DE3115730A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen und reinigen von metallguss. - Google Patents

Description

DR. INC. HANS LICHTI · DIPL.'ING. HEINER LICHTI

DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT

PATENTANWÄLTE

D-7S00 KARLSRUHE 41 (CRÖT2INCEN) -,OURLACHER STR. Sl (HOCHHAUS) TELEFON (072t> 485Jl

ARENCO-BMD 5955/81 Lj

Maschinenfabrik GmbH

Pfinztalstr. 90 16. Apr,I 1981

7500 Karlsruhe 41

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen von Metallguß

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und Reinigen von Metallguß, der nach dem Abgießen in Sandformen von diesen getrennt, anschliessend mit Strahlmittel vom Restsand gereinigt und gekühlt wird.

Üblicherweise wird der Quß nach dem Abgießen für einige Zeit in der Sandform belassen, bis seine Temperatur jedenfalls bis unter den Erstarrungspunkt, gegebenenfalls auch bis unterhalb gewisser Gefüge-Umwandlungspunkte abgesunken ist. Dabei findet die Abkühlung im wesentlichen durch Übertragung der Wärme auf den Formsand und von diesem an die Umgebungsluft statt. Nach dieser Abkühlzeit wird der Guß ausgepackt, d.h. von den wesentlichen Formsandmassen befreit und ah der Umgebungsluft weiter abgekühlt, bis er schließlich in Putzkammern eingebracht wird, wo er mittels Strahlmittel vom Restsand befreit wird. Das Abkühlen des Gusses kann durch verschieden« Maßnahmen beschleunigt werden, beispielsweise durch

- 2 zl

Anfeuchten des Formsandes, durch Aufblasen von trockener oder feuchter Luft auf den ausgepackten QuB. Diese Prozesse sind bisher mit einer starken Belastung und mangelhaften Arbeitsbedingungen für das Arbeitspersonal verknüpft.

Besondere Schwierigkeiten bei den herkömmlichen Kühlprozessen stellen sich dann ein, wenn die geforderten GuS-Endtemperaturen im Bereich um ca. 150 C liegen so. n= Eins Luftkühlung ist hierbei wegen der relativ geringen Luftgeschwind!gl«eit und dem dadurch gegebenen geringen Temperaturgradienten kaum mefar mit vertretbarem Aufwand möglich. Ferner ergeben sich bei kernreichem Hohlguß oder Gußteilen mit einem großen Anteil von festhaftendem Restsend Probleme, die gewünschten Guß-Endtemperaturen in einer vertretbaren Zeit zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Apfgabe zugrunde, .ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe eine kontrollierte Führung des Abkühl- und ReinigungsproE©sseö rmÜgJich ist und ferner die gewünschte Guß-Endtemperatur bei geringstmögl'ich'em Zeitaufwand erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht dadurch gelöst, daß der von der Sandform getrennte GuB unter ständiger, kontrollierter Lageänderung vorgestrahft, dabei und/oder danach einem Kühlmedium ausgesetzt und abschäieBend fertiggestrahlt ward .

Ein erstes wesentliches Merkmal dss erfSndungsgemäßen Verfai ens ist das Vorstrahlen das Gusses. Hierdurch wird erreicht, daß der Guß, vor allern auch kernreicher GwS, von der nach dem Auspacken anhaftenden Restsandmeng© westgehend befreit wird» Diese Restsandmenge ist bei den b« sh@r b®kannf@n Verfahren maßgeblich dafür verantwortlich, daß die Abkühlung des Gussss yngleJchmäBig und langsam erfolgt. Ungleichmäßig

5955/81

nämlich an den Stellen, wo sich kein oder nur wenig Restsand befindet, und langsam deshalb, weil der noch vorhandene Restsand sich aufheizt und bei Temperaturausgleich zwischen Guß und Restsand den weiteren Wärmeaustausch zum Umgebungsmediym verzögert. Untersuchungen haben gezeigt, daß der Wärmeaustausch Zwischen Guß und Umgebungsluft einerseits schneller von statten geht als zwischen dem aufgeheizten Formsand und der Umgebungsluft mit der Folge, daß nach Erreichen von Temperaturgleichheit eine Rückheizung des Gusses stattfindet. Auch dieser Effekt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, indem der Guß durch das Vorstrahlen frühzeitig von Resteand befreit wird. Durch die weitere erfindungsgemäße Maßnahme einer ständigen und kontrollierten Lageänderung des Gusses wird erreicht, daß einerseits der abgestrahlte Restsand abfallen kann, andererseits ständig wechselnde Partien des Gusses dem Strahl mittel strom, der zugleich eine Kühlwirkung entfaltet, ausgesetzt werden. Danach wird dann der Guß unter weiterer kontrollierter Lageänderung einem Kühlmedium ausgesetzt und schließlich fertiggestrahlt. Durch die Lageänderung auch während des Kühl ens ist gewährleistet, daß das gesamte Gußstück an dem Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium teilnimmt und eine gleichmäßige Abkühlung erreicht wird. Aus der Praxis ist bekannt, daß der Verschleiß des Strahlmittels (Stahlkugelη oder -schrot) zunimmt, je höher die Gußtemperatur ist. Durch das, erfindungsgemäße Verfahren läßt sich die Gußtemperatur auf niedrige Werte drücken, so daß auch der Strahlmittelverschleiß zurückgeht.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, daß als Kühlmedium ein mit Kühlflüssigkeit benetztes partikelförmig^ Trägermaterial verwendet wird, das auf den Guß aufgebracht wird. Dabei kann das Trägermaterial selbst ein Strahlmittel sein. Mit Vorteil wird in diesem Fall das Kühlmittel auf das bereits beschleunigte Strahlmittel aufgedüst, da es andernfalls anläßlich des Beschleunigens des Strahl mittels

-A-

BAD ORIGINAL

5955/81

abgeschleudert, würde .-Wird als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet, so wird dies zweck maß igsrwsi se mit einem Antikorrosionsmittel versetzt. Zusäte!ich zu dieser Strahlmittelkühlung können natürlich auch herkömmliche Kühlmittel, wie di© Umgebungsluft oder beschleunigte Luft eingesetzt werden.

Um di® bisher durch das Umsetzen des Gusses zwischen den verschiedenen Stationen eintreten^ ι UfstföidbeIastungen zu reduzieren und zugleich die hi©rdurch auftretenden Diskontinuitäten im Kühlprozeß zu vermeiden, ist ©rfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß der Guß während des Vorstrahlens„ Kühlens und Fertigeren! ems von einem einzigen Transportmittel gefördert wird, das den Guß mit Bezug auf den Strahlmittel- und/oder Kühlmittelstrahl in einer definierten Lage, jedoch,unter ständiger Änderung seiner Eigenlag© führt. Es entfällt somit jegliche Übergabe zwischen den einzelnen Stationen. Ferner IaOt sich durch die definierte und kontrollierte Lage des Gusses während d©s gesamten Prozesses das Kühlmedium unter stets gleichbleibenden geometrischen Verhältnissen auf den Guß übertragen. Dabei ist es beispielsweise bei Verwendung eines Kühlluftstroms möglich, an der Gußoberfläch© wesentlich höhere Luftgeschwindigkeiten und damit größer© Temperaturgradient©!! zu erreichen.

Di© vorrichtungstechnisch© Lösung der Aufgabe zeichnet sich im wesentlichen aus dureh ein den Guß in einer defilierten Lage aufnehmendes und ©ine ständige Änderung dar Eäganlage ermöglichendes Transportmittel, (siner in der Bewegungsbehn des Transportmittels engeordnete /orstrahl- ©inrichtung, wenigstens einer dahinter angeordneten Kühleinrichtung und ©iner am Ende ä©s Transportwegs angeordneten Fertigstrahleinrichtung.

Für k!©in@r® Cai©ß©reäfo©t«<ste mit entsprechend geringeram GuSdurchsatz ost Φ® Vorrichtung mit V©fte!J so Eusgabeidetj, daß das Transportmittel

BAD ORIGINAL

5955/81

in einer geschlossenen Bahn durch eine Strahl- und Kühlkammer geführt ist, einem Bahnabschnitt im Bereich des Eingangs der Kammer eine Strahleinrichtung, einem anderen Bahnabschnitt eine Kühleinrichtung zugeordnet ist und d\e Strahleinrichtung sowohl dem Vor- als auch dem Fertigstrahlen dient, incljem der Guß diese Strahleinrichtung beim Durchlauf durch die Kammer zweimal passiert.

Eine solche Vorrichtung kann diskontinuierlich oder kontinuierlich betrieben werden. Im ersteren Fall befindet sich innerhalb der Strahl- und Kühlkammer jeweils nur eine bestimmte Anzahl von Gußstücken, die die KammervomVorstrahlen über das Kühlen bis zum Fertigstrahlen durchlaufen. Im zweitgenannten Fall können ausgepackte Gußstücke und bereits abgekühlter Guß die am Eingang der Kammer angeordnete Strahleinrichtung abwechselnd hintereinander passieren.

Für größere Gießereibetriebe mit großem Gußdurchsatz empfiehlt sich eine Vorrichtung, bei der das Transportmittel linear durch eine Strahl- und Kühlkammer geführt ist, an deren Eingang die Vorstrahl einrichtung, dahinter ein oder mehr Kühleinrichtungenjtind an deren Ausgang die Fertigstrahleinrichtung angeordnet sind. Hier passieren also die ausgepackten Gußstücke nacheinander die Vorstrahlzone, die Kühlzone und schließlich die FertigstrahIzone. Bei dieser Ausführung der Vorrichtung sind vorzugsweise die Strahl- und Kühl einrichtungen baukastenartig ausgebildet und in Reihe hintereinander angeordnet.

Um eine definierte Lage des Gußstücks gegenüber den Strahlmittel- und Kühleinrichtungen und zugleich eine ständige Änderung der Eigenlage der Gußstücke zu erreichen, ist vorgesehen, daß als Tansportmittel ein einseitig offener Transportkorb dient, der unter einem geringen Winkel gegenüber der Horizontalen vom Boden zur Öffnung ansteigend angeordnet und

BAD ORIGINAL

: ~¥" : ζ : 5955/81

unter ©inem gleichfalls geringen Winkel gegenüber der Horizontalen drehbar angetrieben ist, wobei er an einem im wesentlichen außerhalb der Kammern angeordneten Förderer gelagert ist. Als Förderer kann dabei eine Hängebahn dienen, die mit galgenförmigen Aufhängungen für die Transportkörbe versehen ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschr©;- ng ©iner Ausführungsform der Vorrichtung sowie anhand der Zeichnung. In d0r Zeichnung zeigen:

Figur 1 Eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Vorrichtung;

Figur 2 eine schemätisehe Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung und

Fi gur 3 eine schemjttische Ansicht einer Ausführungsform des

Transportmittels.

B@i dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist eine Transportstrecke 1 angedeutet, auf der der ausgepackte Guß in eine Kammer'2 gelangt. Durch diese Kammer ist die Transport strecke in einer geschlossenen Bahn mit zwei parallelen Bahnabschnitten 5, 6 geführt. Im Bereich des Eingangs am Kammer 2 ist am Bahnabsehnitt 5 der Transportstrecke 1 e^;ne Vorstrahleinrichtung 3 angeordnet» wobei di β Sehleudsrräder dieser S? ahleinrichtung schematisch angedeutet sind. Nach Umlenkung der Transportstrecke zum Bahnabschnitt ß_ ist - wiederum innerhalb der Kammer 2 - eine Kühleinrichtung 4 angeordnet* eile beispielsweise gleichfalls mit einem Strahlmittel , das mit einem Kühlmittel benetzt SsI₈ arbeitet. Beim Auftreffen des Strahlmittel auf eteo Cämß wird das Kühlmittel abgesrh! eudert und

BAD ORIGINAL

5955/81

benetzt dann den Guß, um die Abkühlung durch Entzug der Verdampfungswarme zu beschleunigen.

Nach Passieren der Kühleinrichtung gelangen die Gußstücke auf dem Bahnabschnitt 6 erneut in den Bereich der Strahleinrichtung 3 und werden dort fertiggestrahlt.

Figur 1 zeigt weiterhin eine Variante, bei der der Bahnabschnitt 5 der Transportstrecke 1 hinter der Kammer 2 zu weiteren Bahnabschnitten 7,8,9 und 10 in Form einer Stapel strecke verlängert ist, während die Transportstrecke erst danach in den Bahnabschnitt 6 innerhalb der Kammer 2 wieder übergeht. Eine solche Anordnung empfiehlt sich insbesondere bei spannungsrißgefährdeten Gußteilen, die nach dem Auspacken bis zu bestimmten Gefüge-Umwandlungspunkten einem nur geringen Temperaturgradienten während des Kühl prozesses ausgesetzt werden dürfen.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Transportstrecke 1 linear durch mehrere Kammern 11, 12, 13, 14 und 15 geführt ist. Dabei weist die erste Kammer 11 die Vorstrahl einrichtung 3 auf, während den Kammern 12, 13, 14 je eine Kühleinrichtung zugeordnet ist. Schließlich weist die am Ende der Transportstrecke angeordnete Kammer 15 die Fertigstrahleinrichtung, 16 auf. Diese Kammern können baukastenärtig ausgebildet und je nach Bedarf in entsprechender Anzahl hintereinander angeordnet werden.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Transportmittel. Es ist zunächst schematisch ein Teil einer Strahl- und Kühlkammer 17 gezeigt, die in ihrer Seitenwandung eine Durchführung 18 für eine Antriebswelle 19 aufweist. Auf der Antriebswelle 19, die gegenüber der Horizontalen um den Winkel « geneigt ist, sitzt ein Transportkorb 20, der wiederum gegenüber der Antriebswelle 19 um einen Winkel i geneigt ist. Die

BAD ORIGINAL

.**. : 5955/81

Antriebswelle 19 ist in einer galgenförmi gen Aufhängung 21 gelagert, die mit ihrem oberen Ende 22 beispielsweise an einer über der Kammer 17 geführten Hängebahn befestigt ist.

Der Transportkorb 20 weist einen glatten Boden 23 auf, an dem mehrere parallele Stäbe 24 befestigt sind, die an ihrem freien Ende frei auskragen und dort die Öffnung des Transportkorbs 20 bilden. Diese Ausbildung des Transportkorbs ermöglic.Λ ein leichtes Befüllen und Entleeren, ohne daß sich die Gußstücke an Querverstrebungen verhaken können. Ferner erhält das Gußstück dadurch eine definierte Lage gegenüber den Strahl- und Kühleinrichtungen. Durch den Drehantrieb des Transportkorbs wird dieser in eine taumelnde Bewegung versetzt, die eine ständige Änderung der Eigenlage des Gußstücks mit sich bringt. Ferner wird durch diese Bewegungsart sichergestellt, daß der vor allem in der Voratrahleinrichtung beseitigte Restsand auch aus öffnungen des Gußstücks herausfallen kann.

BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. DR. ING. HANS LICHT! · DIPL.-ING. HEINER LICHTI

   DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT

   PATE NTAN WALTE

   D-7300 KARLSRUHE 41 (GRÖTZINGENI · DURLACHER STR. SI (HOCHHAUS)

   TELEFON (07Ü1) 48511

   ARENCO-BMD 5955/81 Lj

   Maschinenfabrik GmbH
   Pfinztalstr. 90

   7500 Karlsruhe 41

   PATENTANSPRÜCHE

   1. . Verfahren zum Kühlen und Reinigen von MetalIguß, der nach dem Abgießen in Sandformen von diesen getrennt, anschließend mit Strahlmittel vom Restsand gereinigt und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Sandform getrennte Guß unter ständiger, kontrollierter Lageänderung zunächst vorgestrahlt, dabei und/oder danach einem Kühlmedfum ausgesetzt und abschliessend fertiggestrahlt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, de .als Kühlmedium ein mit Kühlflüssigkeit benetztes partikelförmiges Trägermaterial verwendet wird, das auf den Guß aufgebracht wird.

   3. Verfahren nach Anspruöh 2, dadurch gekennzeichnet„ daß als Trägermaterial ein Strahl mitte! verwendet wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel auf das beschleunigte Strahlmittel aufgedüst wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet wird, das mit einem Antikorrosionsmittel versetzt ist.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Guß während des Vorstrahlens, Kühlens und Fertigstrahlens von einem einzigen Transportmittel gefördert wird, das den Guß mit bezug auf den Strahlmittel- und/oder Kühlmittelstrahl in einer definierten Lage, jedoch unter ständiger Änderung seiner Eigenlage führt.

   7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein den Guß in einer definierten Lage aufnehmendes und eine ständige Änderung der E igen I age ermöglichendes Transportmittel (1, 20), einer in der Bewegungsbahn des Transportmittels (1, 20) angeordneten Vorstrahleinrichtung (3), wenigstens einer dahinter angeordneten Kühleinrichtung (4; 12 - 14) und einer am Ende des Transportwege angeordneten FertigstrahIeinrichtung (3; 16).

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7 für (jeringen Gußdurchsatz, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmittel (1, 20) in einer geschlossenen Bahn durch eine Strahl- und Kühlkammer (2) geführt ist, einem Bahnabschnitt (5) im Bereich des Eingangs der Kammer (2) eine Strahleinrichtung (3), einem anderen Bahnabschnitt (6) eine Kühleinrichtung (4) zugeordnet ist und die Strahleinrichtung (3) sowohl dem Vor- als auch dem Fertigetrehlen dient, indem der Guß diese Strahleinrichtung beim Durchlauf durch die Kammer (2) zweimal passiert.

   5955/81

   Vorrichtung nach Anspruch 7 für großen Gußdurchsatz, dadurch gekennzeichnet, da@ da© Transportmittel (1, 2Q) linear durch eine Strahl- und Kühlkammer (11 - 15) geführt ist, an deren Eingang die Vorstrahl einrichtung (3), dahinter ein oder mehr Kühleinrichtungen (12 - 14) und an deren Ausgang die Fertigstrahleinrichtung (16) angeordnet sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahl- und Kühleinrichtungen (3, 12-14, 16) baukastenartig ausgebildet und in Reihe hintereinander angeordnet sind.

   11«. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennseichnet, daß als Transportmittel ein einseitig offener Transportkorb (20) dient, der unter einem geringen Winkel gegenüber der Horizontalen vom Boden (23) zur Öffnung ansteigend angeordnet und unter einem gäeichfaüs geringen Winkel gegenüber der Horizontalen drehbar,angetirieben ist, wobei er an einem im wesentlichen außerhalb der Kammern (17) angeordnet© Förderer gelagert ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderer eine Hängebahn dient, die mit galgenförmigen Aufhängungen (21) für dio Transportkörbe (20) versehen ist.