DE102005012721B4

DE102005012721B4 - Chargieranlage und Verfahren zum Einschmelzen von Metall-Masseln

Info

Publication number: DE102005012721B4
Application number: DE102005012721.5A
Authority: DE
Inventors: Hermann Brocker; Michael Klapp; Karsten Bätzing; Friedrich Naumann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-03-19
Filing date: 2005-03-19
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2025-03-20
Also published as: DE102005012721A1

Abstract

Chargieranlage zum Schmelzen von Metall-Masseln (10), insbesondere von Magnesium-Masseln, mit zumindest einer Schmelzwanne (22), einem Wannendeckel mit einer Öffnung zum Einbringen der Masseln (10) in die Schmelzwanne (22) und einem Förderer (12) zum Zuführen der Masseln (10) zur Öffnung, wobei in der Öffnung ein Chargierschacht (14) angeordnet ist, der mit seinem unteren Ende in die Schmelze (27) der gefüllten Schmelzwanne (22) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Förderer (12) eine Hebevorrichtung (18) aufweist, mittels der die Masseln (10) aufnehmbar und in den Chargierschacht (14) einbringbar sind,
- der Chargierschacht (14) vertikal zur Schmelzwanne (22) angeordnet ist, und
- oberhalb des Bodens der Schmelzwanne (22) im oder unter dem vertikalen Chargierschacht (14) ein horizontal verlaufendes Gitter (16) angeordnet ist, sodass eine von der Hebevorrichtung (18) in den vertikalen Chargierschacht (14) eingebrachte und freigegebene Massel (10) in die Schmelze (27) fällt und auf das Gitter (16) sinkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Chargieranlage für Metall-Masseln, insbesondere für Magnesium-Masseln, sowie ein Verfahren zum Einschmelzen von Metall-Masseln in einer Chargieranlage.
Chargieranlagen sind Öfen zum Einschmelzen von Metallen, insbesondere von Metallmasseln, die zur Weiterverarbeitung, beispielsweise in einer Gießerei, geschmolzen werden müssen. Unter Masseln werden dabei Barren eines Metalls oder einer Metalllegierung verstanden.
Die Masseln werden bei bisherigen vom Anmelder verwendeten Anlagen direkt von zumeist einer Vorwärmung zu einem Schmelzofen transportiert und auf eine Ofenklappe geschoben. Beim zeitgesteuerten Öffnen der Ofenklappe fallen die Masseln durch die Schmelze auf den Boden des Schmelzofens.
Nachteilig bei dieser Art der Einschmelzung der Metall- oder Magnesium-Masseln ist jedoch, dass die Masseln, die sich am Boden des Ofens absetzen, dort Kältepolen erzeugen, was zu Seigerungen und einer erhöhten Schlammbildung führt. Des weiteren weist der Schmelzofen zum Einführen der Masseln eine große Klappe auf. Beim Öffnen der Klappe gelangt Luft in die Anlage und es bildet sich durch Oxidation Schlamm und Schlacke und es kommt zu einem erhöhten Verbrauch von Schutzgas. Die Schlamm- und Schlackebildung führt zu einem hohen Anteil an Ausschussmaterial, führt zu häufigen Wartungszeiten und damit Stillstandszeiten der Anlage, zu kurzen Standzeiten und längeren Schmelzzeiten, was sich nachteilig auf die Kosten auswirkt.
Die nächstliegende DE 198 45 528 A1 beschreibt einen gekapselten und mit Schutzgas beaufschlagbaren Dosierofen. Bei der in 2 gezeigten Variante wird das masselförmige Legierungsmaterial (1) über eine teilweise in die Schmelze eintauchende Auflageschiene (14) in das Schmelzebad (10) geführt. Eine Vorschubeinrichtung (3) schiebt die Masseln (1) auf der Auflageschiene (14) in die Schmelzzone an der Badoberfläche (15).
Zum Stand der Technik wird ferner hingewiesen auf die DE 197 47 002 A1 , DE 44 39 214 A1 , DE 195 41 150 C2 , EP 1 228 251 B1 , DE 102 56 513 A1 und DE 39 08 265 A1 .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Chargieranlage und ein Verfahren zum Einschmelzen von Metallmasseln, insbesondere Magnesium-Masseln, bereitzustellen, welche die vorstehend genannten Nachteile verringern und ein kontrolliertes Einbringen und Aufschmelzen der Metallmasseln ermöglichen. Insbesondere soll die Bildung von Schlacke verringert, der Verbrauch von Schutzgas reduziert und die Homogenität der Schmelze erhöht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 11 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäßen Chargieranlage zum Schmelzen von Masseln, insbesondere von Magnesium-Masseln, umfasst zumindest eine Schmelzwanne, einen Wannendeckel mit einer Öffnung, in welcher ein Chargierschacht angeordnet ist, der mit dem unteren Ende in die gefüllte Schmelzwanne eintaucht, zum Einbringen der Masseln in die Schmelzwanne sowie einen Förderer zum Zuführen der Metall-Masseln zur Öffnung.
Der Chargierschacht ragt durch den im Wesentlichen luftdicht verschließbaren Wannendeckel der Schmelzwanne, sodass die Schmelzwanne, also der Ofenbereich verschlossen ist und Schutzgas in die Schmelzwanne geleitet werden kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht dabei ebenso einen luftdichten Verschluss der Schmelzwanne während des Einbringens der Masseln in die Schmelzwanne. Das Einbringen der Masseln durch den Chargierschacht führt zu einer Verminderung des Schutzgas-Verbrauchs, da der Leitwert für austretendes Gas stark reduziert wird und zu deutlich verringerter Schlamm- und Schlackebildung, da die Schmelzwanne permanent luftdicht verschlossen bleibt.
Der Förderer dient zumeist der Streckenförderung und transportiert die Masseln zur Schmelzwanne, wo die Masseln eingeschmolzen werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Masseln bereits auf dem Förderer vorgewärmt werden, da ein Vorwärmen der Masseln zu einer Verminderung der Bildung von Kältepolen zur Folge hat und somit die Schlammbildung vermindert wird. Dazu ist in einer Ausgestaltungsform der Chargieranlage eine Heizvorrichtung zum Vorwärmen der Masseln vorgesehen.
Der Förderer weist eine Hebevorrichtung auf, welche zur Aufnahme und zum Absetzen einer oder mehrerer Masseln dient.
Das Einbringen der Masseln mit einer Hebevorrichtung über den Chargierschacht ermöglicht ein kontrolliertes Einbringen der Masseln in die Schmelzwanne und verhindert Metallspritzer, welche zur Verunreinigung der Anlage führen können. Zudem wird durch das kontrollierte Einbringen mittels der Hebevorrichtung erreicht, dass durch eine unregelmäßige Zuführung der Masseln entstehende Kältepole verringert werden.
Die Erfindung sieht vor, dass in der Schmelzwanne oberhalb des Bodens im oder unterhalb des Chargierschachtes zumindest abschnittsweise ein im Wesentliches horizontal verlaufendes Gitter angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiges Gitter das Absetzen der Masseln am Boden der Schmelzwanne und dadurch die Bildung von Kältepolen verhindert. Derartige Kältepole haben Seigerung und Schlammbildung zur Folge und sind daher unerwünscht. Die Masseln werden auf dem Gitter außerdem von unten von heißer Schmelze umströmt und so wesentlich schneller aufgeschmolzen.
Dabei hat sich auch gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn das Gitter am unteren Ende des Chargierschachtes angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht ein Einbringen der Masseln, ohne dass diese mit hoher Geschwindigkeit in die Schmelze fallen und Spritzer erzeugt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung vor, dass der Chargierschacht unter der Oberfläche der Schmelze bei gefüllter Schmelzwanne zumindest eine, bevorzugt mehrere seitliche Strömungsöffnungen aufweist. Durch die Öffnungen kann beispielsweise eine Strömung erzeugt werden, die von unten durch das Gitter in den Chargierschacht gerichtet ist, da die durch das Gitter einströmende Schmelze durch die Öffnungen an der Seite des Chargierschachtes austreten kann. Dabei gelangen die Masseln langsam unter die Schmelzoberfläche und werden dort durch die vorhandene Schmelzströmung kontrolliert geschmolzen.
Ferner sieht die Erfindung vor, dass die Chargieranlage vorzugsweise eine automatische Steuerungsvorrichtung aufweist, über die der Förderer und/oder die Hebevorrichtung steuerbar sind. Die Steuerung kann hierbei über einen Computer, Mikrochip oder sonstige Einrichtungen erfolgen, die ein Steuern solcher Anlagen ermöglicht.
Dabei ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass es sich bei der Steuerungsvorrichtung um eine zeitgesteuerte Steuerungsvorrichtung handelt. Hierdurch wird ermöglicht, dass jeweils nur eine Massel in die Schmelzwanne gelangt und das Einschmelzen kontrolliert und langsam erfolgen kann. Es wird so beispielsweise ermöglicht jeweils erst dann eine neue Massel zuzuführen, wenn die vorherige bereits eingeschmolzen ist.
Der Förderer umfasst vorzugsweise einen Rollenförderer, Bandförderer oder Schwerkraftförderer, mit welchen die Masseln direkt in den Chargierschacht befördert werden können oder bis zur Hebeeinrichtung des Förderers bewegt werden können.
Die Erfindung sieht vorzugsweise ferner vor, dass die Hebevorrichtung eine Klemme, eine Zange oder einen Greifer umfasst, mittels derer die Masseln auf einfache Weise vom Rollen-, Band- oder Schwerkraftförderer aufgenommen werden und in den Chargierschacht eingebracht werden.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn die Schmelzwanne zumindest einen Rührer aufweist. Dieser Rührer trägt dazu bei, dass die Masseln schneller eingeschmolzen werden, sich weniger Kältepole ausbilden und weniger Schlackebildung erfolgt.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Einschmelzen von Masseln in einer erfindungsgemäßen Chargieranlage bereit, bei welchem die Masseln über einen Förderer zur Schmelzwanne transportiert werden, mittels einer Hebevorrichtung aufgenommen werden und anschließend mittels der Hebevorrichtung in die-Schmelzwanne eingebracht werden. Dabei werden die Masseln von der Hebevorrichtung durch einen Chargierschacht, welcher in die Schmelze hineinragt, in die Schmelzwanne eingebracht.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht ein Einbringen der Masseln in die Schmelzwanne, ohne dass die Masseln mit hoher Geschwindigkeit in das Schmelzbad fallen und Metallspritzer entstehen, die zu Verunreinigungen führen.
Die Erfindung sieht vor, dass die Masseln auf ein Gitter sinken. Die Masseln sinken so nicht auf den Schmelzwannenboden, sondern bleiben auf dem Gitter liegen. Hierbei hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn in der Schmelzwanne mittels eines Rührers eine von unten durch das Gitter und/oder den Chargierschacht aufsteigende Strömung erzeugt wird.
Dadurch wird ein gleichmäßiges Aufschmelzen der Masseln ermöglicht und die Bildung von Kältepolen verhindert. Ein derartiges Verfahren zum Einschmelzen von Masseln führt dazu, dass die Masseln kontrolliert geschmolzen werden, die Schlammpartikeln der Schmelze sich stark verringern, das Ausschussmaterial reduziert wird und längere Standzeiten der Dosierröhre und der Schmelzwanne ermöglicht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche oder ähnliche Teile.
Es zeigen in schematischer Darstellung:

1 eine Chargieranlage mit optimierten Chargierschacht,
2 eine Chargieranlage mit einfachem Chargierschacht und Hebevorrichtung

1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Chargieranlage mit einem vorteilhaft ausgestaltetem Chargierschacht. Zu sehen ist die Schmelzwanne 22, in der die Masseln 10 eingeschmolzen werden. Dabei werden die Masseln 10 über einen Förderer 12 zur Schmelzwanne 22 transportiert. Während oder vor dem Transport werden die Masseln 10 bereits vorgewärmt (nicht dargestellt). Die vorgewärmten Masseln 10 werden vom Förderer 12, der hier als Bandförderer ausgebildet ist, mittels einer Hebevorrichtung 18 in den Chargierschacht 14 eingebracht. Die in den Chargierschacht 14 eingeführte Massel 10 wird von der Hebevorrichtung 18 (siehe 2) freigegeben und fällt in die Schmelze 27. In der Schmelze sinkt die Massel 10 auf ein Gitter 16, welches unterhalb des unteren Endes des Chargierschachtes 14 angeordnet ist. Der Chargierschacht 14 ist derart angeordnet, dass dieser mit seinem unteren Ende in die Schmelze eintaucht. Ferner weist der Chargierschacht 14 an dem Teil, der in die Schmelze ragt, seitliche Öffnungen 20 auf, durch die eine Strömung seitlich aus- oder eintreten kann.
Die auf dem Gitter 16 liegende Massel 10 wird nun auf Grund der Schmelzströmung, welche mittels eines Rührers 24, der sich zwischen dem Chargierschacht 14 und der Absaugeinrichtung 26 befindet, verstärkt oder erzeugt wird, schneller eingeschmolzen.
Ist die Massel 10 auf dem Gitter 16 vollständig geschmolzen, kann die nächste Massel 10 mittels der Hebevorrichtung 18 vom Förderer 12 genommen und wie oben beschrieben in den Chargierschacht 14 und somit in die Schmelze eingebracht werden. Hierbei ist es auch denkbar, dass die nächste Massel 10 bereits der Schmelze zugeführt wird, bevor die vorherige Massel 10 gänzlich geschmolzen ist.
Die Chargieranlage weist ferner eine Absaugvorrichtung 26 auf, die ebenfalls mit einem Ende in die Schmelze eintaucht und mit welcher die Schmelze aus der Schmelzwanne 22 entnommen und beispielsweise einer Gießerei zur direkten Weiterverarbeitung zugeführt wird.
2 zeigt eine Chargieranlage mit einer als Greifer ausgebildeten Hebevorrichtung 18. Die Masseln 10 werden mittels eines Förderers 12 antransportiert. Die Hebevorrichtung 18 greift die Massel, die sich noch auf dem Förderer 12 befindet und befördert die Massel 10 in Richtung des Chargierschachtes 14, der in die Wanne 22 reinragt. Die Hebvorrichtung lässt die Massel 10 in oder oberhalb des Chargierschachtes 14 los, so dass die Massel 10 durch den Chargierschacht 14 hindurch in die Schmelzwanne 22 gelangen kann und dort dann eingeschmolzen wird. Mittels der Hebevorrichtung 18 kann nun eine weitere Massel 10 von dem Förderer 12 genommen werden und in die Schmelzwanne 22 über die Chargierschacht 14 eingebracht werden.

Claims

Chargieranlage zum Schmelzen von Metall-Masseln (10), insbesondere von Magnesium-Masseln, mit zumindest einer Schmelzwanne (22), einem Wannendeckel mit einer Öffnung zum Einbringen der Masseln (10) in die Schmelzwanne (22) und einem Förderer (12) zum Zuführen der Masseln (10) zur Öffnung, wobei in der Öffnung ein Chargierschacht (14) angeordnet ist, der mit seinem unteren Ende in die Schmelze (27) der gefüllten Schmelzwanne (22) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass - der Förderer (12) eine Hebevorrichtung (18) aufweist, mittels der die Masseln (10) aufnehmbar und in den Chargierschacht (14) einbringbar sind, - der Chargierschacht (14) vertikal zur Schmelzwanne (22) angeordnet ist, und - oberhalb des Bodens der Schmelzwanne (22) im oder unter dem vertikalen Chargierschacht (14) ein horizontal verlaufendes Gitter (16) angeordnet ist, sodass eine von der Hebevorrichtung (18) in den vertikalen Chargierschacht (14) eingebrachte und freigegebene Massel (10) in die Schmelze (27) fällt und auf das Gitter (16) sinkt.
Chargieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (12) eine Hebevorrichtung (18) aufweist, mittels der die Masseln (10) aufnehmbar und senkrecht in den Chargierschacht (14) einbringbar sind.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargieranlage eine Heizvorrichtung zur Vorwärmung der Masseln (10) aufweist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chargierschacht (14) an seinem unteren Ende mehrere seitlich angeordnete Strömungsöffnungen (20) aufweist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargieranlage eine automatische Steuerungsvorrichtung aufweist, über die der Förderer (12) und/oder die Hebevorrichtung (18) steuerbar sind.
Chargieranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eine zeitgesteuerte Steuerungsvorrichtung ist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (12) einen Rollenförderer, Bandförderer oder Schwerkraftförderer aufweist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung (18) eine Klemme, eine Zange oder einen Greifer umfasst.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzwanne (22) zumindest einen Rührer (24) aufweist.
Chargieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargieranlage eine Absaugvorrichtung (26) zum Absaugen der Schmelze (27) aufweist.
Verfahren zum Einschmelzen von Metall-Masseln (10), insbesondere von Magnesium-Masseln, in einer Chargieranlage gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Zuführen der Masseln (10) zur Schmelzwanne (22) über den Förderer (12), - Aufnehmen der Masseln (10) mittels der Hebevorrichtung (18) und Einbringen der Masseln (10) in die Schmelzwanne (22) durch den vertikalen Chargierschacht (14), der mit dem unteren Ende in die gefüllte Schmelzwanne (22) eintaucht, wobei die Masseln (10) beim Einbringen auf das Gitter (16) sinken.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schmelzwanne (22) mittels eines Rührers (24) eine von unten durch den Chargierschacht (14) aufsteigende Strömung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Chargierschacht (14) eine nach außen gerichtete Strömung durch im Chargierschacht (14) angeordnete Öffnungen (20) erzeugt wird.