Verfahren zum Schmelzen und Warmhalten von Metallschmelze und Schmelz- und Warmhalteofen für Metallschmelzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen und Warmhalten von Metallschmelze, insbesondere von NE-Metallschmelzen sowie einen Schmelz- und Warmhalteofen für Metallschmelzen, insbesondere zum Schmelzen, Warmhalten und Dosieren von NE- Metallschmelzen, z.B. von Aluminiumwerkstoffen.

Die DE-OS 2022989 beschreibt eine Dosierautomatik für flüssige Metalle, bei der ein Warmhalteofen über eine Beschickungsklappe mit Metallschmelze beschickt wird und der Austrag der zu dosierenden Metallmenge über ein Abgaberohr beschickt wird. Soll Schmelze dosiert werden, wird der Ofen mit Druckluft beaufschlagt und die Schmelze steigt im Abgaberohr an. Gemäss der JP-A-20031117649 kann die Druckbeaufschlagung mit inerten Gasen erfolgen um Oxidbildung zu minimieren.

Bei einem Warmhalteofen gemäss DE-A-19821650 ist ein Dosierbehälter über eine verschliessbare öffnung mit dem Schmelzeraum des Warmhalteofens in Strömungsrichtung verbunden. Der Dosierbehälter ist wiederum mittels Druckbeaufschlagung über ein Steigrohr entleerbar, wobei die vorgenannte öffnung im Boden des Dosierbehälters angeordnet ist und von innen mittels eines Ventilkörpers verschliessbar ist.

Einen weiteren Warmhalteofen mit Dosiervorrichtung ist in der WO-A-2004089562 offenbart. Hierbei steht ein gesteuertes Auslassventil einer pneumatisch betriebenen Dosierkammer in Verbindung mit Niveausensoren o.dgl. um Rückfluss von Schmelze aus einem Steigrohr zu vermeiden. Im Warmhalteofen ist eine Dosierkammer dergestalt integriert, dass sie mit einem Förderrohr im Warmhalteofen gelagert ist.

Gemäss J P-A-2001239357 ist eine solche Dosierkammer noch separat zum Ofen angeordnet und mit diesem via Steigrohr verbunden.

Einen weiteren Ofen mit Steigrohr und Schmelzepumpe zeigt die WO-A-02100575.

Ein Dosierofen nach DE-A-102004048043 enthält eine Warmhaltekammer und eine Dosierkammer, die durch einen verschliessbaren Kanal miteinander verbunden sind. Zum Dosieren wird in der Dosierkammer befindliche Schmelze an der Oberfläche mit Druckgas beaufschlagt und gelangt in ein Steigrohr zur Giesseinrichtung.

Ein Schmelz- und Giessofen gemäss DE-U-8911447 enthält einen beheizbaren Ofenraum, der durch Trennwände in mehrere Kammern unterteilt ist. Die Trennwände weisen öffnungen für die Schmelze sowie für Heiz- oder Rauchgase auf. Die öffnung zum Durchtritt von Schmelze zwischen einer Vorwärm- und einer Ausgleichskammer ist unterhalb des Badspiegels in der Vorwärmkammer angeordnet. Analog zur DE-A-3239146 wird eine Brennerheizung verwendet, die mit ihrer Flamme vom Ende einer Heizkammer aus die Badoberfläche beaufschlagt. Das einzuschmelzende Metall wird taktweise in eine Flutkammer eingebracht, wobei infolge einer variierbaren Pendelbewegung des Ofens ein Podest von Schmelze überspült wird und die Schmelze aufnimmt. Der Brenner befindet sich unterhalb des Podestes in einer Heizkammer, in die auch das geschmolzene Metall gelangt, bevor es abläuft. Die Pendellagerung des Ofens ist aufwändig und die Funktion des Ofens ist von einer exakten Steuerung der Pendelbewegungen abhängig.

Ein Warmhalteofen für Metallschmelzen nach der DE-A-3034970 beinhaltet eine Mehrkammerwanne mit einer Einfüllkammer mit Einfülltrichter für Schmelze, einer Warmhaltekammer und einer Schöpfkammer, wobei die Warmhaltekammer durch einen Deckel abdeckbar ist und die Kammern mit Durchgängen unterhalb der Oberfläche der eingesetzten Metallschmelze versehen sind. Die Schöpfkammer weist einen tieferliegenden Boden auf, was eine Sumpfbildung bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schmelzen und Warmhalten von Metallschmelze, insbesondere von NE-Metallschmelzen zu entwickeln, welches die Nachteile des Standes der Technik meidet und ein Schmelzen, Warmhalten, Reinigen und Dosieren ohne Druckförderung oder einen zusätzlichen Umschmeizofen ermöglicht. Zudem soll die zu dosierende Schmelze gas- und schlackenarm sein.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentansprüche 1 gelöst. Da das Metall erst im Ofen langsam aufgeschmolzen wird und tropfenförmig abschmilzt, kann eine gas- und schlackenarme Schmelze ohne Entmischung bereitgestellt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen offenbart.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Schmelz- und Warmhalteofen für Metallschmelzen, insbesondere zum Schmelzen, Warmhalten und Dosieren von NE-Metallschmelzen, z.B. von Aluminiumwerkstoffen zu schaffen.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs x gelöst und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den zugehörigen Unteransprüchen offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1 : einen Schmelz- und Warmhalteofen

Fig. 2: eine Schmelz- und Warmhaltekammer des Ofens

Fig. 3: die Warmhaltekammer mit Schöpfkammer

Fig. 4: eine weitere Ausführungsform der Warmhaltekammer.

Ein Schmelz- und Warmhalteofen 1 beinhaltet einen Aufzug 2 zu Schmelzkammer 5 mit einer Schmelzbühne 4, in die zu schmelzende Teile aus Altaluminium durch eine nicht näher bezeichnete öffnung aus eingefüllt werden. Die Schmelzkammer 5 ist mit einem Sicherheitsventil 13" (Sicherheitsklappe) versehen, welches von einer Abgashaube 3 mit einem Abzug 13 zu einem Kamin oder Ventilator umgeben ist und weist zwei, parallel nebeneinander liegende Brenner 11 geringerer Leistung auf, die auf die Schmelzbühne 4 gerichtet sind. Die geringe Brennenergie der Brenner 11 ermöglicht ein tropfenweises abschmelzen der Aluminiumteile. Bei öfen kleiner Bauart kann auch ein Brenner 11 ausreichend sein.

Unterhalb der Schmelzbühne 4 ist ein Vorbad 6 angeordnet, in das geschmolzenes Metall abtropft. Das Vorbad 6 ist mit einem weiteren Brenner 12 von ebenfalls geringerer Leistung versehen. Das Vorbad 6 dient der Beruhigung der Schmelze.

Das Vorbad 6 ist über einen Kanal 17, der unterhalb des Schmelzespiegels angeordnet ist mit einer Warmhaltekammer 16 verbunden. Die Warmhaltekammer 16 ist mit einem Impeller 9 zum rühren der Schmelze ausgestattet.

Die Warmhaltekammer 16 ist wiederum mittels eines Kanals 8, der sich unterhalb des Schmelzbadspiegels befindet, mit einer zweiten Warmhaltekammer, einer Schöpfkammer 7 verbunden. In die Schöpfkammer 7 kann ein Schöpflöffel 14 zur portionsweisen Entnahme von Schmelze eintauchen. Dem Schöpflöffel ist eine Einrichtung zur Kornfei- nung 10 zugeordnet.

Das zu verarbeitende Altmetall wird mittels des Aufzuges 2 in die Schmelzkammer 5 auf die Schmelzbühne 4 befördert. Dort wird es mittels der Gas-Brenner 11 so langsam und schonend aufgeschmolzen, dass geschmolzenes Metall tropfenweise von der Schmelzbühne 4 in das Vorbad 6 gelangt. Ein "bohrungsförmiges" aufschmelzen wird durch die Verwendung von zwei Brennern 11 vermieden. Das langsame aufschmelzen resp. abschmelzen vermeidet eine überhitzung des Metalls sowie das abbrennen von tiefer schmelzenden Legierungselementen.

Sämtliche Brenner 11, 12 ermöglichen frei wählbare Temperaturen der Schmelze zwischen ca. 61O ⁰ C bis 740 ⁰ C. Bevorzugt wird bei Temperaturen unterhalb 650°C geschmolzen, was hohe Standzeiten des Ofens ergibt.

Der Ofen arbeitet mit max. 2% Luftüberschuss (ggf. Inertgas), insbesondere im Bereich der Schmelzkammer 5. Das Sicherheitsventil 13 ist ständig leicht (angepasst an die Brennerleistung) geöffnet und ermöglicht einen Abzug von Luft und Rauchgasen. Bei möglichen Druckanstiegen öffnet das Sicherheitsventil 13' vollständig.

In der Warmhaltekammer 16 wird die Schmelze durch einen weiteren Gas-Brenner 12 erhitzt. Unter der Badoberfläche fliesst die Schmelze durch den Kanal 8 in die Schöpf-

kammer 7. Dies hat den Vorteil, dass nur wenig Gas aufgenommen werden kann und dass das Bad beruhigt ist. Der Impeller 9 der Warmhaltekammer 16 homogenisiert, reinigt und entgast die Schmelze.

In der Schöpfkammer 7 könnte die Schmelze durch eine weitere, nicht explizit dargestellte Heizung auf Temperatur gehalten werden. üblicherweise ist jedoch der Wärmetransport von der der Warmhaltekammer als ausreichend anzusehen.

Durch den Schöpflöffel 14 wird eine Schmelzeportion ohne nennenswerten Temperaturverlust entnommen und einer Druckgiessmaschine zugeführt. Durch Zugabe von Komfeinungsmitteln in den Schöpflöffel 14 kann der Schmelzewerkstoff weiter veredelt werden.

Möglich ist so eine genaue Dosierung von homogenisiertem Material bei konstanter Badtemperatur und geringem Temperaturverlust bei der Zuführung der Schmelze, kürzere Füllzeiten, eine Veredelung des Werkstoffes im Schöpflöffel 14.

Umschmelzen, aufbereiten und warmhalten erfolgt in nur einem Ofen.

Erzielbar sind Gussteile mit weniger als 0,1 ppm Gasanteil.

Die Zufuhr von aufzuschmelzendem Rohmaterial erfolgt in Abhängigkeit vom Schmel- zeaustrag aus der Schöpfkammer 7 um zu gewährleisten, dass das zuerst zugeführte Material auch zuerst wieder ausgetragen wird. Zudem wird eine überlastung des Ofens vermieden.

Bei einer weiterhin möglichen Ausführungsform der Warmhaltekammer 16 kann diese aus zwei miteinander verbundenen Teilkammern 16 ^x bestehen, wobei jede Teilkammer mit einem Impeller 9 ausgestattet sein kann. Bei dieser Ausführungsform kann bereits geschmolzenes Metall mit einem Tiegel 15 in das Vorbad 6 entleert werden. Dabei entfällt die Schmelzbühne 4.

Um ein anhaften von Schmelze oder Schlacken an der Auskleidung des Vorbades 6 zu verhindern, wird ein exotherm wirkendes Salz zugegeben, zur Reinigung der Schmelze in der Warmhaltekammer 16 hingegen ein endotherm wirkendes Salz.

Bezugszeichen

Schmelz- und Warmhalteofen

Aufzug

Abgashaube

Schmelzbühne

Schmelzkammer

Vorbad

Schöpfkammer

Kanal

Impeller

Kornfeinung

Brenner

Brenner

Abzug

Sicherheitsventil

Schöpflöffel

Tiegel

Warmhaltekammer

Kanal