung des Füllraums ausreichenden Abstand umgebenden, aus einem thermisch isolierenden und ausreichend formsteifen Material bestehenden Mantel, einer als Siebplatte wirkenden perforierten Trägerplatte, auf der die Gießform gestellt wird, und einem ebenfalls thermisch isolierendem Deckel gebildet sein, der nach dem Befüllen der Gießform aufgesetzt wird. Um ein kontrolliertes Abführen der sich im Füllraum bildenden Abgase zu ermöglichen, kann dabei zusätzlich eine Abgasöffnung vorgesehen sein.The enclosure of the mold can accordingly be provided by a jacket that surrounds the mold with a distance sufficient to form the filling space and is made of a thermally insulating and sufficiently dimensionally stable material, a perforated support plate that acts as a sieve plate on which the mold is placed, and a likewise thermal be formed with an insulating lid, which is placed after the mold has been filled. In order to enable a controlled removal of the exhaust gases that form in the filling space, an exhaust gas opening can also be provided.

Auch beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das in den Füllraum gefüllte Füllgut verdichtet werden, um zwischen der Gießform und der Einhausung eine Vorspannung zu erzeugen, durch die ein sicherer, positionsgenauer Zusammenhalt der Gießform auch dann gewährleistet ist, wenn die Gießform als aus einer Vielzahl von Formteilen und Kernen zusammengesetztes Kernpaket ausgebildet ist. Wie erwähnt, ist jedoch aufgrund der geringen Schüttdichte auch bei einem derart kompaktierten Füllgut die Durchströmbarkeit mit einem Gasstrom gesichert.In the method according to the invention, the filling material filled into the filling space can also be compacted in order to create a preload between the casting mold and the housing, which ensures a secure, precisely positioned cohesion of the casting mold even if the casting mold consists of a large number of molded parts and Core package composed of cores is formed. As mentioned, however, due to the low bulk density, the ability of a gas stream to flow through is ensured even with such a compacted filling material.

Die Effektivität der erfindungsgemäß erzielten Zerstörung der Formteile und Kerne der Gießform kann noch dadurch gesteigert werden, dass nicht nur das Füllgut, sondern auch die Gießform selbst gasdurchströmbar ausgelegt wird. Hierzu können gezielt Kanäle in die Gießform eingebracht sein, durch die das sich im Füllraum bildende heiße Abgas oder entsprechend vorgewärmte sauerstoffhaltige Gas strömt. Auf diese Weise setzt auch innerhalb der Gießform ein schnelles Ausdampfen, Verbrennen und sonstiges thermisches Zersetzen des Formstoff-Binders ein. Der Zerfall der Gießform wird so zusätzlich beschleunigt.The effectiveness of the destruction of the molded parts and cores of the casting mold achieved according to the invention can be further increased by designing not only the filling material but also the casting mold itself so that gas can flow through it. For this purpose, channels can be specifically introduced into the mold through which the hot exhaust gas that forms in the filling space or accordingly preheated oxygen-containing gas flows. In this way, rapid evaporation, burning and other thermal decomposition of the molding material binder also occurs within the mold. This further accelerates the disintegration of the mold.

Gezielt in die Gießform eingebrachte Kanäle können zudem dazu genutzt werden, an oder in dem Gussteil bestimmte Zonen beschleunigt abzukühlen oder eine solche beschleunigte Abkühlung zu vermeiden, um in der jeweiligen Zone bestimmte Eigenschaften des Gussteils zu erzielen.Channels specifically introduced into the casting mold can also be used to accelerate the cooling of certain zones on or in the casting or to avoid such accelerated cooling in order to achieve certain properties of the casting in the respective zone.

Bei einem erfindungsgemäßen Füllgut wird nach dem Verdichten die Vorspannung durch die einander berührenden Körner des Füllguts übertragen. Um dabei trotz der erfindungsgemäß geforderten Gasdurchlässigkeit des Füllguts zu vermeiden, dass sich die Körner des Füllguts unkontrolliert verschieben, kann die Einhausung an ihrer der Gießform zugeordneten Innenfläche mit einer strukturierten Oberfläche ausgestattet sein, an der die gegen diese Oberfläche stoßenden Körner zumindest stellenweise formschlüssig abgestützt sind.In the case of a filling material according to the invention, after compaction, the prestress is transmitted through the grains of the filling material that come into contact with one another. In order to prevent the grains of the filling material from shifting uncontrollably despite the gas permeability of the filling material required according to the invention, the housing can be equipped with a structured surface on its inner surface assigned to the casting mold, on which the grains abutting against this surface are supported in a form-fitting manner at least in places .

Das Füllgut sollte gleichzeitig eine geringe Eignung zur Speicherung von Wärme aufweisen, damit sich das Füllgut schnell aufheizt und über möglichst lange Zeit bei einer über der Grenztemperatur liegenden Temperatur gehalten werden kann.At the same time, the filling material should have a low suitability for storing heat so that the filling material heats up quickly and can be kept at a temperature above the limit temperature for as long as possible.

Optimalerweise für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignetes Füllgut kombiniert somit eine geringe Schüttdichte mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität das Materials, aus dem die Einzelteile, die das Füllgut bilden, hergestellt sind.Filling material that is optimally suitable for the purposes according to the invention thus combines a low bulk density with a low specific heat capacity, the material from which the individual parts that form the filling material are made.

Praktische Untersuchungen haben hier ergeben, dass Füllgut, bei dem das Produkt P aus Schüttdichte Sd und spezifischer Wärmekapazität cp des Materials, aus dem das Füllgut hergestellt ist, höchstens 1 kJ/dm3K beträgt (P = Sd x cp ≤ 1 kJ/dm3K), wobei sich Füllgut, bei dem das Produkt P = Sd x cp höchstens 0,5 kJ/dm3K beträgt, sich besonders gut eignet.Practical investigations have shown that filling material in which the product P of the bulk density Sd and the specific heat capacity cp of the material from which the filling material is made is at most 1 kJ/dm 3 K (P = Sd x cp ≤ 1 kJ/dm 3 K), whereby filling material for which the product P = Sd x cp is at most 0.5 kJ/dm 3 K is particularly suitable.

Unabhängig davon, ob eine Verdichtung vorgenommen wird, haben sich als Füllgut Granulate oder sonstiges körniges Schüttgut bewährt. Dabei sind derartige Schüttgüter mit Schüttdichten von max. 4 kg/dm3, insbesondere weniger als 1 kg/dm3 oder sogar weniger als 0,5 kg/dm3, für die erfindungsgemäßen Zwecke besonders geeignet.Regardless of whether compaction is carried out, granules or other granular bulk materials have proven to be suitable as filling material. Such bulk materials with bulk densities of max. 4 kg/dm 3 , in particular less than 1 kg/dm 3 or even less than 0.5 kg/dm 3 , are particularly suitable for the purposes according to the invention.

Wird ein körniges, schütt- und rieselfähiges Füllgut eingesetzt, so hat es sich in praktischen Versuchen als günstig erwiesen, wenn der mittlere Durchmesser der Körner 1,5 - 100 mm beträgt, wobei optimalerweise Füllgut verwendet wird, dessen Korngrößen im Bereich von 1,5 - 40 mm liegen.If a granular, pourable and free-flowing filling material is used, it has proven to be advantageous in practical tests if the average diameter of the grains is 1.5 - 100 mm, with optimally filling material being used whose grain sizes are in the range of 1.5 - 40 mm.

Dabei zeigt Füllgut, das aus Materialien mit einer spezifischen Wärmekapazität von max. 1 kJ/kgK, idealerweise kleiner als 0,5 kJ/kgK, besteht, ein für die Erfindung optimales Aufheiz- und Wärmespeicherverhalten.Filling material that consists of materials with a specific heat capacity of max. 1 kJ/kgK, ideally less than 0.5 kJ/kgK, shows optimal heating and heat storage behavior for the invention.

Als Füllgut sind grundsätzlich alle thermisch belastbaren Schüttgüter geeignet, die die voranstehend angegebenen Bedingungen erfüllen und ausreichend temperaturbeständig sind. Hierzu eignen sich insbesondere nichtmetallische Schüttgüter, wie Granulate aus keramischen Materialien. Diese können unregelmäßig geformt, kugelförmig oder mit Hohlräumen versehen sein, um eine gute Durchgasung des in den Füllraum gefüllten Füllguts bei gleichzeitig geringer Wärmespeichereigenschaft zu erzielen. Auch kann das Füllgut aus ringförmigen oder vieleckigen Elementen bestehen, die bei Kontakt miteinander sich jeweils nur punktförmig berühren, so dass zwischen ihnen jeweils ausreichend Raum verbleibt, um eine gute Durchströmung zu gewährleisten.In principle, all thermally resilient bulk materials that meet the above-mentioned conditions and are sufficiently temperature-resistant are suitable as filling material. Non-metallic bulk materials, such as granules made of ceramic materials, are particularly suitable for this. These can be irregularly shaped, spherical or with cavities be provided in order to achieve good gassing of the filling material filled into the filling space while at the same time having low heat storage properties. The filling material can also consist of ring-shaped or polygonal elements, which only touch each other at points when they come into contact with each other, so that sufficient space remains between them to ensure good flow.

Um zu vermeiden, dass es durch den optional über einen Gaseinlass in die Einhausung geleiteten sauerstoffhaltigen Gasstrom zu einer Abkühlung des Füllguts kommt, kann der Gasstrom vor seinem Eintritt in den Füllraum auf eine oberhalb der Raumtemperatur liegende Temperatur erwärmt werden. Optimaler weise liegt dabei die Temperatur des Gasstroms mindestens auf dem Niveau der Mindesttemperatur des Füllguts. Für die Erwärmung des Gasstroms kann beispielsweise das heiße Abgas genutzt werden, das aus der Einhausung abgezogen wird. Dazu kann ein an sich bekannter Wärmetauscher eingesetzt werden. Sofern ein Siebboden vorgesehen ist, über den die Bruchstücke der Gießform ggf. gemeinsam mit dem Füllgut aus der Einhausung hinaus gelangen können, kann der sauerstoffhaltige Gasstrom auch durch diesen Siebboden geführt werden. Das hat nicht nur den Vorteil einer großflächigen Einleitung, sondern bewirkt auch, dass der zugeführte Gasstrom durch den Kontakt mit den heißen, aus der Einhausung ausrieselnden Formstoff-Bruchstücken sowie dem ebenso heißen Füllgut erwärmt wird.In order to avoid the oxygen-containing gas stream, which is optionally passed into the housing via a gas inlet, causing the filling material to cool down, the gas stream can be heated to a temperature above room temperature before it enters the filling space. Optimally, the temperature of the gas stream is at least at the level of the minimum temperature of the filling material. For example, the hot exhaust gas that is withdrawn from the enclosure can be used to heat the gas stream. A heat exchanger known per se can be used for this purpose. If a sieve base is provided, through which the fragments of the mold can possibly escape from the enclosure together with the filling material, the oxygen-containing gas stream can also be guided through this sieve base. This not only has the advantage of a large-area introduction, but also means that the supplied gas stream is heated through contact with the hot molding material fragments trickling out of the housing and the equally hot filling material.

Alternativ oder ergänzend ist es auch denkbar, einen Teilstrom des Abgasstroms mit dem sauerstoffhaltigen Gasstrom zu vermischen und das so erhaltene heiße Gasgemisch in den Füllraum zurückzuführen. Hierzu kann es sinnvoll sein, dass der in den Füllraum geleitete sauerstoffhaltige Gasstrom zu 10 - 90 Vol.-% aus Abgas besteht.Alternatively or additionally, it is also conceivable to mix a partial stream of the exhaust gas stream with the oxygen-containing gas stream and to return the hot gas mixture thus obtained into the filling space. In this regard, it may make sense that The oxygen-containing gas stream fed into the filling space consists of 10 - 90% by volume of exhaust gas.

Bei dem dem Füllraum zugeführten sauerstoffhaltigen Gasstrom kann es sich beispielsweise um Umgebungsluft handeln.The oxygen-containing gas stream supplied to the filling space can be, for example, ambient air.

Der dem Füllraum zugeführte sauerstoffhaltige Gasstrom kann in Folge der durch Wärmekonvektion innerhalb des Füllraums ausgelösten Strömung über einen geeignet ausgebildeten Einlass in den Füllraum eingesaugt werden. Alternativ ist es selbstverständlich ebenso denkbar, den Gasstrom mittels eines Gebläses oder desgleichen mit einem gewissen Druck in den Füllraum einzubringen.The oxygen-containing gas stream supplied to the filling space can be sucked into the filling space via a suitably designed inlet as a result of the flow triggered by heat convection within the filling space. Alternatively, it is of course also conceivable to introduce the gas stream into the filling space at a certain pressure using a blower or the like.

Eine optionale Regelung des in den Füllraum eingeführten Gasstroms kann in Abhängigkeit vom aus der Einhausung austretenden Abgasvolumenstrom erfolgen, um die Entstehung von Überdruck in der im Füllraum herrschenden Atmosphäre zu vermeiden. Hierzu kann der jeweilige Gaseinlass mit einem Mechanismus ausgerüstet sein, der die Zuluft in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit einregelt. Zu diesem Zweck geeignet ist beispielsweise eine an sich bekannte Pendelklappe, die so aufgehängt und belastet ist, dass der Strömungsdruck der sie passierenden Gasströmung in Abhängigkeit von Gegengewichten die Strömungsgeschwindigkeit und somit die Verbrennungsluftzufuhr selbsttätig einregelt.An optional regulation of the gas flow introduced into the filling space can be carried out depending on the exhaust gas volume flow emerging from the enclosure in order to avoid the creation of excess pressure in the atmosphere prevailing in the filling space. For this purpose, the respective gas inlet can be equipped with a mechanism that regulates the supply air depending on the flow speed. A suitable pendulum flap, for example, is suitable for this purpose and is suspended and loaded in such a way that the flow pressure of the gas flow passing through it automatically regulates the flow speed and thus the combustion air supply depending on counterweights.

Ebenso ist es denkbar, am Abgasauslass eine Abgasmessung vorzunehmen und den sauerstoffhaltigen Gasstrom in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Messung zu regeln, um eine vollständige Verbrennung des Binders und der sonstigen möglicherweise aus der Gießform austretenden Gase im Füllraum zu gewährleisten.It is also conceivable to carry out an exhaust gas measurement at the exhaust gas outlet and to regulate the oxygen-containing gas flow depending on the result of this measurement in order to ensure complete combustion of the binder and the others to ensure possible gases escaping from the mold in the filling space.

Eine Minimierung des Schadstoffausstoßes kann beim erfindungsgemäßen Verfahren auch dadurch erzielt werden, dass die Einhausung mit einer Katalysatoreinrichtung zur Zersetzung von in den Verbrennungsprodukten des Binders enthaltenen Schadstoffen ausgestattet ist.A minimization of pollutant emissions can also be achieved in the method according to the invention by equipping the enclosure with a catalyst device for decomposing pollutants contained in the combustion products of the binder.

Das nach dem erfindungsgemäßen Entformen freigelegte Gussteil kann nach dem Zerfall der Gießform eine Wärmebehandlung durchlaufen, bei der es nach Maßgabe einer bestimmten Abkühlkurve in an sich bekannter Weise kontrolliert abgekühlt wird, um einen bestimmten Zustand des Gussteils herzustellen.The casting exposed after demolding according to the invention can, after the mold has disintegrated, undergo a heat treatment in which it is cooled in a controlled manner in a manner known per se in accordance with a specific cooling curve in order to produce a specific state of the casting.

Selbstverständlich können bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise gleichzeitig mehrere Gießformen gemeinsam in einer Einhausung untergebracht sein und diese Gießformen parallel oder in zeitlich eng aufeinander folgender Abfolge mit Metallschmelze befüllt werden.Of course, with the procedure according to the invention, several casting molds can be accommodated together in one housing and these casting molds can be filled with molten metal in parallel or in close succession.

Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für jede Art von metallischen Gusswerkstoffen, bei deren Verarbeitung eine ausreichend hohe Prozesswärme entsteht. Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Gussteilen aus Eisenguss, weil aufgrund der hohen Temperatur der Eisengussschmelze die für die Verbrennung des Binders erfindungsgemäß vorgesehenen Temperaturen besonders sicher erreicht werden. Insbesondere lassen sich in erfindungsgemäßer Weise GJL-, GJS- und GJV-Eisengusswerkstoffe sowie Stahlguss verarbeiten.In principle, the method according to the invention is suitable for any type of metallic casting materials, the processing of which generates sufficiently high process heat. The method according to the invention is particularly suitable for producing cast parts from cast iron because, due to the high temperature of the iron casting melt, the temperatures intended for the combustion of the binder according to the invention can be achieved particularly reliably. In particular, in accordance with the invention Process GJL, GJS and GJV cast iron materials as well as cast steel.

Wenn hier davon die Rede ist, dass die erfindungsgemäß genutzte Gießform aus Formteilen oder -kernen besteht, die aus Formstoff geformt sind, so schließt dies selbstverständlich die Möglichkeit ein, innerhalb einer solchen Gießform Einzelteile, wie Kühlkokillen, Stützen und desgleichen, aus anderen Materialien herzustellen. Entscheidend ist lediglich, dass die Gießform so viel Formstoffvolumen enthält, dass es im Zuge des Abgießens der jeweiligen Metallschmelze zum Ausdampfen von Binder kommt, der dann im Füllraum verbrennt und das Füllgut soweit aufheizt, dass es über eine für eine weitestgehend vollständige Zersetzung des Binders des Formstoffs ausreichende Dauer eine über der Grenztemperatur liegende Temperatur beibehält.If it is said here that the casting mold used according to the invention consists of molded parts or cores that are formed from molding material, this of course includes the possibility of producing individual parts, such as cooling chills, supports and the like, from other materials within such a mold . The only decisive factor is that the casting mold contains so much molding material volume that binder evaporates during the pouring of the respective molten metal, which then burns in the filling space and heats the filling material to such an extent that it has a largely complete decomposition of the binder Molding material maintains a temperature above the limit temperature for a sufficient period of time.

Die Reinigung des aus der erfindungsgemäß vorgesehenen Einhausung austretenden Abgasstroms kann dadurch erfolgen, dass die im Abgas noch vorhandenen brennbaren Stoffe in einer Abluftverbrennung nachverbrannt werden. Die dabei frei werdende Wärme kann wiederum genutzt werden, um den in die Einhausung geleiteten sauerstoffhaltigen Gasstrom vorzuwärmen.The exhaust gas stream emerging from the enclosure provided according to the invention can be cleaned by post-burning the combustible substances still present in the exhaust gas in an exhaust air combustion system. The heat released can in turn be used to preheat the oxygen-containing gas stream fed into the enclosure.

Sofern mit mehreren erfindungsgemäßen Gießformen parallel zueinander Gusstücke in erfindungsgemäßer Weise erzeugt werden, so kann es zweckmäßig sein, wenn die Gießformen mit den ihnen zugeordneten Einhausungen gemeinsam in einem Tunnel oder desgleichen stehen und die sich bildenden Abgase über eine gemeinsame Abgasleitung abgeführt werden.If castings are produced in the manner according to the invention with several casting molds according to the invention parallel to one another, it may be expedient if the casting molds with the housings assigned to them stand together in a tunnel or the like the resulting exhaust gases are discharged via a common exhaust pipe.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur gießtechnischen Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen und Zylinderköpfen für Verbrennungsmotoren. Insbesondere dann, wenn die betreffenden Bauteile für Nutzfahrzeuge bestimmt sind, weisen sie und die für ihre Herstellung jeweils benötigte Gießform ein vergleichbar großes Volumen auf, bei dem sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorgehensweise besonders deutlich auswirken.The method according to the invention is particularly suitable for the casting production of cylinder crankcases and cylinder heads for internal combustion engines. In particular, if the components in question are intended for commercial vehicles, they and the mold required for their production have a comparable volume, in which the advantages of the procedure according to the invention have a particularly clear effect.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Kernsandbruchstücke sind, wenn sie aus der Einhausung austreten, in der Regel noch so heiß, dass sie in einem konventionellen Mahlwerk ohne zusätzliche Wärmezufuhr zerkleinert werden können. Liegen die Kernsandbruchstücke als Mischung mit dem Füllgut vor, so erfolgt nach dem Mahlen die Separierung. Diese ist dann sehr einfach, weil die Korngröße des nach dem Mahlen erhaltenen Kernsands sehr viel kleiner ist als die Korngröße des Füllguts. Das Mahlwerk kann dabei so ausgelegt sein, dass es eine mechanische Vorkonditionierung des Kernsands bewirkt. Eine solche Vorkonditionierung kann beispielsweise darin bestehen, dass durch den Kontakt des Kernsandes mit dem Füllgut-Granulat die Oberflächenrauhigkeit der Sandkörner vergrößert und somit bei der nachfolgenden Verarbeitung zu einem Formteil oder Kern die Adhäsion des Binders am Kernsand verbessert ist.When they emerge from the enclosure, the core sand fragments obtained according to the invention are generally still so hot that they can be comminuted in a conventional grinder without additional heat. If the core sand fragments are present as a mixture with the filling material, separation takes place after grinding. This is then very simple because the grain size of the core sand obtained after grinding is much smaller than the grain size of the filling material. The grinder can be designed in such a way that it causes mechanical preconditioning of the core sand. Such preconditioning can, for example, consist in the fact that the surface roughness of the sand grains is increased by the contact of the core sand with the filling material granules and thus the adhesion of the binder to the core sand is improved during the subsequent processing into a molded part or core.

Der nach der Aufbereitung erhaltene Regenerat-Sand kann in an sich bekannter Weise mit Neusand gemischt werden.The regenerated sand obtained after processing can be mixed with new sand in a manner known per se.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Deren Figuren zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1
ein Ablaufdiagramm, dass den erfindungsgemäßen Prozess darstellt;
Fig. 2 - 8
einen Thermoreaktor in verschiedenen Phasen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils in einem Schnitt entlang seiner Längsachse;
Fig. 9
den zum Entnehmen des Gussteils geöffneten Thermoreaktor in einer den Figuren 2 - 8 entsprechenden Ansicht;
Fig. 10
eine Einrichtung zum Abkühlen eines Gussteils;
Fig. 11
das fertige Gussteil;
Fig. 12
einen Sammelbehälter des Thermoreaktors in einer den Figuren 2 - 8 entsprechenden Ansicht;
Fig. 13
ein Mahlwerk zum Regenieren von Kernsand in einem Schnitt quer zu seiner Längsachse;
Fig. 14
eine Gießform zum Gießen eines Gussteils in einer den Figuren 2 - 8 entsprechenden Ansicht;
Fig. 15
einen mit Füllgut gefüllten Vorratsbehälter in einer den Figuren 2 - 8 entsprechenden Ansicht.
The invention is explained in more detail below using a drawing showing an exemplary embodiment. Their figures each show schematically:
Fig. 1
a flowchart depicting the process according to the invention;
Fig. 2 - 8
a thermoreactor in different phases of carrying out the method according to the invention, each in a section along its longitudinal axis;
Fig. 9
the thermoreactor opened to remove the casting in one of the Figures 2 - 8 corresponding view;
Fig. 10
a device for cooling a casting;
Fig. 11
the finished casting;
Fig. 12
a collecting container of the thermoreactor in one Figures 2 - 8 corresponding view;
Fig. 13
a grinder for regenerating core sand in a section transverse to its longitudinal axis;
Fig. 14
a mold for casting a casting in a die Figures 2 - 8 corresponding view;
Fig. 15
a storage container filled with contents in one of the Figures 2 - 8 corresponding view.

In Fig. 1 ist als Diagramm der Kreislauf dargestellt, der sich bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt. Gestartet wird dabei mit Gießformteilen und -kernen aus Formstoff, der aus neuem, bisher ungebrauchtem Kernsand, z. B. Quarzsand, und einem konventionellen Binder, beispielsweise einem handelsüblichen Cold-Box-Binder, gemischt ist. Genauso wird neues Füllmaterial, beispielsweise keramisches Granulat mit einer mittleren Korngröße von 1,5 - 25 mm, eingesetzt, das für den ersten Einsatz auf die geforderte Mindesttemperatur, z. B. 500 °C, erwärmt werden muss, bevor es einsetzbar ist. Im weiteren können diese Ausgangsmaterialien im Kreislauf wiederverwendet werden, wie nachfolgend erläutert.In Fig. 1 The circuit that results from carrying out the method according to the invention is shown as a diagram. It starts with casting mold parts and cores made from molding material made from new, previously unused core sand, e.g. B. quartz sand, and a conventional binder, for example a commercially available cold box binder, is mixed. In the same way, new filling material, for example ceramic granules with an average grain size of 1.5 - 25 mm, is used, which for the first use is heated to the required minimum temperature, e.g. B. 500 °C, must be heated before it can be used. Furthermore, these starting materials can be reused in the cycle, as explained below.

Der in den Fig. 2 - 8 in verschiedenen Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellte Thermoreaktor T weist eine Siebplatte 1 auf, auf der eine zum Abgießen einer Eisengussschmelze vorbereitete Gießform 2 platziert ist. Die Gießform 2 ist für die gießtechnische Herstellung eines Gussteils G bestimmt, bei dem es sich im vorliegenden Beispiel um ein Zylinderkurbelgehäuse für einen Nutzfahrzeugverbrennungsmotor handelt.The one in the Fig. 2 - 8 Thermoreactor T shown in various phases of the method according to the invention has a sieve plate 1 on which a casting mold 2 prepared for pouring an iron casting melt is placed. The casting mold 2 is intended for the casting production of a casting G, which in the present example is a cylinder crankcase for a commercial vehicle internal combustion engine.

Die Gießform 2 ist in konventioneller Weise als Kernpaket aus einer Vielzahl von außen angeordneten äußeren Kernen oder Formteilen und innen liegend angeordneten Gießkernen zusammengesetzt. Zusätzlich kann die Gießform 2 aus Stahl oder anderen unzerstörbaren Materialien bestehende Bauteile umfassen. Dazu gehören beispielsweise Kühlkokillen und desgleichen, die in der Gießform 2 angeordnet werden, um durch eine beschleunigte Erstarrung der jeweils mit der Kühlkokille in Berührung kommenden Schmelze eine gerichtete Erstarrung des Gussteils G zu erzielen.The casting mold 2 is assembled in a conventional manner as a core package from a large number of outer cores or molded parts arranged on the outside and casting cores arranged on the inside. In addition, the mold 2 may include components made of steel or other indestructible materials. These include, for example, cooling molds and the like, which are arranged in the casting mold 2 in order to achieve a directed solidification of the casting G through accelerated solidification of the melt that comes into contact with the cooling mold.

Die Gießform 2 grenzt einen Formhohlraum 3 gegenüber der Umgebung U ab, in den die Eisengussschmelze abgegossen wird, um das Gussteil G zu bilden. Die Eisenschmelze strömt dabei über ein Anschnittsystem in den Formhohlraum 3, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.The casting mold 2 delimits a mold cavity 3 from the environment U, into which the iron casting melt is poured in order to form the casting G. The molten iron flows into the mold cavity 3 via a gate system, which is not shown here for the sake of clarity.

Die Kerne und Formteile der Gießform 2 sind in konventioneller Weise im Cold-Box-Verfahren aus einem konventionellen Formstoff hergestellt, bei dem es sich um eine Mischung aus einem handelsüblichen Kernsand, einem ebenso handelsüblichen organischen Binder und optional zugegebenen Zusatzstoffen handelt, die beispielsweise der besseren Benetzung der Körner des Kernsands durch den Binder dienen. Aus dem Formstoff werden die Gießkerne und Formteile der Gießform 2 geformt. Anschließend werden die erhaltenen Gießkerne und Formteile mit einem Reaktionsgas begast, um den Binder durch eine chemische Reaktion auszuhärten und dadurch den Kernen und Formteilen die notwendige Formsteifigkeit zu verleihen.The cores and molded parts of the casting mold 2 are manufactured in a conventional manner using the cold box process from a conventional molding material, which is a mixture of a commercially available core sand, an equally commercially available organic binder and optionally added additives, for example the better ones The binder serves to wet the grains of the core sand. The casting cores and molded parts of the casting mold 2 are formed from the molding material. The resulting casting cores and molded parts are then gassed with a reaction gas in order to harden the binder through a chemical reaction thereby giving the cores and molded parts the necessary dimensional rigidity.

Die Siebplatte 1 ist mit ihrem Rand auf einem umlaufenden Randabsatz 4 eines Sammelbehälters 5 abgestützt. In die umlaufende Aufstandfläche des Randabsatzes 4 ist ein Dichtelement 6 eingearbeitet.The sieve plate 1 is supported with its edge on a circumferential edge shoulder 4 of a collecting container 5. A sealing element 6 is incorporated into the circumferential contact area of the edge shoulder 4.

Nachdem die Gießform 2 auf der Siebplatte 1 positioniert ist, wird eine ebenfalls zu dem Thermoreaktor T gehörende Einhausung 7 auf den umlaufenden Randabsatz 4 des Sammelbehälters 5 gesetzt. Die Einhausung 7 ist nach Art einer Haube ausgebildet und ummantelt die Gießform 2 an ihren äußeren Umfangsflächen 8. Dabei weist der Umfang des von der Einhausung 7 umgrenzten Raums ein Übermaß gegenüber dem Umfang der Gießform 2 auf, so dass nach dem Aufsetzen der Einhausung 7 auf den Siebboden 1 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Gießform 2 und der Innenfläche 9 der Einhausung 7 ein Füllraum 10 gebildet ist. Mit ihrem dem Sammelbehälter 5 zugeordneten Rand sitzt die Einhausung auf dem Dichtelement 6, so dass hier ein dichter Abschluss des Füllraums 10 gegenüber der Umgebung U gewährleistet ist. Die Einhausung besteht aus einem thermisch isolierenden Material, das aus mehreren Schichten bestehen kann, von denen die eine Schicht die notwendige Formstabilität der Einhausung 7 und eine andere Schicht die thermische Isolierung gewährleistet. An ihrer Oberseite umgrenzt die Einhausung 7 eine große Öffnung 11, über die die Gießform 2 mit Eisengussschmelze und der Füllraum 10 mit Füllgut F gefüllt werden kann (Fig. 3).After the mold 2 has been positioned on the sieve plate 1, an enclosure 7, which also belongs to the thermoreactor T, is placed on the circumferential edge shoulder 4 of the collecting container 5. The housing 7 is designed in the manner of a hood and encases the mold 2 on its outer peripheral surfaces 8. The circumference of the space delimited by the housing 7 is oversized compared to the circumference of the casting mold 2, so that after the housing 7 has been placed on the sieve base 1 between the outer peripheral surface of the mold 2 and the inner surface 9 of the housing 7, a filling space 10 is formed. With its edge assigned to the collecting container 5, the housing sits on the sealing element 6, so that a tight seal of the filling space 10 with respect to the environment U is guaranteed. The enclosure consists of a thermally insulating material, which can consist of several layers, one layer of which ensures the necessary dimensional stability of the enclosure 7 and another layer ensures the thermal insulation. On its upper side, the housing 7 delimits a large opening 11, through which the casting mold 2 can be filled with cast iron melt and the filling space 10 with filling material F ( Fig. 3 ).

Zum Befüllen des Füllraums 10 mit einem als körniges Granulat ausgebildeten und auf eine Temperatur Tmin von mindestens 500 °C temperiertes Füllgut F wird ein Vorratsbehälter V über der Öffnung 11 positioniert, aus dem man anschließend das heiße Füllgut F über ein Verteilsystem 12 in den Füllraum 10 rieseln lässt (Fig. 4) .To fill the filling space 10 with a filling material F designed as a granular material and tempered to a temperature Tmin of at least 500 ° C, a storage container V is positioned above the opening 11, from which the hot filling material F is then fed into the filling space 10 via a distribution system 12 lets trickle down ( Fig. 4 ).

Wenn der Füllvorgang abgeschlossen ist, kann die in den Füllraum 10 gefüllte Füllgut-Packung erforderlichenfalls verdichtet werden. Anschließend wird ein Deckel 13 auf die Öffnung 11 gesetzt, der ebenfalls eine Öffnung 14 besitzt, über die die Eisengussschmelze in die Gießform 2 gefüllt werden kann (Fig. 5).When the filling process is completed, the filling material package filled into the filling space 10 can be compacted if necessary. A cover 13 is then placed on the opening 11, which also has an opening 14 through which the iron casting melt can be filled into the casting mold 2 ( Fig. 5 ).

Anschließend erfolgt der Abguss der Eisengussschmelze in die Gießform 2 (Fig. 6).The iron casting melt is then poured into the casting mold 2 ( Fig. 6 ).

Über einen im unteren Randbereich der Einhausung 7 eingeformten Gaseinlass 15 kann währenddessen sauerstoffhaltige Umgebungsluft in den Füllraum 10 eintreten. Ebenso wird Umgebungsluft, die über einen Zugang 16 in den Sammelbehälter 5 gelangt, durch den Siebboden 1 in den Füllraum 10 gesogen (Fig. 7).Meanwhile, oxygen-containing ambient air can enter the filling space 10 via a gas inlet 15 formed in the lower edge region of the housing 7. Likewise, ambient air, which enters the collecting container 5 via an access 16, is sucked through the sieve base 1 into the filling space 10 ( Fig. 7 ).

Die mit dem Abguss der Eisengussschmelze einsetzende gewollte Zerstörung der Gießform 2 und die damit einhergehende Entformung des Gussteils G läuft in zwei Phasen ab.The intentional destruction of the casting mold 2 that begins with the casting of the iron casting melt and the associated removal of the casting G from the mold takes place in two phases.

In der ersten Phase verdampft im Binder enthaltenes Lösemittel. Das aus der Gießform 2 austretende dampfförmige Lösemittel erreicht im Füllraum 10 eine Konzentration, bei der es selbsttätig zündet und abbrennt. Durch die dabei frei werdende Wärme wird das körnige, auf eine Temperatur Tmin von ca. 500 °C gebrachte Füllgut F über die Grenztemperatur TGrenz von 700 °C hinaus aufgeheizt, bis seine Temperatur die maximale Temperatur Tmax von annähernd 900 °C erreicht.In the first phase, the solvent contained in the binder evaporates. That emerging from the mold 2 Vaporous solvent reaches a concentration in the filling space 10 at which it automatically ignites and burns off. Due to the heat released, the granular filling material F, brought to a temperature Tmin of approximately 500 °C, is heated beyond the limit temperature Tlimit of 700 °C until its temperature reaches the maximum temperature Tmax of approximately 900 °C.

Wenn die Konzentration der aus der Gießform 2 ausdampfenden Binderbestandteile für eine eigenständige Verbrennung nicht mehr ausreicht, übernimmt das derart aufgeheizte Füllgut die Funktion eines Wärmespeichers, durch den die Temperatur der Gießform 2 und im Füllraum 10 auf einem oberhalb einer Temperatur TGrenz von 700 °C liegenden Niveau gehalten wird. Auf diese Weise hält die Verbrennung der aus der Gießform 2 austretenden Binderbestandteile und sonstigen potenziellen Schadstoffe an, bis kein Binder mehr aus der Gießform 2 ausdampft. Die dann möglicherweise immer noch aus der Gießform 2 austretenden dampfförmigen Stoffe werden durch die im Füllraum 10 herrschende hohe Temperatur oxidiert oder in anderer Weise unschädlich gemacht.If the concentration of the binder components evaporating from the mold 2 is no longer sufficient for independent combustion, the filling material heated in this way takes on the function of a heat storage, through which the temperature of the mold 2 and in the filling space 10 is above a temperature limit of 700 ° C level is maintained. In this way, the combustion of the binder components and other potential pollutants emerging from the mold 2 continues until no more binder evaporates from the mold 2. The vaporous substances that may then still emerge from the mold 2 are oxidized or otherwise rendered harmless by the high temperature prevailing in the filling space 10.

Ebenso tragen zur Vollständigkeit der Verbrennung der aus der Gießform 2 tretenden Gase die sauerstoffhaltigen, aus Umgebungsluft gebildeten Gasströme S1,S2 bei, die über den Gaseinlass 15 und den Siebboden 1 in den Füllraum 10 der Einhausung 7 gelangen.The oxygen-containing gas streams S1, S2, which are formed from ambient air and which reach the filling space 10 of the enclosure 7 via the gas inlet 15 and the sieve base 1, also contribute to the completeness of the combustion of the gases emerging from the casting mold 2.

Da die Schüttdichte des Füllguts F so niedrig ist, dass auch nach einer Verdichtung eine gute Gasdurchlässigkeit des im Füllraum 10 vorhandenen Füllgut-Pakets gewährleistet ist, ist eine gute Durchmischung der aus der Gießform 2 austretenden Gase mit dem Sauerstoff für seine Verbrennung bereitstellenden Gasströmen S1,S2 gewährleistet. Gleichzeitig stützt die Füllgut-Packung im Füllraum 10 die Gießform 2 an ihren Umfangsflächen und verhindert so ein Durchbrechen der Eisengussschmelze.Since the bulk density of the filling material F is so low that there is good gas permeability even after compression of the filling material package present in the filling space 10 is ensured, a good mixing of the gases emerging from the mold 2 with the gas streams S1, S2 providing oxygen for its combustion is ensured. At the same time, the filling material pack in the filling space 10 supports the casting mold 2 on its peripheral surfaces and thus prevents the iron casting melt from breaking through.

Das Durchströmen der aus der Gießform 2 austretenden Gase durch das Füllgut F bewirkt eine gute Durchmischung mit der zugeführten Gasströmung S1,S2, eine längere Verweilzeit und eine gute Reaktionsfähigkeit. Die Gießform 2 wird so sowohl durch die Verbrennung des Bindersystems und die durch das in die Gießform 2 gegossene Metall eingetragene Wärme, als auch durch das vorgeheizte Füllgut F aufgeheizt. In Folge dessen wird das die Formteile und Kerne der Gießform 2 zusammenhaltende Bindersystem nahezu vollständig zerstört. Die Formteile und Kerne zerfallen daraufhin in Bruchstücke B oder einzelne Sandkörner.The flow of the gases emerging from the casting mold 2 through the filling material F causes good mixing with the supplied gas flow S1, S2, a longer residence time and good reactivity. The casting mold 2 is heated both by the combustion of the binder system and the heat introduced by the metal poured into the casting mold 2, as well as by the preheated filling material F. As a result, the binder system holding the molded parts and cores of the mold 2 together is almost completely destroyed. The molded parts and cores then break down into fragments B or individual grains of sand.

Die Bruchstücke B und der lose Sand fällt durch den Siebboden 1 in den Sammelbehälter 5 und wird dort gesammelt. Abhängig vom Fortschritt der Zerstörung der Gießform 2 kann der Siebboden 1 dabei so geöffnet werden, dass auch Füllgut F in den Sammelbehälter 5 gelangt (Fig. 8).The fragments B and the loose sand fall through the sieve base 1 into the collecting container 5 and are collected there. Depending on the progress of the destruction of the mold 2, the sieve base 1 can be opened in such a way that filling material F also gets into the collecting container 5 ( Fig. 8 ).

Zur optimalen Verbrennung der aus der Gießform 2 ausgasenden Gase und für die Regenerierung des Kernsandes bereits in der Einhausung liegen die Temperaturen von Füllgut F und der im Füllraum 10 strömenden Gase optimalerweise jeweils deutlich über 700°C. Die Bedingungen im Thermoreaktor T sind dazu so gestaltet, dass der Regenerierprozess und die Abgasbehandlung unabhängig von Anlagenverfügbarkeiten eigenständig ablaufen. Bestimmende und eingestellte Größen sind die Starttemperatur des Füllstoffs F, die über den Gaseinlass 15 und den Zugang 16 zuströmenden sauerstoffhaltigen Gasströme S1,S2 und die Gießform 2 selbst.For optimal combustion of the gases escaping from the casting mold 2 and for the regeneration of the core sand, they are already in the enclosure Temperatures of the filling material F and the gases flowing in the filling space 10 are optimally well above 700 ° C. The conditions in the thermal reactor T are designed in such a way that the regeneration process and the exhaust gas treatment take place independently of system availability. Determining and set variables are the starting temperature of the filler F, the oxygen-containing gas streams S1, S2 flowing in via the gas inlet 15 and the access 16 and the casting mold 2 itself.

Der Fortschritt der Zerstörung der Gießform 2 und der Erstarrungsverlauf der in die Gießform 2 gegossenen Eisengussschmelze sind so aneinander angepasst, dass das Gussteil G ausreichend erstarrt ist, wenn der Zerfall der Gießform 2 einsetzt.The progress of the destruction of the casting mold 2 and the solidification process of the iron casting melt poured into the casting mold 2 are adapted to one another in such a way that the casting G has solidified sufficiently when the casting mold 2 begins to disintegrate.

Nachdem die Gießform 2 im Wesentlichen vollständig zerfallen ist, wird der Sammelbehälter 5 mit dem in ihm enthaltenen Formstoff-Füllgut-Gemisch von dem Siebboden 1 getrennt und die Einhausung 7 ebenfalls vom Siebboden 1 abgenommen. Das weitestgehend entsandete Gussteil G ist nun frei zugänglich und kann in einem hierzu vorgesehenen tunnelartigen Raum 17 kontrolliert abgekühlt werden (Fig. 10). Das Gussteil G hat aufgrund des Prozesses eine hohe Temperatur beim Entnehmen, bei dem die Austenit-Umwandlung noch nicht abgeschlossen ist und eine schnelle Abkühlung zu Eigenspannungen und damit zu Rissen führen würde. Aus diesem Grund wird das Gussteil G in einem Abkühltunnel 17 langsam entsprechend der Glühkurven beim Spannungsarmglühen abgekühlt. Die zugeführte Kühlluft wird so bemessen, dass das Abkühlprofil produktspezifisch erreicht wird.After the mold 2 has essentially completely disintegrated, the collecting container 5 with the molding material-filling material mixture contained in it is separated from the sieve base 1 and the housing 7 is also removed from the sieve base 1. The cast part G, which has been largely removed from sand, is now freely accessible and can be cooled in a controlled manner in a tunnel-like space 17 provided for this purpose ( Fig. 10 ). The casting G has a high temperature when removed due to the process in which the austenite transformation is not yet complete and rapid cooling would lead to internal stresses and thus cracks. For this reason, the casting G is slowly cooled in a cooling tunnel 17 according to the annealing curves during stress-relieving annealing. The The cooling air supplied is dimensioned so that the cooling profile is achieved in a product-specific manner.

Das im Sammelbehälter 5 enthaltene, nach wie vor heiße Gemisch aus Füllgut F, Kernsand und Bruchstücken B wird in einem Mahlwerk 18, bei dem es sich beispielsweise um ein Drehrohr handeln kann, intensiv vermischt und mit ausreichender Oxidationsluft versetzt, so dass möglicherweise noch vorhandene Binderreste nachverbrennen. In dieser Prozessstufe kann auch das Füllgut F von Kernsand getrennt werden und beides einer separaten Kühlung zugeführt werden. Eine solche Nachregenerierung gewährleistet die sichere Einhaltung einer vollständigen Verbrennung des Bindersystems und bereitet zusätzlich durch mechanische Reibung die Kernsandoberfläche für eine gute Adhäsion des Binders zur Wiederverwendung als Kernsand vor.The still hot mixture of filling material F, core sand and fragments B contained in the collecting container 5 is intensively mixed in a grinder 18, which can be a rotary tube, for example, and sufficient oxidation air is added so that any remaining binder residues may still be present afterburn. In this process stage, the filling material F can also be separated from the core sand and both can be fed to separate cooling. Such regeneration ensures that the binder system is completely burned and also prepares the core sand surface through mechanical friction for good adhesion of the binder for reuse as core sand.

Der erhaltene Kernsand wird nahezu auf Raumtemperatur herunter gekühlt und nach Fraktionstrennung einer erneuten Verarbeitung zu Gießformteilen oder Gießkernen für eine neue Gießform 2 zugeführt.The core sand obtained is cooled down to almost room temperature and, after fraction separation, is processed again into casting mold parts or casting cores for a new casting mold 2.

Das Füllgut F wird dagegen auf die vorgesehene Starttemperatur Tmin gekühlt und im Kreislauf zur erneuten Verfüllung des Füllraums 10 in den Vorratsbehälter V gefüllt.The filling material F, on the other hand, is cooled to the intended starting temperature Tmin and filled into the storage container V in the circuit for refilling the filling space 10.

Die Menge der in den Füllraum 10 als Gasströme S1,S2 geleiteten Verbrennungsluft wird über mechanisch einstellbare Klappen oder Schieber geregelt, mit denen sich die Öffnungsquerschnitte des Gaseintritts 15 und des Zugangs 16 verstellen lassen. Die jeweilige Einstellung kann zunächst über die stöchiometrisch benötigte Luftmenge zur Verbrennung des Bindersystems ermittelt und dann über Messungen von CO, NO x und O2 am hier durch die Öffnung 14 des Deckels 13 gebildeten Abgasauslass 19 feinjustiert werden, der in den Deckel 13 eingeformt ist und über den die im Füllraum 10 entstehenden Abgase aus der Einhausung 7 abgeführt werden.The amount of combustion air passed into the filling space 10 as gas streams S1, S2 is regulated via mechanically adjustable flaps or slides, with which the opening cross sections of the gas inlet 15 and of access 16 can be adjusted. The respective setting can first be determined via the stoichiometric amount of air required for combustion of the binder system and then fine-tuned via measurements of CO, NO through which the exhaust gases arising in the filling space 10 are removed from the housing 7.

Wie aus Fig. 16 hervorgeht, wird im Füllraum 10 unmittelbar nach dem Abguss durch das Verdampfen des Lösemittels aus dem Bindersystem der Gießform 2 und der sonstigen Ausdünstungen der Gießform 2 eine durch die Kurve KSchadstoff dargestellte hohe Schadstoffkonzentration erreicht, die selbst bei Raumtemperaturen eigenständig brennen würde. Die Grenze KGrenz, ab der bei Raumtemperatur eine Schadstoffkonzentration erreicht ist, die brennbar ist, ist in Fig. 16 durch die strichpunktierte Linie angegeben. Wegen der hohen Mindesttemperatur Tmin von 500 °C, die im Füllraum 10 durch das dort eingebrachte heiße Füllgut F herrscht, setzt die Verbrennung der in den Füllraum 10 aus der Gießform 2 gelangenden Gase jedoch schon bei einer deutlich niedrigeren Konzentration ein (s. Fig. 16).How out Fig. 16 As can be seen, a high pollutant concentration shown by the curve Kpollutant is reached in the filling space 10 immediately after casting due to the evaporation of the solvent from the binder system of the mold 2 and the other vapors from the mold 2, which would burn independently even at room temperatures. The limit Klimit, from which a pollutant concentration that is flammable is reached at room temperature, is in Fig. 16 indicated by the dash-dotted line. Because of the high minimum temperature Tmin of 500 ° C, which prevails in the filling space 10 due to the hot filling material F introduced there, the combustion of the gases entering the filling space 10 from the casting mold 2 begins at a significantly lower concentration (see Fig. Fig. 16 ).

Durch die Verbrennung innerhalb des Granulates in der Phase 1 heizt sich das Granulat auf und seine Temperatur TFüllgut überschreitet nach kurzer Zeit die Grenztemperatur TGrenz von 700 °C, bei der organische Stoffe bekanntermaßen bei ausreichend Sauerstoffgehalt selbständig oxidieren und somit verbrennen. Der Verlauf der Temperatur TFüllgut ist in Fig. 16 als gestrichelte Linie dargestellt.As a result of the combustion within the granulate in phase 1, the granulate heats up and its temperature T after a short time exceeds the limit temperature T limit of 700 ° C, at which organic substances are known to have sufficient oxygen content oxidize independently and thus burn. The course of the temperature of the filling material is in Fig. 16 shown as a dashed line.

Diese Phase ("Phase 1") intensiver Verbrennung des aus der Gießform 2 ausdampfenden Binders hält an, bis die Konzentration KSchadstoff der in den Füllraum 10 aus der Gießform 2 gelangenden, im Wesentlichen durch den verdampfenden Binder gebildeten brennbaren Gase so stark abnimmt, dass bei Raumtemperatur keine Verbrennung mehr stattfinden würde.This phase ("Phase 1") of intensive combustion of the binder evaporating from the mold 2 lasts until the concentration Kpollutant of the combustible gases entering the filling space 10 from the mold 2, essentially formed by the evaporating binder, decreases so much that at Combustion would no longer take place at room temperature.

Durch die hohe Füllguttemperatur von mehr als 700 ° C wird, wie zuvor beschrieben, diese Oxidation bzw. Verbrennung in der sich anschließenden Phase 2 dennoch fortgesetzt, wobei die dabei frei werdende Wärme ausreicht, die Temperatur des Füllguts 10 weiter zu steigern, bis die Maximaltemperatur Tmax erreicht ist. Bei dieser Temperatur verharrt das Füllgut 10, bis der Zersetzungsprozess der Gießform 2 soweit fortgeschritten ist, dass keine nennenswerten Ausgasungen mehr stattfinden, die Gießform 2 kleinteilig zerfällt und die Formstoffreste in den Behälter 5 fallen. Solange jedoch im Füllraum 10 Verbrennungsprozesse stattfinden, entsteht dabei immer noch so viel Wärme, dass das Füllgut F über eine ausreichend lange Zeitdauer in einem Bereich verbleibt, dessen Obergrenze die Temperatur Tmax und dessen Untergrenze die Temperatur TGrenz ist.Due to the high filling material temperature of more than 700 ° C, this oxidation or combustion continues in the subsequent phase 2, as described above, with the heat released thereby being sufficient to further increase the temperature of the filling material 10 until the maximum temperature Tmax is reached. The filling material 10 remains at this temperature until the decomposition process of the casting mold 2 has progressed to such an extent that no significant outgassing occurs anymore, the casting mold 2 disintegrates into small pieces and the molding material residues fall into the container 5. However, as long as combustion processes take place in the filling space 10, so much heat is still generated that the filling material F remains in a range for a sufficiently long period of time, the upper limit of which is the temperature Tmax and the lower limit of which is the temperature Tlimit.

Erfindungsgemäß wird somit durch die Wahl der Temperatur, mit der das Füllgut in den Füllraum 10 gefüllt wird, der Zeitpunkt, an dem die Grenztemperatur TGrenz von 700 °C überschritten wird, so festgelegt, dass dieser erreicht ist, bevor durch niedrige Schadstoffkonzentrationen KSchadstoff der Prozess der Verbrennung im Füllraum 10 nicht mehr zuverlässig mit der notwendigen Intensität stattfindet. Anschließend stellt das dann hoch erhitzte Füllgut F sicher, dass die Zersetzung und Restverbrennung der noch aus der Gießform 2 ausdampfenden Gase stattfindet, auch wenn die dazu im Füllraum vorhandene Konzentration an brennbaren Gasen für sich gesehen bei unterhalb der Temperatur TGrenz liegenden Temperaturen zu gering wäre.According to the invention, the choice of the temperature at which the filling material is filled into the filling space 10 determines the point in time at which the limit temperature Tlimit of 700 ° C is exceeded, determined so that this is reached before the process of combustion in the filling space 10 no longer takes place reliably with the necessary intensity due to low pollutant concentrations Kpollutant. The then highly heated filling material F then ensures that the decomposition and residual combustion of the gases still evaporating from the mold 2 takes place, even if the concentration of flammable gases present in the filling space would be too low in itself at temperatures below the temperature T limit.

Es konnte nachgewiesen werden, dass mit den in der Gießform 2 enthaltenen ausdampfenden und brennbaren Stoffen so viel chemische Energie für eine Verbrennung zur Verfügung steht, dass Füllguttemperaturen von weit über 1.000 °C erreicht werden könnten. In diesem Fall würde die Abkühlung des Abgusses aber weit hinausgezögert, so dass lange Verweilzeiten notwendig würden. Auch dies kann durch die Starttemperatur bestimmt werden, mit der das Füllgut F in den Füllraum 10 gefüllt wird. Ebenso kann ein zu starker Temperaturanstieg durch eine Erhöhung der dann als Kühlluft wirkenden Gasströme S1,S2 verhindert werden.It has been proven that with the evaporating and combustible substances contained in the mold 2, so much chemical energy is available for combustion that filling material temperatures of well over 1,000 °C could be achieved. In this case, the cooling of the casting would be delayed, so that long residence times would be necessary. This can also be determined by the starting temperature at which the filling material F is filled into the filling space 10. Likewise, an excessive rise in temperature can be prevented by increasing the gas flows S1, S2, which then act as cooling air.

Bei der Wahl des Füllguts F, bei dem es sich beispielsweise um Keramikfüllkörper handelt, wird darauf geachtet, dass die einzelnen Körner des Füllguts F eine hohe Druckfestigkeit besitzen, um die Druckkräfte beim Gießen aufzunehmen und im Umlauf den Abriebverlust so gering wie möglich zu halten. Ein weiteres Auswahlkriterium ist eine geringe Wärmekapazität in Kombination mit der Schüttdichte des Füllguts F, um aus Phase 1 so schnell wie möglich einen Temperaturanstieg über die 700 °C zu bekommen. Durch die Oxidation im Schüttgut, unter angepasster Verbrennungsluftzufuhr und relativ niedriger Temperatur, wird eine Stickoxidbildung weitgehend vermieden.When choosing the filling material F, which is, for example, ceramic filling bodies, care is taken to ensure that the individual grains of the filling material F have a high compressive strength in order to absorb the compressive forces during casting and to keep the abrasion loss as low as possible during circulation. Another selection criterion is a low heat capacity Combination with the bulk density of the filling material F in order to get a temperature rise above 700 °C from phase 1 as quickly as possible. Oxidation in the bulk material, with an adjusted supply of combustion air and a relatively low temperature, largely prevents the formation of nitrogen oxide.

Da die ausscheidenden Abgase erfindungsgemäß im Wesentlichen selbst in der ersten Phase die Füllgutschüttung aufheizen, ergibt sich ein Temperaturprofil innerhalb der Schüttung, welches die saubere Verbrennung sicherstellt. Die Verbrennungsluft folgt aufgrund der im Füllraum 10 entstehenden Wärmekonvektionsströmung einer vertikalen Richtung nach oben und die Ausgasung der Schadstoffe aus der Gießform 2 aufgrund der starken Dampfbildung in der ersten Phase einer horizontalen Richtung in das Füllgut-Paket hinein. Durch die Kreuzung der Gasströme innerhalb des Füllguts F wird eine gute Durchmischung gewährleistet.Since, according to the invention, the excreting exhaust gases essentially heat up the filling material bed even in the first phase, a temperature profile results within the bed which ensures clean combustion. The combustion air follows a vertical upward direction due to the heat convection flow arising in the filling space 10 and the outgassing of pollutants from the mold 2 follows a horizontal direction into the filling material package due to the strong steam formation in the first phase. The crossing of the gas streams within the filling material F ensures good mixing.

Im Bereich oberhalb der Gießform 2 sind die Gasströme dann gleichgerichtet und können im heißesten Bereich der Abgasführung im Verbrennungsraum zwischen Deckel 13 und Füllgut F vor dem Austritt aus dem Abgasauslass 19 oberhalb des Gießtrichters ausreichend nachverbrennen.In the area above the casting mold 2, the gas flows are then rectified and can burn sufficiently in the hottest area of the exhaust gas duct in the combustion chamber between the lid 13 and the filling material F before exiting the exhaust gas outlet 19 above the pouring funnel.

In einer Beispielrechnung sind auf Grundlage der in Tabelle 1 angegebenen Parameter und Stoffwerte für einen erfindungsgemäßen Prozess die durch die Abkühlung der Schmelze und die Verbrennung des Binders freigesetzte Wärmeenergie Qa sowie die für die Erwärmung des Füllguts sowie die Erwärmung des Kernsands der Gießform benötigte Wärmenergie Qb bestimmt worden.In an example calculation, based on the parameters and material values given in Table 1 for a process according to the invention, the thermal energy Qa released by the cooling of the melt and the combustion of the binder as well as that for heating the filling material as well as the heating of the core sand of the casting mold required thermal energy Qb was determined.

Dabei ist davon ausgegangen worden, dass als Schmelze eine Graugussschmelze in eine Gießform abgegossen wird, deren Formteile und -kerne im konventionellen Cold-Box-Verfahren aus Formstoff hergestellt sind, der aus konventionellem Kernsand, d. h. aus Quarzsand, und einem für diese Zwecke ebenso marktüblichen Binder besteht.It was assumed that the melt is a gray cast iron melt that is poured into a casting mold, the molded parts and cores of which are made in the conventional cold box process from molding material that is made from conventional core sand, i.e. H. consists of quartz sand and a binder that is also commercially available for these purposes.

Vereinfachend ist zudem unterstellt worden, dass das Gussmetall nach dem Gießen seine Wärme an die Gießform und das Füllgut abgibt und dass auch die dem verwendeten Binder innenwohnende chemische Energie in Form von Verbrennungswärme vollständig zum Aufheizen des Füllguts zur Verfügung steht.To simplify matters, it has also been assumed that the cast metal gives off its heat to the casting mold and the filling material after casting and that the chemical energy inherent in the binder used is also fully available in the form of combustion heat to heat up the filling material.

Die zum Erstarren der Schmelze abzuführende Schmelzenwärme Hfus errechnet sich dann gemäß der Formel Hfus = m Schmelze × hfus × 1 / 1000 MJ / kJ

Figure imgb0001
somit im vorliegenden Beispiel zu Hfus = 170 kg × 96 kJ / kg × 1 / 1000 MJ / kJ = 16,3 MJ .
Figure imgb0002
The heat of fusion Hfus to be dissipated to solidify the melt is then calculated according to the formula Hfus = m melt × hfus × 1 / 1000 MJ / kJ
Figure imgb0001
thus in the present example Hfus = 170 kg × 96 kJ / kg × 1 / 1000 MJ / kJ = 16.3 MJ .
Figure imgb0002

Die im Zuge ihrer Abkühlung aus der Schmelze frei werdende Wärmeenergie Qa1 errechnet sich dann gemäß der Formel Qa 1 = cp × Δ T × m × 1 / 1000 MJ / kJ Hfus

Figure imgb0003
im vorliegenden Beispiel mit Δ T = T 1 T 2 = 850 K 1500 K = 650 K
Figure imgb0004
zu Qa 1 = 950 J / kgK × 650 K × 170 kg × 1 / 1000 MJ / kJ 16,3 MJ
Figure imgb0005
Qa 1 = 121 MJ .
Figure imgb0006
The thermal energy Qa1 released from the melt as it cools is then calculated according to the formula Qa 1 = cp × Δ T × m × 1 / 1000 MJ / kJ Hfus
Figure imgb0003
in the present example Δ T = T 1 T 2 = 850 K 1500 K = 650 K
Figure imgb0004
to Qa 1 = 950 J / kgK × 650 K × 170 kg × 1 / 1000 MJ / kJ 16.3 MJ
Figure imgb0005
Qa 1 = 121 MJ .
Figure imgb0006

In entsprechender Rechnung ergibt sich die durch die Verbrennung des im Formstoff enthaltenen Binders freiwerdende Wärmenergie Qa2 nach der Formel Qa 2 = hi × m Binder × 1

Figure imgb0007
zu Qa 2 = 30 MJ / kg × 4 kg × 1 = 120 MJ .
Figure imgb0008
Correspondingly, the thermal energy Qa2 released by the combustion of the binder contained in the molding material is calculated according to the formula Qa 2 = Hi × m binder × 1
Figure imgb0007
to Qa 2 = 30 MJ / kg × 4 kg × 1 = 120 MJ .
Figure imgb0008

Die Summe der freiwerdenden Wärmeenergie Qa = Qa1 + Qa2 beträgt dann -241MJ.The sum of the heat energy released Qa = Qa1 + Qa2 is then -241MJ.

Die für die Erwärmung des Kernsands der Gießform von der Temperatur T1 auf die Temperatur T2 benötigte Wärmeenergie Qb1 errechnet sich nach der Formel Qb 1 = cp Kernsand × T 2 T 1 × m Kernsand

Figure imgb0009
zu Qb 1 = 835 J / kgK × 800 K 20 K × 255 kg = 166 MJ .
Figure imgb0010
The thermal energy Qb1 required to heat the core sand of the mold from the temperature T1 to the temperature T2 is calculated using the formula Qb 1 = cp core sand × T 2 T 1 × m core sand
Figure imgb0009
to Qb 1 = 835 J / kgK × 800 K 20 K × 255 kg = 166 MJ .
Figure imgb0010

Genauso berechnet sich die für die Erwärmung des Kernsands der Gießform von der Temperatur T1 auf die Temperatur T2 benötigte Wärmeenergie Qb2 nach der Formel Qb2 = cp Füllgut × T2 T1 × m Füllgut

Figure imgb0011
zu Qb2 = 754 J / kgK × 800 K 500 K × 125 kg = 28 MJ .
Figure imgb0012
In the same way, the thermal energy Qb2 required to heat the core sand of the mold from the temperature T1 to the temperature T2 is calculated using the formula Qb2 = cp filling material × T2 T1 × m filling material
Figure imgb0011
to Qb2 = 754 J / kgK × 800 K 500 K × 125 kg = 28 MJ .
Figure imgb0012

Der zum Aufheizen des zu Anfang noch auf Raumtemperatur von 20 °C befindlichen Kernsands der Gießform und des mit der Temperatur T1 von 500 °C eingefüllten Füllguts auf die Endtemperatur T2 von 800 °C benötigte Wärmebedarf Qb = Qb1 + Qb2 beträgt dann insgesamt Qb = 166 MJ + 28 MJ = 194 MJ .

Figure imgb0013
The total heat required to heat the core sand of the casting mold, which is initially at room temperature of 20 °C, and the filling material filled in at the temperature T1 of 500 °C to the final temperature T2 of 800 °C, is then Qb = Qb1 + Qb2 Qb = 166 MJ + 28 MJ = 194 MJ .
Figure imgb0013

Bei den in Tabelle 1 angegebenen Parametern ergibt sich demnach in Folge des Wärmeeintrags durch die Schmelze und die Verbrennung des aus der Gießform austretenden Binders ein zum Aufheizen des Füllguts F und zur Kompensation von Toleranzen und Verlusten zur Verfügung stehender Energieüberschuss von 47 MJ.With the parameters given in Table 1, as a result of the heat input by the melt and the combustion of the binder emerging from the mold, there is an excess energy of 47 MJ available for heating the filling material F and compensating for tolerances and losses.

Die in Tabelle 1 wiedergegebene Bestimmung einer beim Vergießen einer Grauguss-Eisengussschmelze erzielbare Energiebilanz zeigt, dass bei Verwendung von auf Basis eines konventionellen Bindersystems und unter Verwendung von Quarzsand hergestellten, ebenso konventionellen Formstoffen eine deutliche Überkapazität an Wärmeenergie vorhanden ist. Die zugeführten sauerstoffhaltigen Gasströme S1,S2 werden in dieser Betrachtung vernachlässigt, da ihr Einfluss energetisch sehr gering ist.The determination of the energy balance that can be achieved when casting a gray cast iron melt shown in Table 1 shows that when using conventional molding materials based on a conventional binder system and using quartz sand, there is a significant excess capacity of thermal energy. The supplied oxygen-containing gas streams S1, S2 are neglected in this consideration because their energetic influence is very small.

In Tabelle 2 sind für verschiedene Schüttgüter, die hinsichtlich ihrer Temperaturbeständigkeit grundsätzlich für die Verwendung als Füllgut in Frage kämen, die Schüttdichten Sd, die spezifischen Wärmekapazitäten cp und das Produkt P = Sd x cp angegeben. Es zeigt sich, dass beispielsweise Stahlkies zwar eine deutlich geringere spezifische Wärmekapazität cp besitzt als ein Keramikgranulat der hier genannten Art, jedoch eine deutlich zu hohe Schüttdichte aufweist, um die erfindungsgemäß vorgeschriebene Gasdurchlässigkeit der im Füllraum um die Gießform vorgesehenen Füllgutpackung zu gewährleisten.Table 2 shows the bulk densities Sd, the specific heat capacities cp and the product P = Sd x cp for various bulk materials that are generally suitable for use as filling materials in terms of their temperature resistance. It turns out that, for example, steel gravel has a significantly lower specific heat capacity cp than ceramic granules of the type mentioned here, but has a bulk density that is significantly too high to ensure the gas permeability of the filling material package provided in the filling space around the mold, as prescribed according to the invention.

BEZUGSZEICHENREFERENCE MARKS

11
SiebplatteSieve plate
22
GießformMold
33
FormhohlraumMold cavity
44
umlaufender Randabsatzcircumferential edge heel
55
Sammelbehältercollection container
66
DichtelementSealing element
77
Einhausung (Gehäuse)Enclosure (housing)
88th
Umfangsflächen der Gießform 2Circumferential surfaces of the mold 2
99
Innenfläche der Einhausung 7Inner surface of the enclosure 7
1010
Füllraumfilling space
1111
Öffnung der EinhausungOpening the enclosure
1212
VerteilsystemDistribution system
1313
DeckelLid
1414
Öffnung des Deckels 13Opening the lid 13
1515
GaseinlassGas inlet
1616
ZugangAccess
1717
AbkühltunnelCooling tunnel
1818
Mahlwerkgrinder
1919
Abgasauslassexhaust outlet
Bb
BruchstückeFragments
FF
Füllgutfilling material
GG
Gussteilscasting
S1,S2S1,S2
sauerstoffhaltige Gasströmeoxygen-containing gas streams
TT
ThermoreaktorThermoreactor
UU
UmgebungVicinity
Vv
Vorratsbehälterstorage container
Tabelle 1Table 1 Stoffwert / ParameterMaterial value / parameters Füllgutfilling material Kernsandcore sand GussmetallCast metal Binderbinder EinheitUnit Keramik-GranulatCeramic granules QuarzsandQuartz sand GraugussGray cast iron Cold-Box-BinderCold box binder SchmelzenthalpieEnthalpy of fusion hfushfus 9696 kJ/kgkJ/kg Wärmekapazität bei 800 °CHeat capacity at 800°C cpcp 754754 835835 950950 J/kg/KJ/kg/K Heizwertcalorific value hiHi 3030 MJ/kgMJ/kg MasseDimensions mm 125125 255255 170170 44 kgkg EingangstemperaturInput temperature T1T1 500500 2020 15001500 °C°C AusgangstemperaturInitial temperature T2T2 800800 800800 850850 °C°C Tabelle 2Table 2 Füllgutfilling material Schüttdichte Sd [kg/dm3]Bulk density Sd [kg/dm 3 ] Spezifische Wärmekapazität cp [J/kgK]Specific heat capacity cp [J/kgK] P = Sd x cpP = Sd x cp KeramikCeramics 0,610.61 754754 460460 Stahlkiessteel gravel 4,204.20 470470 1.9741,974 QuarzsandQuartz sand 1,401.40 835835 1.1691,169

Claims (15)

  1. Method for casting castings (G), in which a molten metal is poured into a casting mold which encloses a cavity (3) forming the casting to be produced, wherein the casting mold (2) consists as a lost mold of one or more casting mold parts or -cores which are formed from a molding material consisting of a core sand, a binder and optionally one or more additives for adjusting certain properties of the molding material, comprising the following working steps:
    - providing the casting mold (2);
    - enclosing the casting mold (2) in a housing (7), forming a filling space (10) between at least one inner surface section (9) of the housing (7) and an associated outer surface section (8) of the casting mold (2);
    - filling the filling space (10) with a free-flowing filling material (F);
    - pouring the molten metal into the casting mold (2),
    - wherein the casting mold (2) begins to radiate heat as the molten metal is poured in, as a result of the heat input caused by the hot molten metal, and
    - wherein as a result of the heat input caused by the molten metal, the binder of the molding material begins to evaporate and combust, so that it loses its effect and the casting mold (2) breaks up into fragments (B),
    characterized in that
    the filling material (F) filled into the filling space (10) has such a low bulk density that a gas stream (S1, S2) can flow through the filling material package formed there from the filling material (F) after the filling space (10) has been filled, and in that the filling material (F) has a minimum temperature (Tmin) when the filling space (10) is filled, starting from which the temperature of the filling material (F) rises by process heat, which is generated by the heat radiated by the casting mold (2) and by the heat released during the combustion of the binder, to above a limit temperature (TGrenz) at which the binder evaporating from the casting mold (2) and coming into contact with the filling material (F) ignites and its combustion begins.
  2. Method according to claim 1, characterized in that the product P of bulk density Sd and specific heat capacity cp is at most 1 kJ/dm3K.
  3. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bulk density Sd is at maximum 4 kg/dm3.
  4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the filling material (F) has a specific heat capacity cp of at maximum 1 kJ/kgK.
  5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the filling material (F) is formed from granules having an average diameter of 1.5 - 100 mm.
  6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the filling material (F) during filling of the filling space (10) is at least 500 °C.
  7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the limit temperature (TGrenz) is 700 °C.
  8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the enclosure has a gas inlet (15) and an exhaust gas outlet (19) and in that the filling material (F) contained in the filling space (10) is flowed through at least temporarily and in sections by an oxygen-containing gas stream (S1, S2).
  9. Method according to claim 7, characterized in that the gas stream (S1, S2) is heated to a temperature above room temperature.
  10. Method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the gas stream (S1, S2) is controlled as a function of the exhaust gas volume stream emerging from the exhaust gas outlet (19).
  11. Method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that an exhaust gas measurement is carried out at the exhaust gas outlet (19) and in that the gas stream (S1, S2) is controlled as a function of the result of this measurement.
  12. Method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that a partial stream of the combustion gases emerging from the exhaust gas outlet (19) is mixed with the oxygen-containing gas stream (S1, S2) and the resulting mixture is passed into the housing (7).
  13. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (7) is equipped with a catalyst device for decomposing pollutants contained in the combustion products of the binder.
  14. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting mold (2) is placed on a sieve bottom (1), and in that the fragments (B) of the casting mold (2) and the filling material (F) trickle together through the sieve bottom (1), are collected, processed and separated from each other after processing.
  15. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the casting (G) undergoes a heat treatment after the break-up of the casting mold (2), in which it is cooled in a controlled manner in accordance with a specific cooling curve.
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