DE3342975C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von tongebundenen Gießerei- Formsanden, denen bei und nach dem Entleeren der Form Feinstanteile (Schlämmstoffe) entzogen werden, indem dem aufzubereitenden Alt-Formsand Feinstanteile wieder zugeführt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-Z Gießerei 70 (1983) Nr. 3 vom 7.2.1983, Seite 77-83 bekanntgeworden.

Tongebundener Formsand ist der am häufigsten verwendete Formstoff für die Herstellung von Metallguß. Tongebundener Gießereisand setzt sich in der Regel aus Quarzsand, Bindeton (Bentonit), Glanzkohlenstoffbildner (Kohlenstaub) und Wasser zusammen. Je nach Einsatzfall können kleinere Additivmengen dieser Grundmischung zugegeben werden. Der Formsand wird nach dem Abgießen vom Gußstück getrennt und zur Wiederaufbereitung zurückgeführt. Bei der Wiederaufbereitung werden Neusand (zum Ausgleich der Verluste), sowie Bindeton und Glanzkohlenstoffbildner (als Ersatz für die thermisch gebrannten bzw. ausgebrannten Bestandteile) und Wasser zugegeben. Der so wieder aufbereitete Formsand muß je nach Einsatzfall bestimmte Ansprüche in Bezug auf Festigkeiten, Gasdurchlässigkeit und Verdichtbarkeit bzw. Verformbakeit erfüllen. An letztere werden insbesondere beim Einsatz vollautomatischer Formmaschinen erhöhte Ansprüche gestellt.

Die Formsandmischung setzt sich aus Bestandteilen unterschiedlicher Korngröße zusammen. Der Feinstanteil unter 0,02 mm Korngröße, der in der Fachsprache als Schlämmstoff bezeichnet wird, hat einen besonderen Einfluß auf die Verdichtbarkeit des Formsandes. Schwankungen im Schlammstoffanteil sind aus diesem Grund unerwünscht.

Der Gehalt an Schlämmstoff variiert jedoch in Abhängigkeit vom Gießprogramm. Die thermische Belastung des Formsandes (Sand : Guß-Verhältnis), der Anteil der Kerne in der Form und andere Parameter beeinflussen den Schlämmstoffgehalt des Formsandes.

Nachdem die meisten Gießereien mehrere Formanlagen haben, die aus der gleichen Sandaufbereitung mit Formsand versorgt werden, bzw. auf ein und derselben Formanlage, häufig in kurzen Abständen wechselnd, unterschiedliche Gußstücke erzeugt werden, ist die unerwünschte Schwankung des Schlämmstoffgehaltes nicht zu vermeiden.

Um schädliche Einflüsse durch die Schwankungen des Schlämmstoffgehaltes zu reduzieren oder zu vermeiden, werden üblicherweise in kurzen Abständen Laborproben des Formsandes entnommen und die dabei ermittelten Werte für Korrekturen der Formsandzusammensetzung benutzt. Als Korrekturmaßnahme steht im allgemeinen nur die Veränderung der Neusandzugabe zur Verfügung. Die Neusandzugabe wiederum kann nicht ohne Rücksicht auf andere Einflüsse verändert werden. Bei vielen Gußstücken besteht ein derart hoher Kernanteil, daß dieser den Bedarf an Neusand bereits vollkommen deckt, so daß eine zusätzliche Neusandzugabe nicht mehr erwünscht ist. Bei Zugabe von Neusand liegt diese meist in der Größenordnung von etwa 1% der Formsandmenge, so daß der entstehende Korrektureffekt außerordentlich gering ist bzw. erst nach mehreren Durchläufen, d. h. nach längerer Zeit spürbar wird.

Es sind bereits Überlegungen angestellt worden, Gießereisandaufbereitungsanlagen automatisch zu regeln und die Feuchtigkeit sowie die Verdichtbarkeit des Gießereisandes zu messen. Man hat hierzu beim Auftragen der Verdichtbarkeit über dem Feuchtigkeitsgehalt Eichgeraden vorgesehen und die automatische Steuerung anhand dieser Geraden vorgenommen, wobei die Verschiebung der Eichgeraden auf einen vorgegebenen Toleranzbereich beschränkt ist. Beim Überschreiten der Toleranzgrenze muß die Sandzusammensetzung geändert werden. Den wesentlichen Einfluß auf das Verhältnis "Verdichtbarkeit : Feuchte" hat dabei der Schlämmstoffgehalt. Zur Korrektur der Sandzusammensetzung wird wiederum Neusand zugegeben, wie oben bereits beschrieben, und hier ergeben sich Steuerungsgrenzen, weil bei großem Kernanteil die Zugabe von Neusand nicht mehr erwünscht ist.

Es ist auch durch die eingangs zitierte DE-Z bekannt, daß durch Einsatz von Entstaubungs­ anlagen in modernen Sandaufbereitungsanlagen und insbesondere durch den Einsatz von Verdunstungskühleinrichtungen dem Formsand während der Rückführung zur Wiederaufbereitung ein erheblicher Anteil an Feinstoffen, die im wesentlichen aus Schlämmstoffen bestehen, entzogen wird. Diese Feinstoffe werden durch Zyklone und Filter aus der Absaug- bzw. Kühlluft abgeschieden. Es genügt nun aber keineswegs, diese abgesaugten Feinstoffe direkt nach der Kühlanlage dem Formsand wieder aufzugeben, weil die vorstehend erwähnten Änderungen der Sandqualität und insbesondere des Schlämmstoffanteils je nach dem Gießprogramm damit nicht behoben sind.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung eines Verfahrens der eingangs bezeichneten Art zur realzeitgetreuen und feinfühligen Änderung des Schlämmstoffgehaltes des Formsandes derart, daß ein konstanter Schlämmstoffgehalt erreichbar ist, auch wenn der Altsand mit starken Schwankungen des Schlämmstoffgehaltes belastet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß zur Konstanthaltung des Schlämmstoffgehaltes dem Alt-Formsand auf der Altsandstrecke gezielt Feinstanteile in einer Menge entzogen werden, die so bestimmt ist, daß der Formsand mit Sicherheit einen Unterschuß an Schlämmstoffen aufweist, und daß die für die Konstanthaltung fehlenden Feinstanteile genau dosiert in Abhängigkeit laufender manueller oder automatischer Sandprüfungen zugegeben werden.

Weder die technische Problemstellung noch deren Lösung ist aus der eingangs zitierten DE-Z zu entnehmen, noch sind Hinweise in dieser Richtung für den Fachmann ableitbar. Diese DE-Z bezieht sich (lediglich) auf die Rückführung von Stäuben und Schlämmen aus den Entstaubungs­ anlagen von Gießereien in den Formsandkreislauf. Diese Feinstanteile können jedoch nur in dem Maße zurückgeführt werden, wie sie aus dem Sandkreislauf entnommen werden. Das Entnehmen geschieht dabei nicht gezielt (mengenmäßig), sondern nur im Rahmen der Wirkung der üblichen Entstaubungsanlagen einer Formsandaufbereitung, also ungerichtet. Bei Vorliegen entsprechender Betriebsbedingungen kann es passieren, daß dem Formsandkreislauf sehr wenig, oder, im Extremfall, gar kein Staub entnommen wird, so daß im bekannten Fall eine gezielte Rückführung grundsätzlich nicht möglich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen wird jedoch dem Alt-Formsand gezielt eine gewisse Feinstoffmenge entzogen, so daß mit Sicherheit ein Unterschuß an Feinstoff im Formsand entsteht. Die Erkenntnis, die der Erfindung insoweit zugrunde lag, war, daß es zur Regelung einer konstanten Formsandzusammensetzung nicht nur erforderlich ist, Unterschuß auszugleichen sondern auch Überschuß abzubauen. Aus diesem Grunde ist eine gezielte Entnahme von Feinstoffen eine Voraussetzung für eine Regelung in zwei Richtungen. Erst mit dieser Maßnahme ist es letztlich möglich geworden, aus einer kontrollierten "Entsorgungs­ maßnahme" eine automatisch gesteuerte Überwachung und Regelung der Zusammensetzung eines Formstoffkreislaufes zu gestalten.

Dementsprechend wird im Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens der Feinstoff nicht einfach entsprechend seinem Anfall wieder quasi wahllos zurückgeführt. Die Rückführung erfolgt vielmehr dosiert in Abhängigkeit von Meßwerten aus einer laufenden Sandprüfung. Zwar ist aus der DE-Z das Problem bekannt, bei der Rückführung eine zu große Anreicherung zu vermeiden, jedoch bezieht sich diese Aussage konkret nur auf die "Verschleißstoffe". Das neue Verfahren nach der Erfindung kann man sowohl im Zusammenhang mit der bisher üblichen Labormessung des Schlämmstoffgehaltes aber auch bei automatischer Ermittlung des Schlämmstoffgehaltes des Formsandes einsetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren sorgt dabei mit Vorteil dafür, daß nicht der gesamte abgeschiedene Feinstoffanteil in den Zyklonen und Filtern sondern dieser nur in solcher Menge wieder zurückgeführt wird, wie zur Konstanthaltung des Schlämmstoffgehaltes im Formsand erforderlich ist. Die abgeschiedenen Feinstoffe werden über ein regelbares Dosiergerät dem Formsand in der jeweils benötigten Menge zugeführt. Die erforderliche Zugabemenge wird entweder im Labor oder durch die erwähnte automatische Messung ermittelt.

Durch das neue Verfahren gemäß der Erfindung können mit Vorteil Gießereien aus der gleichen Sandaufbereitung mehrere Formanlagen mit Formsand versorgen, wenngleich unterschiedliche Gießprogramme gefahren werden, z. B. Gußstücke mit glatten und solche mit groben Oberflächen. Stets kann man einen konstanten Schlämmstoffgehalt herbeiführen und diesen kurzfristig und feinfühlig ändern.

Zweckmäßig ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn die Entnahme der Feinstanteile über die Kühlluft einer Verdunstungskühleinrichtung erfolgt. Hier kann das erfindungsgemäße Verfahren bei bereits vorhandenen Einrichtungen ohne Investitionsaufwand angesetzt werden.

Bei großen Anlageleistungen bzw. bei großer Entfernung zwischen Kühlanlage und Meßstelle des Schlämmstoffgehaltes ist es ferner gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn eine Teilmenge der entnommenen Feinstoffe als konstante Grundmenge zugegeben wird, während die Restmenge geregelt zudosiert wird. Mit anderen Worten wird an der Entnahmestelle der Feinstoffe, z. B. der Kühlanlage, konstant eine gewisse Grundmenge in den Altsand zurückgeführt. Die Differenzmenge wird in der Nähe der Meßstelle in Abhängigkeit des Meßergebnisses geregelt wieder zugegeben. Es bietet sich hierbei an, den Feinstoff wie die übrigen Zugabekomponenten über die Dosieranlage an der Sandmischanlage zuzugeben. Es besteht an dieser Stelle der Vorteil, daß bei modernen Anlagen Dosierrechner eingesetzt werden, welche die Verarbeitung der Meßwerte erleichtern.

Durch diese Aufteilung einer Grundmenge und einer Restmenge vereinfacht sich auch die Steuerung und Förderung der Feinstoffe, weil der Weg von der Abscheideeinrichtung für die Feinstoffe bis zur Dosiereinrichtung oder dem dieser vorgeschalteten Silo für die Feinstoffe häufig lang ist. Die kleine Restmenge läßt sich auch einfacher bunkern.

Die Erfindung ist vorteilhaft weiter dadurch ausgestaltet, daß die Zugabe der Korrekturmenge über die Dosieranlage an der Formsandaufbereitung erfolgt. Beim Transport des Sandes von der Kühlanlage bis zur Mischerstation können einschließlich Zwischenlagerung mehrere Stunden vergehen. Es ist deshalb besser, wenn durch die vorstehend genannte Maßnahme der Regelbefehl von der Prüfeinrichtung näher an die Prüfstelle herangelegt wird, weil man dadurch eine bessere Treffsicherheit hat. Der Regelbefehl wird deshalb zweckmäßig direkt an die Dosieranlage an der Formsandaufbereitung gegeben. Der korrigierte Sand steht dann der Mischeinrichtung sehr bald zur Verfügung, während im anderen Fall ein Sand über die Feinstoffentnahmestelle korrigiert würde, so daß die Korrektur an der Meßstelle erst zeitversetzt wirksam würde.

Bei Einsatz von Rechnern in der Dosieranlage besteht auch die Möglichkeit, den Kernanteil und das "Sand : Guß-Verhältnis" des jeweiligen Produktionsprogramms zu speichern, so daß die Zugabe an Neusand und Bindemittel automatisch in Abhängigkeit des Gießprogramms und die Schlämmstoffzugabe wiederum in Abhängigkeit der Neusand- und Bindemittelzugabe geregelt werden kann.

Vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ferner, wenn der zeitweise überschüssige Feinstanteil bis zur Wiederverwendung in Silos gelagert wird. Da hat man diesen vorübergehend nicht benötigten Feinstoff zu einem anderen Zeitpunkt verfügbar, bei welchem ein größerer Schlämmstoff-Unterschuß besteht.

Das Silo für die Feinstoffe kann wahlweise an der Entnahmestelle, an der Zugabestelle oder an jeder beliebigen Stelle im Gießereibetrieb angeordnet werden, weil der Transport der Feinstoffe durch eine einfache pneumatische Förderanlage problemlos möglich ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Kreislauf einer Metallgießerei mit tongebundenem Formsand unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 den gleichen Kreislauf einer anderen Ausführungsform mit automatischem Prüfgerät.

Der von der vorhergehenden Benutzung zurückkehrende Altsand 1 wird unter Zugabe der Zusätze 2-4 (Wasser 2, Neusand 3, Feinstoffe 3A, Bentonit und Kohlenstaub 4), die in einer Dosierung 5 gesteuert werden, dem Mischer 6 aufgegeben.

Der gemischte Sand wird in einer Formmaschine 7 geformt. Je nach der Gestalt des Gußstückes werden in die noch offene Form Kerne zur Bildung von Hohlräumen im Gußstück eingelegt. Die geschlossene Form wird auf der Gießstrecke 8 mit Metall ausge­ gossen. Das erstarrte Gußstück wird auf der Aus­ schlagstelle 9 vom Formsand getrennt und zur wei­ teren Bearbeitung geleitet. Der ausgeschlagene Formsand wird durch Metallabscheider, Siebe usw. auf der Altsandstrecke 10 von Fremdstoffen und Knollen gereinigt. Der gereinigte Sand wird in einem Verdunstungskühler 11 auf die gewünschte Temperatur gekühlt. Die durch die Kühlluft mitge­ rissenen Feinstoffe werden in einem Abscheider 12 abgeschieden und über ein Zuteilgerät 13 dem Sand­ strom nach dem Kühler wieder aufgegeben. Die Ab­ luft 14 wird mit oder ohne Nachreinigung abge­ führt.

Von den im Abscheider 12 abgeschiedenen Feinstof­ fen wird gemäß Fig. 1 ein Teilstrom über das erwähnte Zuteilgerät 13 dem Sandstrom nach dem Kühler 11 wieder zugeführt. Eine Restmenge 13A der Fein­ stoffe wird jedoch zur Dosieranlage 5 geführt, die durch ein zusätzliches Silo für die Feinstoffe 3A erweitert ist.

Man sieht aus der Ausführungsform der Fig. 1, daß dem Formsand bei und nach dem Entleeren der Form auf der Altsandstrecke 10, d. h. unter anderem auch im Kühler 11, ein so hoher Feinstanteil ent­ zogen wird, daß der Formsand vor der Zugabestelle durch das Zuteilgerät 13 mit Sicherheit einen Unterschuß an Schlämmstoff aufweist. Die nun feh­ lenden Schlämmstoffanteile können dann in Abhän­ gigkeit der durchgeführten Sandprüfung genau dosiert zugegeben werden. Diese feine und schnelle Dosierung gelingt besonders gut, weil die entnom­ menen Feinstanteile in eine Grundmenge 13 und eine Restmenge 13A aufgeteilt werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 wird der Einsatz eines automatischen Prüfgerätes für die Ermittlung des Schlämmstoffgehaltes und die Verarbeitung von Meßwerten über einen Rechner schematisch dargestellt.

Der Kreislauf des fertiggemischten Sandes zur Formma­ schine 7, über die Gießstrecke 8, die Ausschlagstelle 9 und die Reinigungsstrecke 10 sind in Fig. 2 nicht dar­ gestellt, denn sie entsprechen genau der Ausführungsform in Fig. 1.

Ein automatisches Prüfgerät für die Ermittlung des Schlämmstoffgehaltes 5A speist seine Meßwerte in einen Rechner 5B. Der Rechner korrigiert in Abhängigkeit der eingegebenen Meßergebnisse die Dosierung der Grundmenge von Feinstoffen 13 durch das regelbare Dosiergerät 13B sowie die Korrekturmenge der Feinstoffe 3A über die Do­ sieranlage 5.

Durch die Regelung der Grundmenge 13 wird sichergestellt, daß die Dosierung der Korrekturmenge 3A in einer solchen Größenordnung liegt, wie sie für die Auslegung der Dosier­ anlage 5 erforderlich ist.

Bei einer zusätzlichen Eingabe der Kernsandmenge 14 und des Sand : Guß-Verhältnisses 15 kann über den Rechner auch die Neusandmenge 3 und die Bindemittelmenge 4 und in Ab­ hängigkeit davon die Feinstoffmenge 3A gesteuert werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Wiederaufbereiten von tongebundenen Gießerei-Formsanden, denen bei und nach dem Entleeren der Form Feinstanteile (Schlämmstoffe) entzogen werden, indem dem aufzubereitenden Alt-Formsand Feinstanteile wieder zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung des Schlämmstoffgehaltes dem Alt-Formsand auf der Altsandstrecke gezielt Feinstanteile in einer Menge entzogen werden, die so bestimmt ist, daß der Formsand mit Sicherheit einen Unterschuß an Schlämmstoffen aufweist, und daß die für die Konstanthaltung fehlenden Feinstanteile genau dosiert in Abhängigkeit laufender manueller oder automatischer Sandprüfungen zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme der Feinstanteile über die Kühlluft einer Verdunstungskühleinrichtung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge der entnommenen Feinstoffe als konstan­ te Grundmenge zugegeben wird, während die Restmenge ge­ regelt zudosiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zugabe der Korrekturmenge über die Dosieranlage an der Formsandaufbereitung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zeitweise überschüssige Feinst­ anteil bis zur Wiederverwendung in Silos gelagert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in die Form eingelegte Kernmenge und das Sand : Guß-Verhältnis dieser Form über einen Rechner zur Bestimmung der Neusand- und Additivzugabe und davon abhängig der Feinststoffzugabe benutzt wird.