DE102012100015B3 - Metallschmelzvorrichtung und Verfahren zum Schmelzen von Metall - Google Patents
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Abstract
Eine Metallschmelzvorrichtung umfasst einen Heizofen (10), einen Schmelzofen (20), der auf dem Heizofen (10) angeordnet ist, ein Hochfrequenz-Regenerativsystem (HRS) (30), eine Rohmaterialzuführvorrichtung (40, 40A) und eine Schmelzmaterialzuführvorrichtung (52, 52A), die auf dem Schmelzofen angeordnet (20) ist. Das HRS erhitzt und recycelt die hoch erhitzte Luft in dem Heizofen (10) und führt die hoch erhitzte Luft zu der Vorheizschnecke (42, 42A), um die Metallmaterialien darin vorzuheizen. Deshalb ist die Zeit, um die Metallmaterialien von fest nach flüssig zu schmelzen, erheblich verkürzt. Ferner läuft eine Folge von Prozessen zum Vorheizen, Schmelzen der Metallmaterialien und Injizieren der geschmolzenen Materialien stetig, zeitsparend und sicher ab und kann kontinuierlich fortgeführt werden.
Description
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallschmelzvorrichtung und ein Verfahren zum Schmelzen von Metall, bei dem die Metallmaterialien mit Hitze von der Metallschmelzvorrichtung vor dem eigentlichen Erhitzen und Schmelzen der Metallmaterialien vorgeheizt werden.
- 2. Beschreibung des Standes der Technik
- Ein aus der
DE 69 622 143 T2 bekanntes konventionelles Verfahren zum Schmelzen von Metall ist es, die Metallmaterialien, wie beispielsweise Metallwaren, Metallklumpen, Metallabfälle und ähnliches, in einen Ofen zu tun und zu erhitzen, bis sie geschmolzen sind. Dann werden die geschmolzenen Metallmaterialien in Hohlräume von Gussformen eingespritzt, um spezifische Formen auszubilden. - Bevor jedoch die Metallmaterialien, insbesondere Metallbarren und Metallklumpen, in dem Ofen erhitzt werden, haben die Metallmaterialien eine gewöhnliche Temperatur, so dass das Schmelzen der Metallmaterialien eine lange Zeit benötigt. Des Weiteren muss das Gießen der geschmolzenen Materialien mit hoher Temperatur aus dem Ofen heraus unabhängig davon, ob es manuell oder durch automatische Mittel geschieht, sehr vorsichtig erfolgen, um Unfälle zu vermeiden. Wenn die geschmolzenen Materialien gegossen werden, muss ferner der Vorgang des Erhitzens und Schmelzens der Metallmaterialien gestoppt werden, so dass die Bediener nicht in der Lage sind, weitere Metallmaterialien in den Ofen hinein zu tun. Das konventionelle Verfahren zum Schmelzen von Metall ist unstet und ist zeitaufwändig und arbeitsintensiv.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Metallschmelzvorrichtung und ein Verfahren zum Schmelzen von Metall bereitzustellen. Die Metallschmelzvorrichtung umfasst einen Heizofen, einen Schmelzofen, der auf dem Heizofen angeordnet ist, ein Hochfrequenz-Regenerativsystem (high-cycle regenerative system HRS), eine Rohmaterial zuführende Vorrichtung und eine Schmelzmaterial zuführende Vorrichtung, die auf dem Schmelzofen angeordnet ist.
- Das HRS erhitzt und recycelt Luft mit hoher Temperatur aus dem Heizofen und führt die Luft mit hoher Temperatur zu einer Vorheizschnecke, um die Metallmaterialien in der Vorheizschnecke vorzuheizen. Deshalb ist die Zeit, um die Metallmaterialien von fest nach flüssig zu schmelzen, erheblich verkürzt. Ferner läuft eine Folge von Prozessen zum Vorheizen der Metallmaterialien in der Rohmaterialzuführeinrichtung, Schmelzen der Metallmaterialien im Schmelzofen und Injizieren der geschmolzenen Materialien stetig, zeitsparend und sicher ab und kann kontinuierlich weitergehen.
- BEI DEN ZEICHNUNGEN IST:
-
1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Metallschmelzvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung, -
2 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Metallschmelzvorrichtung entsprechend vorliegender Erfindung und -
3 eine schematische Ansicht der Metallschmelzvorrichtung aus2 von oben. - Mit Verweis auf
1 und2 umfasst eine Metallschmelzvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung einen Heizofen10 , ein Schmelzofen20 , ein Hochfrequenz-Regenerativsystem (HRS)30 , eine Rohmaterialzuführvorrichtung40 ,40A , ein Rührwerk51 und eine Schmelzmaterialzuführvorrichtung52 ,52A . - Der Heizofen umfasst einen Heizraum
11 , der in dem Heizofen10 ausgebildet ist. - Der Schmelzofen
20 ist auf dem Heizofen10 angebracht und umfasst einen Ofenkörper21 , zwei hitzebeständige Platten23 und eine Abdeckung22 ,22A . Der Ofenkörper21 ist in dem Heizraum11 angebracht und umfasst eine obere Öffnung. Die hitzebeständigen Platten23 sind separat in dem Ofenkörper21 angebracht und teilen den Ofenkörper21 in eine Schmelzzone211 , eine Rührzone212 und eine Zuführzone213 . Jede hitzebeständige Platte23 umfasst eine Vielzahl an Durchgangslöchern231 . Die Rührzone212 steht in Verbindung mit der Schmelzzone211 . Die Zuführzone213 steht direkt in Verbindung mit der Rührzone212 und über die Rührzone212 indirekt mit der Schmelzzone211 . Die Abdeckung22 ,22A ist auf der oberen Öffnung des Ofenkörpers21 angebracht und verschließt den Ofenkörper21 . - Das HRS
30 umfasst einen regenerativen Heizraum31 , ein Paar Brenner35 , ein paar regenerative Wärmetauschereinheiten33 und einen Luftkanal32 . Der regenerative Heizraum31 steht in Verbindung mit dem Heizraum11 . Das Paar Brenner35 ist in dem regenerativen Heizraum31 angeordnet und heizt den Heizraum11 und den Schmelzofen20 abwechselnd. Das Paar regenerative Wärmetauschereinheiten33 ist jeweils auf dem Paar Brenner35 angebracht. Wenn ein Brenner35 den Heizraum11 erhitzt, tritt Luft mit hoher Temperatur in den Heizraum11 durch den anderen Brenner35 hindurch aus und überträgt die Hitze auf eine entsprechende regenerative Wärmetauschereinheit33 , so dass die Heizfähigkeiten der Brenner35 verbessert ist. - Der Luftkanal
32 des HRS30 umfasst einen Einlass und einen Auslass. Der Einlass des Luftkanals32 des HRS30 ist mit dem Paar Brenner35 verbunden und kommuniziertmit diesen und führt die Luft mit hoher Temperatur um das Paar regenerativer Wärmetauschereinheiten33 in den Luftkanal32 hinein. Der Auslass des Luftkanals32 des HRS30 erstreckt sich aus dem regenerativen Raum31 heraus. - Mit Verweis auf
3 umfasst das HRS30 bevorzugt ferner ein Umschaltventil34A . Das Umschaltventil34A ist ein Vierwegeventil und umfasst einen Einlass342A , einen Auslass343A und zwei Passagen344A ,345A . Der Auslass343A des Gehäuses ist mit dem Luftkanal32 des HRS30 verbunden und kommuniziert mit diesem. Die Passagen344A ,345A sind jeweils mit dem Paar Brenner35 verbunden und kommunizieren mit diesen. Jede Passage344A ,345A steht abwechselnd mit dem Einlass342A und dem Auslass343A des Umschaltventils34A in Verbindung. - Die Rohmaterialzuführvorrichtung
40 ,40A umfasst ein Zuführrohr41 ,41A , eine Vorheizschnecke42 ,42A und einen Einfülltrichter44 . Das Zuführrohr41 ,41A umfasst einen Auslass, der in Verbindung mit der Schmelzzone211 steht. Die Vorheizschnecke42 ,42A ist axial entlang des Zuführrohrs41 ,41A angeordnet und umfasst einen Luftkanal421 und eine Schneckenschaufel423 , die um eine äußere Oberfläche des Luftkanals421 der Vorheizschnecke42 ,42A herum ausgebildet ist. Der Luftkanal421 der Vorheizschnecke42 ,42A ist drehbar durch das Zuführrohr41 ,41A hindurch angeordnet, wird durch eine Antriebsanordnung43 angetrieben und umfasst eine Vielzahl an Luftlöchern422 und einen Einlass, der mit dem Auslass des Luftkanals32 des HRS30 verbunden ist und im Austausch mit diesem steht. Der Einfülltrichter44 ist auf dem Zuführrohr41 ,41A angebracht und ist verbunden mit einem Inneren des Zuführrohrs41 ,41A und steht im Austausch mit diesem. - Das Rührwerk
51 ist drehbar an der Abdeckung22 ,22A angeordnet, steht in Verbindung mit der Rührzone212 und umfasst ein inneres Ende und eine Rührschaufel511 . Das innere Ende des Rührwerks51 erstreckt sich in die Rührzone212 hinein. Die Rührschaufel511 ist an dem hinteren Ende des Rührwerks51 angebracht. - Die Schmelzmaterialzuführvorrichtung
52 ,52A ist an der Abdeckung22 ,22A angebracht, steht in Verbindung mit die Zuführzone213 und erstreckt sich in diese, zieht geschmolzene Metallmaterialien aus der Zuführzone213 und spritzt das geschmolzene Metall in Formen, die verwendet werden, um Metallprodukte zu gießen. - Mit Bezug auf
1 ist die Schmelzmaterialzuführvorrichtung52 eine Röhre und umfasst einen Einlass, der sich in den Ofenkörper21 hinein erstreckt. - Mit Bezug auf
2 ist die Schmelzmaterialzuführvorrichtung52A eine Pumpe für geschmolzenes Metall. - Metallmaterialien, wie beispielsweise Metallgranulate oder Metallbleche, werden in den Einfülltrichter
44 gegeben und rutschen in das Zuführrohr41 ,41A . Die Antriebsanordnung43 dreht die Vorheizschnecke42 ,42A , so dass die Schneckenschaufel423 der Vorheizschnecke42 ,42A die Metallmaterialien zu dem Auslass des Zuführrohrs41 ,41A schiebt. Währenddessen strömt die Luft mit hoher Temperatur aus dem Luftkanal32 des HRS30 weiter in den Luftkanal421 der Vorheizschraube42 ,42A und des Zuführrohrs41 ,41A , um die Metallmaterialien in dem Zuführrohr41 ,41A zu erhitzen. Da die Schneckenschaufel423 der Vorheizschnecke42 ,42A die Metallmaterialien auch in dem Zuführrohr41 ,41A vermischt, werden die Metallmaterialien gleichmäßig und vollständig erhitzt, ändern ihren Zustand von fest nach halbfest und kommen in die Schmelzzone211 , um es der Hitze des Schmelzofens20 zu ermöglichen, die halbfesten Metallmaterialien in flüssige zu schmelzen. Dann fließen die geschmolzenen Metallmaterialien in die Rührzone212 . Das Rührwerk51 dreht sich, um die geschmolzene Metallmaterialien zu rühren und die geschmolzene Metallmaterialien zu vermischen. Danach fließen die geschmolzenen Metallmaterialien weiter in die Zuführzone213 . - Da sich die Vorheizschnecke
42 ,42A dreht und kontinuierlich die Metallmaterialien in die Schmelzzone211 schiebt, werden die geschmolzenen Metallmaterialien in dem Ofenkörper21 zusammen gepresst. Als Folge fließen die geschmolzenen Metallmaterialien in der Zuführzone213 ferner in die Schmelzmaterialzuführvorrichtung52 ,52A und werden dann in die Gussform gegossen. Je nachdem wie die Geschwindigkeit der Vorheizschraube42 ,42A gesteuert wird, werden auch Injektionsgeschwindigkeit und Abgabemenge der Schmelzmaterialzuführvorrichtung52 ,52A gesteuert. - Verbrennungsluft fließt in das Umschaltventil
34A durch den Einlass342A des Umschaltventils34A und durch eine der Passagen344A in einen von dem Paar von Brennern35 und wird durch den Brenner35 erhitzt, um zu Luft mit hoher Temperatur zu werden. Die Luft mit hoher Temperatur stellt die Hitze für den Ofenkörper21 bereit und überträgt sie an ihn. Danach fließt die Luft mit hoher Temperatur durch den anderen von dem Paar von Brennern35 aus dem Heizraum11 und fließt durch die andere Passage345A des Auslasses343A des Umschaltventils34A und in den Luftkanal32 des HRS30 . - Mit Verweis auf
1 kann das Zuführrohr41 quer durch den Heizofen10 und dem Ofenkörper21 hindurch montiert sein und der Auslass des Zuführrohrs41 kann sich in die Schmelzzone211 hinein erstrecken. - Mit Verweis auf
2 können das Zuführrohr41 und die Vorheizschnecke42A über der Abdeckung22A angeordnet sein. Die Rohmaterialzuführvorrichtung40A kann ferner einen Beladungstrichter45A und eine Dosierschnecke46A umfassen. Der Beladungstrichter45A ist auf der Abdeckung22A und durch diese hindurch angeordnet, ist mit der Schmelzzone211 verbunden und erstreckt sich in diese und ist mit dem Auslass des Zuführrohrs41A verbunden und steht in Austausch mit diesem. Deshalb schiebt die Vorheizschnecke42A die vorerhitzten halbfesten Metallmaterialien in den Beladungstrichter45A . - Die Dosierschnecke
46A ist longitudinal in dem Beladungstrichter45A angeordnet und umfasst einen Stab461A und eine Schneckenschaufel462A , die um den Stab461A herum ausgebildet ist. Der Stab461A ist drehbar durch den Beladungstrichter45A hindurch angeordnet und wird durch eine Antriebsvorrichtung463 angetrieben. Wenn sich die Dosierschnecke46A dreht, schiebt die Schneckenschaufel462A der Dosierschnecke46A die Metallmaterialien aus dem Beladungstrichter45A in die Schmelzzone211 . Die Hitze in der Schmelzzone211 wird auch auf den Beladungstrichter45A übertragen, um die Metallmaterialien in dem Beladungstrichter45A zu erhitzen. Je nachdem wie die Geschwindigkeit der Dosierschraube46A gesteuert wird, wird auch die Injektionsmenge an Metallmaterialien aus dem Beladungstrichter45A in die Schmelzzone211 hinein gesteuert. - Die oben beschriebene Metallschmelzvorrichtung und das Verfahren zum Schmelzen von Metall weisen die folgenden Vorteile auf. Das HRS
30 recycelt die Luft mit hoher Temperatur aus dem Heizofen10 und führt die Luft mit hoher Temperatur in die Vorheizschnecke42 ,42A , um die Metallmaterialien in der Vorheizschnecke42 ,42A zu vorheizen. Folglich ist die Zeit für das Schmelzen der Metallmaterialien von fest nach flüssig stark verkürzt. Da die Metallschmelzvorrichtung nicht gestoppt werden muss, um es einem Bediener zu ermöglichen, die geschmolzene Materialien hinein zu gießen oder abzuschöpfen, läuft eine Folge von Prozessen zum Vorheizen der Metallmaterialien in der Rohmaterialzuführvorrichtung40 ,40A , zum Schmelzen der Metallmaterialien in dem Schmelzofen20 und zum Injizieren der geschmolzenen Materialien in die Gussformen, um Metallprodukte zu gießen, stetig, zeitsparend und sicher ab und kann kontinuierlich voranschreiten.
Claims (8)
- Metallschmelzvorrichtung, die umfasst: einen Heizofen (
10 ), der einen Heizraum (11 ) umfasst, einen Schmelzofen (20 ), der an dem Heizofen (10 ) angebracht ist und der umfasst: einen Ofenkörper (21 ), der in dem Heizraum (11 ) des Heizofens (10 ) angebracht ist und der eine obere Öffnung umfasst, und eine Abdeckung (22 ,22A ), die auf der oberen Öffnung des Ofenkörpers (21 ) angebracht ist und die den Ofenkörper (21 ) verschließt, ein Hochfrequenz-Regenerativsystem (HRS) (30 ), das umfasst: einen regenerativen Heizraum (31 ), der in Verbindung steht mit dem Heizraum (11 ), ein Paar Brenner (35 ), die in dem regenerativen Heizraum (31 ) angebracht sind und den Heizraum (11 ) des Heizofens (10 ) abwechselnd erhitzen, ein Paar regenerativer Wärmetauschereinheiten (33 ), die jeweils auf dem Paar Brenner (35 ) angeordnet sind, und einen Luftkanal (32 ), der umfasst: einen Einlass, der verbunden ist mit dem Paar Brenner (35 ) und mit diesen im Austausch steht, und einen Auslass, der aus dem regenerativen Heizraum (31 ) hervorsteht, eine Rohmaterialzuführvorrichtung (40 ,40A ), die umfasst: ein Zuführrohr (41 ,41A ), das einen Auslass umfasst, der mit dem Ofenkörper (21 ) verbunden ist, eine Vorheizschnecke (42 ,42A ), die axial durch das Zuführrohr (41 ,41A ) hindurch angeordnet ist und die umfasst: einen Luftkanal (421 ), der drehbar durch das Zuführrohr (41 ) hindurch angeordnet ist und der umfasst: eine Vielzahl an Luftlöchern (422 ) und einen Einlass, der verbunden ist mit dem Auslass des Luftkanals (32 ) des HRS (30 ) und der im Austausch mit diesem steht, und eine Schneckenschaufel (423 ), die um eine äußere Oberfläche des Luftkanals (421 ) der Vorheizschnecke (42 ) herum ausgebildet ist, und einen Einfülltrichter (44 ), der auf dem Zuführrohr (41 ,41A ) angeordnet ist und der verbunden ist mit einem Inneren des Zuführrohrs (41 ,41A ) und mit diesem im Austausch steht, und eine Schmelzmaterialzuführvorrichtung (52 ,52A ), die auf der Abdeckung (22 ,22A ) angeordnet ist und sich in den Ofenkörper (21 ) hinein erstreckt. - Metallschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Zuführrohr (
41 ) der Rohmaterialzuführvorrichtung (40 ) transversal durch den Heizofen (10 ) und den Ofenkörper (21 ) hindurch angeordnet ist und der Auslass des Zuführrohrs (41 ) sich in den Ofenkörper (21 ) hinein erstreckt. - Metallschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Zuführrohr (
41 ) und die Vorheizschnecke (42 ) über der Abdeckung (22 ) angeordnet sind und die Rohmaterialzuführvorrichtung (40A ) ferner umfasst: einen Beladungstrichter (45A ), der auf der Abdeckung (22A ) und durch diese hindurch angeordnet ist, der sich in den Ofenkörper (21 ) hinein erstreckt und der mit dem Auslass des Zuführrohrs (41A ) verbunden ist und mit diesem im Austausch steht, und eine Dosierschnecke (46A ), die longitudinal in dem Beladungstrichter (45A ) angeordnet ist und umfasst: einen Stab (461A ), der drehbar durch den der Beladungstrichter (45A ) hindurch angeordnet ist, und eine Schneckenschaufel (462A ), die um den Stab (461A ) herum ausgebildet ist. - Metallschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die Schmelzmaterialzuführvorrichtung (
52 ) ein Rohr ist und einen Einlass umfasst, der sich in den Ofenkörper (21 ) hinein erstreckt. - Metallschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die Schmelzmaterialzuführvorrichtung (
52a ) eine Pumpe für geschmolzenes Metall ist. - Metallschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher der Schmelzofen (
20 ) ferner zwei hitzebeständige Platten (23 ) umfasst, die separat in dem Ofenkörper (21 ) angeordnet sind und die den Ofenkörper (21 ) in eine Schmelzzone (211 ), eine Rührzone (212 ) und eine Zuführzone (213 ) teilen, wobei jede hitzeresistente Platte (23 ) eine Vielzahl an Durchgangslöchern (231 ) umfasst, wobei die Rührzone (212 ) mit der Schmelzzone (211 ) verbunden ist und wobei die Zuführzone (213 ) mit der Rührzone (212 ) direkt und mit der Schmelzzone (211 ) über die Rührzone (212 ) verbunden ist, und die Metallschmelzvorrichtung ferner ein Rührwerk (51 ) umfasst, das drehbar an der Abdeckung (22 ,22A ) angeordnet ist, der Rührzone (212 ) entspricht und umfasst: ein inneres Ende, das sich in die Rührzone (212 ) hinein erstreckt, und eine Rührschaufel (511 ), die an dem inneren Ende des Rührwerks (51 ) angeordnet ist. - Metallschmelzvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das HRS (
30 ) ferner einen Umschaltventil (34A ) umfasst, das ein Vierwege-Ventil ist und umfasst: einen Einlass (342A ), einen Auslass (343A ), der mit dem Luftkanal (32 ) des HRS (30 ) verbunden ist und mit diesem im Austausch steht, und zwei Passagen (344A ,345A ), die jeweils mit dem Paar Brenner (35 ) verbunden sind und mit diesem im Austausch stehen, wobei jede Passage (344A ,345A ) abwechselnd mit dem Einlass (342A ) und dem Auslass (343A ) des Umschaltventils (34A ) in Verbindung steht. - Verfahren zum Schmelzen von Metall in einer Metallschmelzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das die Schritte umfasst: Führen der Luft mit hoher Temperatur von dem Heizraum (
11 ) des Heizofens (10 ) durch den Luftkanal (32 ) des HRS (30 ) zu dem regenerativen Heizraum (31 ) und zu dem Luftkanal (421 ) der Vorheizschnecke (42 ,42A ), um die Metallmaterialien in dem Zuführrohr (41 ,41A ) zu erhitzen, und Schieben der Metallmaterialien mithilfe der Vorheizschraube (42 ,42A ) in den Ofenkörper (21 ) des Schmelzofens (20 ), um die Metallmaterialien flüssig zu schmelzen.
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---|---|---|---|
DE201210100015 DE102012100015B3 (de) | 2012-01-02 | 2012-01-02 | Metallschmelzvorrichtung und Verfahren zum Schmelzen von Metall |
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DE102012100015B3 true DE102012100015B3 (de) | 2013-07-04 |
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DE201210100015 Active DE102012100015B3 (de) | 2012-01-02 | 2012-01-02 | Metallschmelzvorrichtung und Verfahren zum Schmelzen von Metall |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE69525780T2 (de) * | 1994-10-14 | 2002-10-24 | Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd., Yokohama | Brenner, Industrieofen, und regeneratives Verbrennungsverfahren |
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DE102006002645A1 (de) * | 2005-04-01 | 2006-10-05 | Schedler, Johannes, Dipl.-Ing. | Abgasreinigung in einer Fabrikanlage zur Herstellung von Formkörpern aus Kohlenstoff |
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2012
- 2012-01-02 DE DE201210100015 patent/DE102012100015B3/de active Active
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