DE19631788A1 - Anordnung zur thermischen Aufbereitung von Formsand aus dem Vollformgießverfahren - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kreislaufgeführten Formsand aus dem Vollformgießverfahren mit Hilfe eines im Sandkreislaufsystem integrierten Ofenaggregats so aufzubereiten, daß der Formsand verwendungsfähig bleibt.

Das Vollformgießverfahren findet zunehmend Verbreitung bei der Serienherstellung anspruchsvoller Gußteile mit komplizierten, dünnwandigen Geometrien, die sich durch hohe Maßhaltigkeit und geringen Nachbearbeitungsbedarf auszeichnen.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Sandgußverfahren, bei denen zur Ausbildung einer Hohlform tongebundene Formsande in Kombination mit meist kunstharz- oder wasserglasgebundenen Sandkernen zum Einsatz kommen, wird bei der Serienfertigung nach dem Vollformgießverfahren als Formstoff ungebundener Quarzsand eingesetzt. Die Form selbst wird durch ein brennbares, aus geschäumtem Kunststoff hergestelltes und mit einem mineralischen Überzug versehenes Modell in einem formsandgefüllten Gießbehälter ausgebildet. Beim Eingießen der Metallschmelze verbrennt das Kunststoffmodell, wobei die Schmelze unmittelbar den dabei entstehenden Formraum ausfüllt.

Aufgrund der speziellen sauerstoffarmen Reaktionsbedingungen im formsandgefüllten Gießbehälter wird das Kunststoffmaterial des Modells nicht vollständig verbrannt; es entstehen zunächst gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen, die in die Formsandschüttung entweichen und dort zum Teil kondensieren.

Um den ungebundenen Sand für weitere Einformvorgänge verwenden zu können, muß dieser nach dem Auskippen des Gießbehälters gesichtet und/oder gesiebt und gekühlt werden. Diese Aufbereitungsschritte erfolgen in einer Sichtungs- und/oder Siebeinrichtung und einem Sandkühler, die beide in das Sandkreislaufsystem der Gießanlage integriert sind.

Ein Problem dieser Kreislaufführung des Formsandes stellt sich dadurch dar, daß ein Teil der beim Abgießvorgang entstehenden Kondensate organischer Zersetzungs­ produkte des Kunststoffmodells auch nach den genannten Aufbereitungsschritten auf der Oberfläche der Sandkörner verbleibt, wobei, insbesondere beim Gießen von Leichtmetallen, die im Vergleich mit Eisenwerkstoffen bei niedrigerer Schmelztemperatur verarbeitet werden, der Gehalt an organischen Kondensaten im Formsandkreislauf ständig zunimmt, und schon Kondensatanteile von wenigen Tausendsteln der Formsandmasse meist durch klebriges Verhalten zu Störungen beim Einformen der Gießmodelle und damit zu Gußfehlern führen.

Die Aufrechterhaltung der Verwendbarkeit des im Sandkreislaufsystem umlaufenden Formsandes setzt deshalb voraus, daß dessen Gehalt an organischen Kondensaten begrenzt wird.

Bekannte Verfahren lösen dieses Problem so, daß ein Teil des Formsandes aus dem Sandkreislaufsystem ausgeschleust und entsorgt wird. Dadurch entstehen Umweltbelastungen durch die Deponierung des Altsandes sowie auch zusätzlicher Verbrauch von Rohstoffen.

Bekannt ist auch, daß ein Teil des Formsandes aus dem Sandkreislauf ausgeschleust und danach in eigenständigen thermischen Regenerierungsanlagen wie diese zur Regenerierung kunstharzgebundener Gießereialtsande gebräuchlich sind, behandelt und anschließend gereinigt dem Sandkreislaufsystem wieder zugeführt wird. Dabei ist es allerdings nötig, das Sandkreislaufsystem der Gießanlage mit der eigenständigen thermischen Regenerierungsanlage über Sandsilos für behandelten und unbehandelten Formsand zu verknüpfen. Weiterhin muß der aus der thermischen Regenerierung auslaufende heiße Formsand vor dem Einbringen in die Sandsilos gekühlt werden. Ebenfalls erforderlich sind Sandfördereinrichtungen zwischen dem Sandsystem der Gießanlage und der eigenständigen thermischen Regenerie­ rungsanlage, meist auch separate Einrichtungen zur Abluftentsorgung. Insgesamt erfordert diese Lösung einen erheblichen anlagentechnischen Aufwand, verbunden mit zusätzlichem mechanischen Verschleiß des Formsandes durch die Fördervorgänge zwischen Sandkreislaufsystem der Gießanlage und der thermischen Regenerierungs­ anlage und der steten Gefahr granulometrischer Veränderungen des Formsandes durch Entmischungsvorgänge beim Fördern und Silieren.

Die Erfindung bezweckt eine apparatetechnisch einfache, betriebssichere, platz- und energiesparende Anordnung zu schaffen, bei der kondensatbehafteter Formsand, unter Nutzung von im Sandkreislaufsystem ohnehin erforderliche Sichtungs- und/oder Siebeinrichtung und Sand kühler, so behandelt wird, daß die Verwendbarkeit der im Sandkreislauf umlaufenden Formsandmenge, auch ohne daß diese ausgetauscht oder Teilmengen davon entnommen werden müssen, aufrecht erhalten bleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Formsand nach dem Auskippen aus dem Gießbehälter zunächst vorzugsweise über die Sichtungs- und/oder Siebeinrichtung des Sandkreislaufsystem in einen Mengenteiler geführt und dort ein zweckmäßigerweise variierbarer Anteil des Formsandes in ein Ofenaggregat abgezweigt wird, in dem unter Zufuhr von Wärme die anhaftenden Kondensate vergast und/oder verbrannt werden. Der heiße, gereinigte Formsand aus dem Ofenaggregat wird danach in den Sandkühler des Sandkreislaufsystems eingebracht und gemeinsam mit dem unbehandelten Formsandteilstrom gekühlt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß, statt umweltbelastender Deponierung oder apparatetechnisch aufwendiger Reinigung von ausgeschleustem Formsand in eigenständigen thermischen Regenerierungsanlagen, der zur Begrenzung des Kondensatgehaltes erforderliche Anteil an Formsand unmittelbar im Sandkreislaufsystem der Gießanlage aufbereitet werden kann. Dabei können Sieb- und/oder Sichtungseinrichtung und Sandkühler, die für den thermischen Aufbereitungsprozeß und die Formsandkreislaufführung gleichermaßen benötigt werden, für beide Verfahren gemeinsam genutzt werden. Hinzu kommt, daß in den thermischen Aufbereitungsprozeß die aus dem Gießprozeß stammende Restwärme des Formsandes energiesparend eingebracht, werden kann. Da keine Sandsilos für die Verknüpfung von Sandkreislaufsystem und Ofenaggregat erforderlich sind, kann durch Veränderung der zum Ofenaggregat abgezweigten Teilmenge unmittelbar auf Veränderungen der beim Gießprozeß anfallenden Kondensatmengen reagiert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt.

Der noch heiße, jedoch von Metallteilen in der Sichtungs- und/oder Siebeinrichtung 1 befreite Formsand läuft über den Mengenteiler 2 in freiem Gefälle in die Einlauföffnung des Ofenaggregates 3, hier dargestellt als Wirbelschichtofen. Nach der thermischen Behandlung im Ofenaggregat läuft der von organischen Kondensaten befreite Formsand, ebenfalls im freien Gefälle, in den Sandkühler 4 des Sandkreislaufsystems und wird dort, zusammen mit dem direkt aus der Sichtungs- und/oder Siebeinrichtung 1 einlaufenden, unbehandelten Formsand auf Verwendungstemperatur heruntergekühlt.

Claims (4)

1. Anordnung zur thermischen Aufbereitung von Formsand aus dem Vollformgieß­ verfahren durch Vergasen und/oder Verbrennen der an den Sandkörnern anhaftenden organischen Kondensate mittels Wärmezufuhr in einem Ofenaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß der kondensatbelastete Formsand nach dem Auskippen aus dem Gießbehälter zunächst vorzugsweise über die Sichtungs- und/oder Siebeinrichtung des Sandkreislaufsystems in einen Mengenteiler geführt, und daß ein zweckmäßigerweise variierbarer Anteil des Formsandes in ein Ofenaggregat abgezweigt wird, in dem unter Zufuhr von Wärme die anhaftenden Kondensate vergast und/oder verbrannt werden, wonach der heiße, gereinigte Formsand aus dem Ofenaggregat in den Sandkühler des Sandkreislaufsystems eingebracht und gemeinsam mit dem unbehandelten Formsandteilstrom gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Formsandmenge nach dem Auskippen aus dem Gießbehälter in ein Ofenaggregat einleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand vor dem Einlauf und/oder nach dem Auslauf aus dem Ofenaggregat zwischengepuffert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofenaggregat diskontinuierlich und/oder chargenweise mit Formsand befüllt und/oder entleert wird.