DE602004006111T2

DE602004006111T2 - METHOD FOR USE OF FOUNDRY WASTE IN A FOUNDRY PRODUCT

Info

Publication number: DE602004006111T2
Application number: DE602004006111T
Authority: DE
Inventors: Pirjo Aili Virtanen; Kalevi Kustaa Hangasmaa; Jukka Seppo Lehtonen; Osmo Kalevi Mikkola
Original assignee: Metso Lokomo Steels Oy
Current assignee: Metso Lokomo Steels Oy
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2024-03-27
Also published as: FI20030681L; FI20030681A0; NO20051773D0; WO2004098816A1; DE602004006111D1; EP1620218A1; ES2286628T3; FI115829B; ATE360492T1; EP1620218B1; NO20051773L

Abstract

A method for method for using foundry waste in a cast product is disclosed, the method comprising the steps of molding an insert core from chromite sand thermally degenerated in the recycling of casting sand, placing the insert core into a desired position within the cavity of the casting mold prepared for the product to be cast, and filling the casting mold with molten steel in a fashion allowing the molten steel to penetrate into the interstices between the chromite sand grains of the insert core, whereby a product portion of a composite material is formed. The invention also relates to a cast product made according to the method and the use of such a cast product.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Verwendung von thermisch zersetztem Chromitsand, welcher ein Nebenprodukt beim Gießereibetrieb und entbehrlicher Abfall ist, welcher im Allgemeinen als Müll entsorgt wird, zum Formen eines verschleißfesten Teilstücks von aus Stahl hergestellten Verschleißteilen.The The present invention relates to a method for the use of thermal decomposed chromite sand, which is a by-product in foundry operation and expendable waste, which is generally disposed of as garbage is used to form a wear-resistant portion of made of steel wear parts.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Verschiedene Gießereierzeugnisse, von denen beabsichtigt ist, dass diese intensivem Verschleiß widerstehen, werden häufig durch Gießen in eine harzgebundene Formsandform hergestellt.Various Foundry products which are intended to resist intense wear, become common by pouring made in a resin-bonded molding sand mold.

Der Formsand kann beispielsweise ein aus natürlichen Quellen erhaltener Sand sein, wie beispielsweise Quarz-, Chromit-, Olivin- oder Zirkoniumoxidsand, oder kann Sand sein, welcher daraus durch Zerkleinern und Aussieben zu einer korrekten Korngröße hergestellt worden ist. Der in einem Gießereiprozess eingesetzte Formsand weist typischerweise eine Korngröße in einem Bereich zwischen 0,2 und 0,4 mm auf.Of the For example, molding sand can be obtained from natural sources Sand, such as quartz, chromite, olivine or zirconia sand, or may be sand, which is made by crushing and sifting made to a correct grain size has been. The one in a foundry process used molding sand typically has a particle size in one Range between 0.2 and 0.4 mm.

Das Sandbindemittel ist im Allgemeinen aus der Gruppe der durch eine Polymerisationsreaktion härtbaren Harzen ausgewählt; oder es kann alternativ dazu ein anorganisches Bindemittel, wie beispielsweise Wasserglas, gewählt werden.The Sand binder is generally from the group of one Curable polymerization reaction Resins selected; or it may alternatively be an inorganic binder such as For example, water glass, selected become.

Gießen in sogenannte Grünsandformen wird ebenfalls eingesetzt. Hier sind die Bindemittel unterschiedlich, wobei das Bindemittel herkömmlicherweise ein natürliches Tonmaterial, wie beispielsweise Bentonit, ist.Pour in so-called Green sand molds is also used. Here the binders are different, the binder conventionally a natural one Clay material, such as bentonite, is.

Chromitsand ist eine typische Sandsorte in Harz verbundenen Gießsandformen in Eisen- und Stahlgießereien. Dieser Sand weist bei hohen Temperaturen eine gute Beständigkeit auf. Ein Nachteil von Chromitsand ist allerdings dessen hoher Preis verglichen mit gewissen anderen Sandsorten. Daher verwenden viele Gießereien in deren Gießformen zwei unterschiedliche Sandsorten. Insbesondere werden beispielsweise Hotspots, welche nahe der Oberfläche des Gießobjektes auftreten, unter Verwendung von Chromitsand geformt, wohingegen der Rest des Formsandvolumens der Form, der in einer größeren Entfernung von dem Heißgießen platziert ist und folglich näher an der Formkastenrahmenwand platziert ist, mit Quarzsand, welcher als Unterstützungssand dient, gefüllt wird.chromite is a typical kind of sand in resin bonded foundry sand molds in iron and steel foundries. This sand has good resistance at high temperatures on. A disadvantage of Chromitsand, however, is its high price compared with certain other types of sand. Therefore, many foundries use in their molds two different types of sand In particular, for example Hotspots, which are near the surface of the casting object occur, formed using chromite sand, whereas the rest of the molding sand volume of the mold, at a greater distance from the hot casting is placed and therefore closer placed on the mold box frame wall, with quartz sand, which as a support sand serves, filled becomes.

Natürlicher Chromit, welcher in Chromitsand auftritt, ist Oxide von Chrom und Eisen enthaltendes Mineral, wobei diese Komponenten in einem gewissen Gewichtsprozentverhältnis, beispielsweise 50 bis 80 % Chromoxid und 20 bis 50 % Eisenoxid, vorliegen. Hinsichtlich seiner kristallinen Struktur und seiner mineralogischen Art weist Chromit eine Spinelzusammensetzung, nämlich AB₂X₄, auf. Die Hauptkomponente des Chromitsandes ist Ferrochromit FeCr₂O₄, aber in der Natur können ebenfalls geringe Mengen anderer Oxide, wie beispielsweise Oxide von Magnesium und Aluminium, plus solchen Materialien, wie beispielsweise MgCr₂O₄, FeAl₂O₄ und MgAl₂O₄, vorliegen.Natural chromite which occurs in chromite sand is oxides of chromium and iron containing mineral, these components being present in a certain weight percent ratio, for example 50 to 80% chromium oxide and 20 to 50% iron oxide. In terms of its crystalline structure and its mineralogical nature, chromite has a spinel composition, AB ₂ X ₄ . The major component of the chromite sand is ferrochromite FeCr ₂ O ₄ , but in nature also small amounts of other oxides, such as oxides of magnesium and aluminum, plus such materials as MgCr ₂ O ₄ , FeAl ₂ O _4, and MgAl ₂ O ₄ , present.

Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die Spinelstruktur der Chromitoberfläche unter gewissen thermischen Behandlungsbedingungen auflöst, wodurch eine Veränderung des Oxidverhältnisses beobachtet werden kann, so dass die Chromitkornoberfläche eine relativ größere Menge an Eisenoxid Fe₃O₄ als Chromoxid an Cr₂O₃ aufweist. Die Oberflächenzusammensetzung eines unberührten, unverwendeten Chromitsandkornes kann beispielsweise Cr₂O₃ 48 %, Fe₃O₄ 23 %, Al₂O₃ 17 %, SiO₂ 2 %, MgO 10 % sein. Im Unterschied dazu kann die Analyse der Oberfläche von Chromitsand, welcher ausreichend lange unter oxidierenden/reduzierenden Bedingungen, welche denen in einer Gießform entsprechen, thermisch behandelt worden ist, beispielsweise die folgenden Daten ergeben: Cr₂O₃ 3 %, Fe₃O₄ 95 %, Al₂O₃ 1 %, SiO₂ 1 %. Die modifizierte Zusammensetzung der dünnen Oberflächenschicht auf dem Korn, welche hauptsächlich Eisenoxid enthält, verringert die untere Oberflächenspannung des Chromitsandkorns, was folglich das Eindringen des geschmolzenen Metalls in die Zwischenräume zwischen den Körnern des geschmolzenen Sandes erhöht.Studies have shown that the spinel structure of the chromite surface dissolves under certain thermal treatment conditions, whereby a change in the oxide ratio can be observed, so that the chromite grain surface has a relatively larger amount of iron oxide Fe ₃ O ₄ than chromium oxide on Cr ₂ O ₃ . The surface composition of a virgin, unused chromite sand grain may be, for example, Cr ₂ O ₃ 48%, Fe ₃ O ₄ 23%, Al ₂ O ₃ 17%, SiO ₂ 2%, MgO 10%. In contrast, the analysis of the surface of chromite sand, which has been thermally treated for sufficiently long under oxidizing / reducing conditions similar to those in a mold, may yield, for example, the following data: Cr ₂ O ₃ 3%, Fe ₃ O ₄ 95 %, Al ₂ O ₃ 1%, SiO ₂ 1%. The modified composition of the thin surface layer on the grain, which mainly contains iron oxide, reduces the lower surface tension of the chromite sand grain, thus increasing the penetration of the molten metal into the interstices between the grains of molten sand.

Diese Art der thermischen Zersetzung in einem Chromitkorn findet unbeabsichtigt statt, wenn dieselbe Charge Chromitsand mehrere Male als Formsand wieder verwendet wird, wobei der Sand, welcher am nächsten an dem Gießstahl platziert ist, für mehrere Stunden bis zu einer Temperatur von über 1.000°C erhitzt wird. In einem Gießverfahren ist dies ein insofern unerwünschter Effekt, weil es nicht erwünscht ist, dass in einem Guss ein Verbund aus Sand und Stahl auftritt. Folglich verändert sich Chromitsand eventuell zu nutzlosem Abfall, welcher im Allgemeinen weggeworfen wird. Als ein Ergebnis hiervon bedeutet Abfall signifikante Kosten für Gießereien. In weniger gut ausgestatteten Gießereien kann die Menge an Chromitsandabfall, abhängig von der Art der eingesetzten Gießsande, Formverfahren und Bindemittel, nahezu gleich oder sogar größer als das tatsächliche Volumen des Gießens sein.These Type of thermal decomposition in a chromite grain occurs unintentionally instead, if the same batch of chromite sand several times as molding sand is used again, with the sand being closest to the cast steel is placed for is heated for several hours to a temperature of over 1,000 ° C. In a casting process is this a undesirable one Effect because it is not desired is that a composite of sand and steel occurs in one casting. Consequently changed Chromite sand may turn into useless waste, which in general is thrown away. As a result, waste is significant costs for Foundries. In less well-equipped foundries, the amount of chromite sand waste, dependent on the type of casting sands, molding methods and binders used, almost equal or even bigger than that actual Volume of the casting be.

Um allerdings die Haldenkosten und Förderkosten zu verringern, ist Gießsand traditionell vor dessen Wiederverwendung regeneriert worden. In Verbindung mit einer Mischung aus Quarz und Chromitsand bedeutet Regeneration beispielsweise, dass Quarzsand und Chromitsand voneinander getrennt werden, unverwertbare Korngrößenfraktionen von den verwertbaren Fraktionen abgetrennt werden und thermisch zersetzter Chromitsand aus der nicht degenerierten Fraktion von Chromitsand abgetrennt wird. Recyclefähige Sandsorten und Korngrößenfraktionen werden in den Gießprozess zur Wiederverwendung beim Packen der Formen zurückgeführt.However, to reduce heap costs and production costs, foundry sand has traditionally been regenerated prior to its reuse. For example, in combination with a mixture of quartz and chromite sand, regeneration means Quartz sand and chromite sand are separated, unreachable grain size fractions are separated from the recoverable fractions and thermally decomposed chromite sand is separated from the non-degenerate fraction of chromite sand. Recyclable sands and grain size fractions are returned to the casting process for reuse in packaging the molds.

Für eine Sandregeneration ist eine Vielzahl von Geräten kommerziell erhältlich. Unter Verwendung einer herkömmlichen Art von kommerziellem Chromitsandsieb gefolgt von geeignetem Sortiermaschinen, wie beispielsweise Wirbelschicht-Sortiermaschinen, wird die verbrauchte Mischung aus Quarz/Chromit-Sand typischerweise in vier Fraktionen unterteilt:

1) Staub und andere Feinstoffe,
2) hauptsächlich Quarzsand enthaltender wieder verwertbarer Sand,
3) Chromitsand, welcher eine Veränderung durchgemacht hat, d.h. welcher unter Aussetzung gegenüber hoher Temperatur zersetzt worden ist, sowie
4) nicht zersetzter Chromitsand.

For a sand regeneration a multiplicity of devices are commercially available. Using a conventional type of commercial chromite screen followed by suitable sorters, such as fluid bed sorters, the spent quartz / chromite sand mixture is typically divided into four fractions:

1) dust and other fines,
2) reusable sand containing mainly silica sand,
3) chromite sand, which has undergone a change, ie, which has been decomposed under exposure to high temperature, as well as
4) undecomposed chromite sand.

Von diesen sind die Fraktionen 2 und 4, d.h. Quarzsand und so genannter regenerierter Chromitsand, für die Wiederverwendung geeignet. Die Fraktionen 1 und 3 werden zur Zeit im Allgemeinen als Müll entsorgt.From these are fractions 2 and 4, i. Quartz sand and so-called regenerated chromite sand, for suitable for reuse. Fractions 1 and 3 become the Time generally as garbage disposed of.

Unter Verwendung des vorbeschriebenen Sandregenerationssystems können Gießereien die Menge an Abfallsand, welcher in der Gießerei hergestellt wird, drastisch verringern. Durch Kombinieren der besten erhältlichen Formverfahren und Bindemittel für die Chromitsandregeneration können bis zu 90 % des Formsandes wiederverwertet werden, wohingegen lediglich ungefähr 10 % des Gießsandes als Müll entsorgt werden müssen.Under Use of the above-described sand regeneration system may foundries the amount of waste sand produced in the foundry drastically reduce. By combining the best available molding methods and Binder for the chromite sand regeneration can up to 90% of the molding sand are recycled, whereas only approximately 10% of the foundry sand as garbage must be disposed of.

Folglich ist das einzig verbleibende Problem, welches zu lösen ist, was mit den verbleibenden 10 % Rest des zersetzten Chromitsandes anzufangen ist.consequently is the only remaining problem to solve what with the remaining 10% remainder of the decomposed chromite sand is to start.

Eine vorteilhafte Verwendung von Chromitsand zum Formen eines Verbundmaterials während des Gießens ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Patentveröffentlichung US 3,239,319 beschreibt ein Verfahren zum Gießen von Bremsklötzen mit einer auf einer Gusseisenmatrix basierenden Verbundstruktur. In einem in der zitierten Druckschrift beschriebenen Beispiel wird auch vorerhitzter Chromitsand erwähnt. Gemäß der Beschreibung der Erfindung wird das Erhitzen angewendet, um eine übermäßig schnelle Verfestigung des Gusseisens zu vermeiden. Wie in dem Stand der Technik bekannt ist, fördert das Erhitzen der Bestandteile auch das Eindringen des Matrixmaterials in die Zwischenräume zwischen den unlöslichen Partikeln. Allerdings kann der Sandvorerhitzungsschritt, welcher in dieser Veröffentlichung beschrieben wird, diese Art der Veränderung in der Chromitsandmikrostruktur, wie in diesem Text zuvor beschrieben worden ist, nicht erreichen, weil die Diffusionsveränderung der Sandkornkristallstruktur mehrere Stunden dauert. Solch eine Veränderung der Partikelmikrostruktur ist für ein gutes Eindringen von geschmolzenem Stahl in die Zwischenräume zwischen den Chromitsandpartikeln zwingend, was aus dem niedrigeren Benetzungswinkel zwischen Chromitsandpartikeln und geschmolzenem Stahl resultiert.An advantageous use of chromite sand to form a composite during casting is known in the art. The patent publication US 3,239,319 describes a method for casting brake pads with a cast iron matrix based composite structure. In an example described in the cited document, preheated chromite sand is also mentioned. According to the description of the invention, the heating is applied to avoid over-rapid solidification of the cast iron. As known in the art, heating of the constituents also promotes penetration of the matrix material into the interstices between the insoluble particles. However, the sand preheating step described in this publication can not achieve this kind of change in the chromite sand microstructure as described hereinbefore because the diffusion change of the sand grain crystal structure takes several hours. Such a change in the particle microstructure is imperative for good penetration of molten steel into the interstices between the chromite sand particles, resulting from the lower wetting angle between chromite sand particles and molten steel.

Ein weiterer Nachteil der in der zitierten Patentveröffentlichung US 3,239,319 offenbarten Erfindung ist es, dass das Verfahren gemäß der Veröffentlichung lediglich Gussgegenstände erzeugt, in welchen die Verstärkungspartikel über alle Seiten des fertigen Gussteiles einheitlich verteilt sind. Diese Beschränkung kompliziert oder schließt möglicherweise sogar eine spätere Verarbeitbarkeit des Gussteiles aus.Another disadvantage of the cited patent publication US 3,239,319 it is disclosed that the method according to the publication only produces cast articles in which the reinforcing particles are uniformly distributed over all sides of the finished casting. This limitation may even complicate or even preclude later processability of the casting.

In dem Verbundmaterial der zitierten Patentveröffentlichung US 3,239,319 als das Matrixmetall eingesetztes Gusseisen kann nicht als ein Rohmaterial für Gussteile eingesetzt werden, welche einem Verschleiß hohen Ausmaßes unterworfen werden.In the composite material of the cited patent publication US 3,239,319 Cast iron used as the matrix metal can not be used as a raw material for castings subjected to wear of a high degree.

Für nunmehr nahezu ein Jahrhundert sing verschleißende Gussteile, von denen beabsichtigt ist, dass diese intensiver stoßartiger Erosion beispielsweise in Backenbrechern, Kreiselbrechern, Kegelbrechern, Prallbrechern und Hammerbrechern sowie Shreddern widerstehen, hauptsächlich aus austenitischem Mangangussstahl hergestellt worden, der unter Belastungen eine beträchtliche Bearbeitungsverstärkung unterläuft. Im Allgemeinen ist die Zusammensetzung dieser Art von Manganstahl C 0,9–1,5 %, Mn 6–25 %, Cr 0–3 %, Mo 0–1 % plus geringe Mengen an anderen Legierungselementen, wie beispielsweise Si und Al, möglicherweise auch Ti, Zr und gewisse andere Elemente. Andere Materialien, welche in den vorgenannten Brechertypen, insbesondere in Prallbrechern, zum Herstellen ihrer verschleißenden Gussteile eingesetzt werden, sind so genanntes weißes Gusseisen (C 2–3,5 %, Cr 10–30 %, Mo < 3 %, Ni < 2,5 %) sowie martensitischer getemperter Stahl (C 0,4–0,6 %, Cr 0,7–3,5 %, Ni < 2,0 %, Mo < 0,5 %).For now Nearly a century of wear-and-tear castings, of which For example, it is intended that this intense jerking erosion in jaw crushers, gyratory crushers, cone crushers, impact crushers and hammer-breakers as well as shredders resist, mainly from austenitic manganese steel has been produced under stress a considerable one processing gain makes. In general, the composition of this type of manganese steel C 0.9-1.5 %, Mn 6-25 %, Cr 0-3 %, Mo 0-1 % plus small amounts of other alloying elements, such as Si and Al, maybe also Ti, Zr and certain other elements. Other materials, which in the aforementioned crusher types, in particular in impact crushers, for making their weary Castings are used, so-called white cast iron (C 2-3.5 %, Cr 10-30%, Mo <3%, Ni <2.5%) and martensitic tempered steel (C 0,4-0,6 %, Cr 0.7-3.5 %, Ni <2.0%, Mo <0.5%).

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung macht es hier möglich, im Allgemeinen wenigstens 50 %, vielleicht sogar 100 %, der bei der Chromitsandregeneration abgetrennten restlichen Chromitsandfraktion, welche herkömmlicherweise als zum Recyceln ungeeignet betrachtet wird, vorteilhaft zu recyceln.The Method according to the present invention Invention makes it possible here generally at least 50%, maybe even 100%, at the chromite sand regeneration separated residual chromite sand fraction, which conventionally as is considered inappropriate for recycling, advantageous to recycle.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Nunmehr wird nachfolgend ein Verfahren im Detail beschrieben, von dem festgestellt worden ist, dass dieses zum Verringern der Menge von in einer Gießerei hergestelltem Formsandabfall geeignet ist und folglich zum Verringern seiner Abfallentfernungskosten als ein Nebenprodukt des Verfahrens zum Herstellen eines verschleißbeständigen Gussteils und zum Verwenden solch eines Gussteils. Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von thermisch zersetztem Chromitsandabfall in Verbindung mit Manganstahl in solch einer Weise, dass in einem Manganstahlgussteil lokalisierte verstärkte Verbundmaterialbereiche ausgebildet werden.Now In the following, a method will be described in detail, of which stated This is to reduce the amount of produced in a foundry Formsand waste is suitable and therefore to reduce its waste removal costs as a by-product of the method of making a wear resistant casting and for using such a casting. A characteristic feature The present invention is the use of thermally decomposed Chromite sand waste in conjunction with manganese steel in such a way in a manganese steel casting, localized reinforced composite areas be formed.

Insbesondere ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch das, was in dem kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 dargelegt ist.Especially is the method according to the present Invention characterized by what is in the characterizing part of claim 1 is set forth.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention

Wenn die zuvor beschriebene Art von Chromitsand, welcher eine Veränderung in seiner Kristallstruktur und seinen Eigenschaften durchlaufen hat, entweder alleine oder vermischt mit regeneriertem Chromitsand eingesetzt wird, wird eine Sandsorte erhalten, welche von der typischen, ein Eindringen von geschmolzenem Stahl in den Gießsand verhindernden bekannten Eigenschaft von Chromitsand frei ist. Als ein Ergebnis hiervon kann diese neue Sandart mit einem Harzbindemittel vermischt eingesetzt werden, um solch einen porösen Kern herzustellen, welcher in einer gewünschten Weise während des Gießens veranlasst werden kann, vollständig mit geschmolzenem Stahl imprägniert zu werden. Als ein Ergebnis hiervon wird eine aus in harter Stahlmatrix eingebetteten Chromeisenoxidkörnern gebildete Verbundstruktur erhalten. Dieses Ergebnis ist in mit geschmolzenem Manganstahl durchgeführten praktischen Tests verifiziert worden.If the previously described type of chromite sand, which is a change go through in its crystal structure and its properties has, either alone or mixed with regenerated chromite sand is used, a sort of sand is obtained, which differs from the typical, preventing penetration of molten steel into the casting sand known property of chromite sand is free. As a result Of these, this new type of sand can be mixed with a resin binder can be used to produce such a porous core, which in a desired Way during of the casting can be initiated completely impregnated with molten steel to become. As a result, one in hard steel matrix embedded chromium oxide granules obtained composite structure. This result is in with molten Manganese steel carried out practical tests have been verified.

Das Verhältnis von Stahl zu Chromeisenoxid in einer so erhaltenen Verbundstruktur kann beispielsweise 50/50 oder 30/70 betragen. Das optimale Zusammensetzungsverhältnis kann im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung des Verbundmaterials eingestellt werden, wodurch ein hoher Stahlgehalt die Härte des Matrixmaterials in der Verbundstruktur betont und umgekehrt ein hoher Gehalt an Chromitsand die Härte der Verbundstruktur erhöht.The relationship from steel to chromium oxide in a composite structure thus obtained may for example be 50/50 or 30/70. The optimal composition ratio can adjusted with regard to the intended use of the composite material be a high steel content, the hardness of the matrix material in the composite structure emphasizes and vice versa a high content of chromite sand the hardness the composite structure increased.

Ein für die Bildung des Verbundmaterials benötigter poröser Gießkern wird aus Chromitsand und einem Bindemittel unter Einsatz derselben Formtechnik, wie diese bei der Herstellung eines festen Kernes aus Formsand eingesetzt wird, hergestellt. Zuerst werden Chromitsand und Bindemittel miteinander vermischt und in einen Formkasten geeigneter Größe und Form gepackt, wobei diesen erlaubt wird, zu härten, um einen Gießkern zu bilden. Allerdings wird die Oberfläche des geformten Gießkernes auf jeden Fall nicht festgestampft, um den geschmolzenen Stahl während des Gießens ein maximal leichtes Eindringen in die Poren des Gießkernes aus Chromitsand zu ermöglichen.One for the Formation of the composite material needed porous casting core is made of chromite sand and a binder using the same Forming technique, like these in the production of a solid core Form sand is used, manufactured. First, become chromite sand and binder mixed together and into a molding box suitable Size and shape packed, allowing them to harden to a core form. However, the surface of the molded casting core becomes definitely not tamped to the molten steel during the casting a maximum of light penetration into the pores of the casting core to allow out of chromite sand.

In zu gießenden Produkten wird der gewünschte Verbundanteil in dem Material des verschleißenden Gussteils durch Platzieren eines Gießkernes aus bindemittelgehärtetem Ferrochromitoxidsands in der Gießform gebildet. Nachdem der geschmolzene Manganstahl in die Form gegossen worden ist, werden die Zwischenräume zwischen den Oxidsandkörnern des porösen Gießkernes mit dem geschmolzenen Stahl gefüllt, wodurch in dem Gussprodukt ein Teil der Verbundstruktur enthaltend eine Stahlmatrix, in der die Ferrochromitkörner eingebettet sind, erzeugt wird.In to be poured Products will be the desired Composite in the material of the abrasive casting by placing a casting core bindemittelgehärtetem Ferrochromitoxidsands formed in the mold. After the molten manganese steel has been poured into the mold the gaps between the oxide sand grains of the porous one casting core filled with the molten steel, thereby containing in the cast product a part of the composite structure a steel matrix in which the Ferrochromitkörner are embedded produced becomes.

Die Menge des Verbundmaterialteils in einem Gussprodukt kann ziemlich gering sein. Hier bezieht sich der Verbundmaterialanteil in einem Gussprodukt auf einen solchen spezifischen Teil des Gesamtvolumens eines fertigen Gussstückes, bei dem ein Verbundstoff aus Stahl und Chromitsand vorliegt. In einer großen Anzahl von mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Gussprodukten kann der benötigte Anteil des Verbundmaterials sehr klein sein. Beispielsweise können die Dimensionen des zum Bilden des Verbundmaterialanteils benötigten Gießkernes so klein wie 25 × 25 × 100 mm sein.The Amount of the composite part in a cast product can be quite be low. Here, the composite content refers to one Cast product on such a specific part of the total volume a finished casting, where there is a composite of steel and chromite sand. In a big one Number of castings associated with the present invention can the needed Proportion of the composite material to be very small. For example, the Dimensions of the casting core needed to form the composite portion so small as 25 × 25 × 100 mm be.

In der Gussform des Verschleißteils ist der Gießkern an den Oberflächen des zu gießenden Verschleißteils lokalisiert, welche während des Verwendens des Teiles der größten Erosion unterworfen sind. Ein Gießkern kann direkt gegen die innere Oberfläche des Formhohlraums platziert werden, wodurch der Gießkern unmittelbar auf der Oberfläche des Verschleißteiles untergebracht wird, oder alternativ dazu kann der Gießkern mit Hilfe beispielsweise einer Kernstütze oder von Distanzblechen in einer geringen Entfernung von der Formoberfläche nach innen verlegt sein. Anstelle von einem herkömmlichen Kernfixierungsverfahren können hier alternativ andere Mittel, beispielsweise eine Schraube, ein Nagel oder ein Klebstoff, eingesetzt werden.In the mold of the wearing part is the casting core on the surfaces of the to be poured wearing part isolated, which during using the part of the largest erosion are subject. A casting core can be placed directly against the inner surface of the mold cavity become, whereby the Gießkern directly on the surface of the wearing part is housed, or alternatively, the casting core with Help, for example, a core support or spacers be routed inwardly at a small distance from the mold surface. Instead of a conventional one Core fixation can here alternatively other means, such as a screw, a Nail or an adhesive can be used.

Ferner kann der regenerierte Chromitsand so unterteilt werden, dass lediglich ausgewählte Fraktionen hiervon für die Wiederverwendung in dem Gießkern genommen werden. Feinstoffe können aus dem recycelten Chromitsand beispielsweise mit Hilfe einer Wirbelschichtsortiermaschine oder mit einem Sieb entfernt werden. Die Entfernung der feinsten Fraktion aus dem Chromitsand macht es möglich, einen poröseren Gießkern herzustellen, wodurch das Verhältnis Sand zu Stahl in dem Verbundmaterialteil des Gussteils zu einem höheren Stahlanteil eingestellt werden kann.Further, the regenerated chromite sand may be subdivided such that only selected fractions thereof are taken for reuse in the casting core. Fines can be removed from the recycled chromite sand, for example by means of a fluidized bed sorter or with a sieve. The removal of the finest fraction from the chromite sand makes it possible to produce a more porous casting core, whereby the Sand to steel ratio can be adjusted in the composite part of the casting to a higher steel content.

Die aus dem Chromitformsand und dem Manganstahl auf den Flächen des Verschleißteils, welche dem höchsten erosiven Verschleiß ausgesetzt sind, gebildete Verbundstuktrur kann die Widerstandsfähigkeit dieser Flächen gegenüber abrasiver und kratzender Erosion so weit erhöhen, dass die Härte des Chromeisenoxids in einem Bereich zwischen 1.000 und 1.400 HV liegt. Abhängig von dem Grad der Bearbeitungshärte weist der entsprechende Manganstahl lediglich eine Härte zwischen 250 und 600 HV auf.The from the chromite molding sand and the manganese steel on the surfaces of the Wear part, which the highest exposed to erosive wear are formed Verbundstuktrur can the resistance of these surfaces across from increase abrasive and scratching erosion to such an extent that the hardness of the Chromium oxides in a range between 1,000 and 1,400 HV. Dependent on the degree of processing hardness the corresponding manganese steel only has a hardness between 250 and 600 HV.

Beständigkeitstests haben eine Verbesserung von 50 % bis 200 % der Lebensdauer eines Verschleißteils gezeigt, wenn in einer unter standardisierten Bedingungen betriebenen Testbrecheranlage die Lebensdauer von aus Manganstahl allein hergestellten Verschleißteilen mit der Lebensdauer, welche durch ein Verschleißteil aus einem Manganstahl, welches lokal von einer Verbundstruktur aus Chromitsand imprägniert mit Manganstahl verstärkt ist, geboten wird, verglichen worden ist.resistance tests have an improvement of 50% to 200% of the life of one wearing part shown when operated in a standardized condition Testbreaker the life of manganese steel alone manufactured wear parts with the life, which by a wearing part of a manganese steel, which is locally impregnated with a composite structure of chromite sand Manganese steel reinforced is, has been compared.

Bei der Herstellung des Gießkernes sind wenigstens 20 %, optimalerweise mehr als 50 %, des Chromitsandes, welcher hier eingesetzt wird, thermisch zersetzter Chromitsand, wenn dieser als Formsand recycelt worden ist.at the production of the casting core are at least 20%, optimally more than 50%, of the chromite sand, which is used here, thermally decomposed chromite sand, if this has been recycled as molding sand.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Wiederverwendung von als Gießereiabfall erhältlichem, zersetztem Chromitsand allein beschränkt, während dieses Material eine kostengünstige Quelle für zersetzten Chromitsand ist. Eine thermische Zersetzung von spinelstrukturiertem Chromitsand kann nämlich auch künstlich durch Halten für eine längere Zeitspanne unter einer kontrollierten Atmosphäre und bei erhöhter Temperatur erreicht werden.The The present invention is not limited to the reuse of foundry waste -available, decomposed chromite sand alone, while this material a inexpensive Source for decomposed chromite sand is. A thermal decomposition of spinel-structured Namely, chromite sand can also artificial by holding for a longer period of time under a controlled atmosphere and at elevated temperature be achieved.

Während die vorliegende Erfindung nicht auf die auf Manganstahl bezogenen Anwendungen alleine beschränkt ist, ist der in der vorliegenden Erfindung genutzte Effekt, soweit zur Zeit bekannt ist, in Verbindung mit dieser Stahlsorte optimal anwendbar. Nichtsdestotrotz kann der Effekt bis zu einem gewissen Grad das Eindringen der Schmelze in den Gießkern aus Chromitsand auch für andere Stahlsorten erhöhen.While the present invention is not limited to the manganese steel related applications alone limited is the effect used in the present invention, so far currently known, in conjunction with this type of steel optimally applicable. Nevertheless, the effect can be up to a certain extent Degree of penetration of the melt into the casting core of chromite sand also for others Increase steel grades.

Claims

A method of using foundry waste in a foundry product, the method comprising the steps of: separating thermally decomposed chromite sand from foundry sand which is recycled upon molding, forming at least one casting core from the chromite sand, and placing the casting core (s) on a casting desired location within the cavity of the mold made for the product to be cast; and subsequently, filling the mold with molten steel in a manner which allows the molten steel to penetrate into the interstices between the chromite sand grains of the casting core a product portion is formed from a composite material, characterized in that the casting core is formed from the thermally decomposed chromite sand and a binder.

Method according to claim 1, characterized in that that shaping the casting core using chromite sand fractions of a desired one the grain size decomposed thermally decomposed chromite sand.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the binder used in the manufacture of the casting core a resin is.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the molten steel is manganese steel.