BIR-Herbsttagung, 25. - 26- Oktober 2010 in Brüssel - Metall-web.de

METALL-FORSCHUNG
Innerbetriebliches Metallrecycling aus Ofenkrätzen
der Verarbeitung von Zinkdruckgusslegierungen
Niemann, A. (1)
Die Verarbeitung von Zinkdruckgusslegierungen (Legierungsbestandteile: Zink,
Aluminium, Magnesium und Kupfer) führt zum Anfall spezifi sch großer Mengen an
Angussmaterial, das im Kreislauf geführt wird. Das Rückschmelzen dieses Materials
sowie die durch das Warmkammergießverfahren bedingte Schmelzeumwälzung
in den Öfen der Gießmaschinen sind Prozesse, die zum Anfall von Ofenkrätze
führen. Der durch die Produktion vorgegebene Schmelz- und Beschickungszyklus
lässt keinen Spielraum für genügend lange Ruhezeiten. Abgezogene Ofenkrätze ist
in der Realität immer ein Schlacke-Schmelze-Gemisch mit erfahrungsgemäß erheblichem
Schmelzeanteil. Die Fachhochschule Brandenburg hat zwischen Juni 2008
und Dezember 2009 im Rahmen eines Forschungsprojektes Untersuchungen zum
Recycling verwendbaren Metalls aus Ofenkrätzen der Verarbeitung von ZAMAK-Legierungen
durchgeführt. Ziel des Projektes war es, praktikable Lösungen zur Reduzierung
des Schmelzeverlustes und zur Rückgewinnung für den Produktionseinsatz
zu entwickeln.
Voruntersuchungen des
Zinkdruckgussprozesses
beim Projektpartner zeigten,
dass eine Verminderung
der Krätzebildung, insbesondere
schaumartiger Krätzen infolge von
Förderprozessen, nur durch konstruktive
Veränderungen an der Ausrüstung
möglich ist. Da der betrachtete
Maschinenpark den aktuellen Stand
der Zinkgießereitechnik repräsentiert,
sind zurzeit nur nachsorgende Maß-
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nahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz
möglich.
Versuchsstand
Auf Basis der Vorbetrachtung wurde
ein Versuchsstand konzipiert, der über
den Labormaßstab hinausgeht und sich
an den Industrieschmelzöfen orientiert.
Er besteht aus vier Baugruppen:
Vertikalmuffelofen der Fa. Rohde
mit hoher spezifischer Heizleistung,
Bild 1: Versuchsstand für Rückschmelzversuche, bestehend aus Vertikalmuffelofen
mit eingehängtem Tiegel, Plattenwaage sowie Peripheriegeräten.
Speziell gefertigter Schmelztiegel für
max. 120 kg Schmelze aus dem Material,
das in den Produktionsöfen
eingesetzt ist (Vermeidung stofflicher
Beeinflussung der Schmelze),
Anordnung beider auf einer Plattenwaage
der Fa. Sartorius mit einem
Messbereich von 600 kg und einer
Auflösung von 20 g zur Bilanzierung
behandelter Mengen,
Energieversorgung mit der Möglichkeit
zur Verbrauchsmessung.
Ein Foto des Versuchsstandes ist in
Bild 1 enthalten.
Versuchsdurchführung
Grundlage für die Vergleichbarkeit
der Rückschmelzversuche, unabhängig
davon, ob sie mit oder ohne Reinigungssalz
durchgeführt wurden, ist
eine einheitliche Vorgehensweise sowie
die Festlegung fixer und variabler
Versuchsparameter.
Die zu behandelnde Ofenkrätze wurde
zufällig und bei Raumtemperatur aus
dem Gießereiprozess entnommen (siehe
Bild 2), da das Anliegen der Versuche
die Gewinnung integraler Aussagen
über einen betriebsbegleitenden Rückschmelzprozess
für anfallende Ofenkrätzen
ist. Das Aufschmelzen und Erwärmen
auf Behandlungstemperatur
der Ofenkrätze erfolgte in vorgelegter
Schmelze. Dem folgte das Stampfen
der Schwimmschicht, um eine gute
Wärmeleitung zum Ausschmelzen
eingelagerten Metalls zu erreichen.
Beim Einsatz von Reinigungssalz war
dem Stampfen das Einrühren vorgelagert.
Dann begann die Behandlungszeit,
über die die Schmelze ruhte. Bei
der anschließenden manuellen Krätzeentnahme
wurde die Schwimmschicht
bis zur blanken Schmelzeoberfläche
abgetragen. Die Probenahme war in
die Entnahme integriert. Je Versuch
liegen Krätzeproben von Entnahmebeginn
und -ende sowie Schmelzepro-
12/2010 | 64. Jahrgang | METALL