JACEK JACKOWSKI, ANDRZEJ MODRZYNSKI, MICHAŁ SZWEYCER - WYBRANE PROBLEMY RECYKLINGU W ODLEWNIACH.pdf - E-booki - lechas

Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I P O Z N A İ S K I E J

Nr 6

Budowa Maszyn i Zarz Ģ dzanie Produkcj Ģ

2007

JACEK JACKOWSKI, ANDRZEJ MODRZY İ SKI, MICHAŁ SZWEYCER

WYBRANE PROBLEMY RECYKLINGU W ODLEWNIACH

Wykorzystanie odpadów jest najbardziej racjonalne wtedy, gdy ich recykling z jednej strony

odbywa si ħ najbli Ň ej miejsca ich powstania, a z drugiej, gdy wprowadzenie materiałów podlegaj Ģ -

cych recyklingowi do procesu produkcyjnego odbywa si ħ jak najbli Ň ej wyrobu finalnego. Przykła-

dem jest wykorzystanie odpadów metalowych w odlewniach. S Ģ te Ň odpady specyficzne, których

przetwarzanie wymaga zachowania specjalnych warunków. Przykładem takich odpadów s Ģ puszki

po napojach lub złom kompozytowy. W przedstawionym tek Ļ cie zaprezentowano ró Ň ne mo Ň liwo-

Ļ ci wykorzystania odpadów metalowych w odlewniach: złomu stalowego w odlewniach Ň eliwa,

wiórów pochodz Ģ cych z obróbki odlewów w odlewniach stopów aluminium, puszek po napojach

do produkcji g Ģ sek stopów aluminium oraz wykorzystanie osnowy metalowej tworz Ģ cej odlewy

kompozytowe.

Słowa kluczowe: odlewy, złom, recykling

1. WPROWADZENIE

Wzrost znaczenia recyklingu we współczesnej gospodarce ma kilka przy-

czyn:

−

konieczno Ļę racjonalnego gospodarowania nieodnawialnymi zasobami natu-

ralnymi ziemi, co mi ħ dzy innymi znajduje swój wyraz w strategii zrównowa-

Ň onego rozwoju,

−

nasycenie gospodarki wytworami przemysłu, co powoduje wzrost ilo Ļ ci od-

padów, których recykling zmniejsza zagro Ň enie niszczenia Ļ rodowiska,

−

wzrost cen surowców pierwotnych i kosztów likwidacji odpadów,

cz ħ sto bezpo Ļ rednie korzy Ļ ci finansowe wynikaj Ģ ce ze stosowania surowców

wtórnych.

Przemysł odlewniczy produkuje znaczne ilo Ļ ci odpadów o ró Ň norodnych ce-

chach, a zatem wymagaj Ģ cych zró Ň nicowanych metod recyklingu. Mo Ň na tu

wymieni ę :

−

odpady metalowe: układy wlewowe i nadlewowe, wióry, których masa prze-

wy Ň sza niejednokrotnie mas ħ odlewów, a które stanowi Ģ cenny materiał

wsadowy (recykling materiałowy),

−

wadliwe odlewy, które mo Ň na wykorzysta ę po naprawie (recykling produk-

towy),

−

J. Jackowski, A. Modrzy ı ski, M. Szweycer

−

zu Ň yte masy formierskie, których masa mo Ň e kilkakrotnie przewy Ň sza ę mas ħ

produkowanych odlewów, podlegaj Ģ ce regeneracji (recykling materiałowy),

gazy o pewnej warto Ļ ci opałowej (recykling energetyczny).

Ponadto mo Ň liwe jest wykorzystanie szeregu odpadów pochodzenia ze-

wn ħ trznego, przede wszystkim złomu handlowego. Wykorzystanie odpadów jest

tym bardziej racjonalne, im bli Ň ej wyrobu finalnego zostan Ģ wprowadzone do

procesu produkcyjnego. Takim miejscem w przypadku złomu metalowego jest

odlewnia, co zilustrowano na rys. 1 [17].

Rys. 1. Wykorzystanie złomu w procesach metalurgicznych [wg 17]

Fig. 1. The use of scrap in metallurgical processes [acc. to 17]

Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wybranych zagadnie ı recy-

klingu metali i stopów w odlewniach na podstawie wyników prac prowadzonych

w Zakładzie Odlewnictwa Politechniki Pozna ı skiej oraz literatury przedmiotu.

−

Wybrane problemy recyklingu w odlewach

2. WYTWARZANIE ņ ELIWA SYNTETYCZNEGO POPRZEZ RECYKLING

NIESTOPOWEGO ZŁOMU STALOWEGO

Wytwarzanie Ň eliwa syntetycznego poprzez recykling złomu stalowego w

poł Ģ czeniu z zabiegiem naw ħ glania jest mo Ň liwe w piecu indukcyjno-

-plazmowym zbudowanym w Zakładzie Odlewnictwa Politechniki Pozna ı skiej.

Z przegl Ģ du literatury [6, 7, 13, 14] wynika, Ň e procesowi naw ħ glania stali i

Ň elaza sprzyja:

−

dobra jako Ļę i odpowiednia ziarnisto Ļę naw ħ glacza,

−

prawidłowy dobór temperatury realizacji tego procesu,

−

intensywne mieszanie ciekłego metalu podczas procesu naw ħ glania,

sposób dozowania naw ħ glacza do ciekłego metalu.

W zakładach zajmuj Ģ cych si ħ wytwarzaniem Ň eliwa syntetycznego ze złomu

stalowego najcz ħĻ ciej stosowane s Ģ dwie metody wprowadzania Ļ rodka naw ħ -

glaj Ģ cego:

−

narzucanie Ļ rodka naw ħ glaj Ģ cego na powierzchni ħ ciekłego metalu lub łado-

wanie go wraz ze złomem stalowym do pieca,

wdmuchiwanie Ļ rodka naw ħ glaj Ģ cego do obj ħ to Ļ ci ciekłego metalu w stru-

mieniu gazu oboj ħ tnego lub powietrza.

Do realizacji eksperymentów wykorzystano zbudowane w Zakładzie Odlew-

nictwa Politechniki Pozna ı skiej stanowisko składaj Ģ ce si ħ z pieca indukcyjnego

Ļ redniej cz ħ stotliwo Ļ ci (pojemno Ļę 50 kg – moc pieca 50 kW), który był dodat-

kowo wyposa Ň ony w drugie Ņ ródło ciepła w postaci plazmotronu łukowego pr Ģ -

du stałego (moc maksymalna 25 kW), zamontowane w pokrywie pieca [9, 10]

(rys.2). Jako gaz plazmotwórczy stosowano argon. Złom stalowy o odpowied-

niej kawałkowato Ļ ci wraz z naw ħ glaczem ładowano do pieca. Po roztopieniu

dokonywano korekty składu chemicznego oraz modyfikacji.

Rys. 2. Piec indukcyjno-plazmowy: 1 – palnik plazmowy, 2 – zasilacz, 3 – elektroda denna,

4 – pokrywa, 5 – rotametr, 6 – butla z argonem, 7 – induktor [8, 10]

Fig. 2. The induction-plasma furnace: 1 – plasma burner; 2 – feeder; 3 – bottom electrode;

4 – cover; 5 – rotameter; 6 – argon bottle; 7 – inductor [8, 10]

−

J. Jackowski, A. Modrzy ı ski, M. Szweycer

Opisane w pracy [8] eksperymenty potwierdziły mo Ň liwo Ļę wytworzenia w

piecu indukcyjno-plazmowym Ň eliwa syntetycznego modyfikowanego o warto-

Ļ ci R m ok. 350 MPa.

Prace nad wytwarzaniem surówek syntetycznych wykorzystywanych do pro-

dukcji Ň eliwa ze złomu stalowego prowadzone s Ģ w Japonii w piecu typu SC-

-type Coupola ( scrap melting furnace ) [5] (rys. 3).

Rys. 3. ņ eliwiak typu SC-type Coupola ( scrap melting furnace ) [5]

Fig. 3. The SC-Type Coupola (scrap melting furnace) [5]

Jest to specjalna konstrukcja Ň eliwiaka metalurgicznego, w której zastosowa-

no dwa dodatkowe rz ħ dy dysz (po dwie sztuki) do wdmuchiwania powietrza nad

poziomem dysz podstawowych w celu dopalenia we wn ħ trzu Ň eliwiaka CO na

CO 2 i podgrzania materiałów załadowanych do Ň eliwiaka. Przez podstawowy

rz Ģ d dysz wdmuchuje si ħ do wn ħ trza Ň eliwiaka powietrze wzbogacone w tlen. W

dyszach podstawowych zainstalowany jest tak Ň e system dysz umo Ň liwiaj Ģ cych

wdmuchiwanie do strefy spalania pyłu w ħ glowego.

Wybrane problemy recyklingu w odlewach

W Ň eliwiaku tego typu jest mo Ň liwo Ļę stosowania ta ı szego koksu (hutnicze-

go), a bieg pieca jest redukcyjny i sprzyja realizacji procesu naw ħ glania i odsiar-

czania. Kaloryczno Ļę gazów odlotowych wzrasta od 1700 kJ/(N×m 3 ) (w klasycz-

nym Ň eliwiaku), a Ň do 8000 kJ/(N×m 3 ) (w Ň eliwiaku typu SC). ņ eliwiak Ļ rednicy

o 0,9 m był wyposa Ň ony w trzy podstawowe dysze do wdmuchiwania powietrza

wzbogaconego w tlen w rozstawie co 120 o z mo Ň liwo Ļ ci Ģ wdmuchiwania po-

przez te dysze pyłu w ħ glowego. Dwa dodatkowe rz ħ dy dysz o Ļ rednicy 14 mm

do wdmuchiwania powietrza umieszczone s Ģ na poziomie 0,5 m i 1,4 m powy Ň ej

dysz podstawowych. Jako materiał wsadowy stosuje si ħ oczyszczony złom sta-

lowy o zawarto Ļ ci w ħ gla 0,2÷0,5% i kawałkowato Ļ ci 20-60 mm (952 kg), roz-

drobniony koks o kawałkowato Ļ ci 20÷50 mm (55,2 kg). W celu wytworzenia

lekko zasadowego Ň u Ň la (CaO/SiO 2 = 1,25) do Ň eliwiaka dozuje si ħ kamie ı wa-

pienny (8,6 kg) oraz serpentynit (17,1kg). Z podanego wsadu na rynnie spusto-

wej otrzymujemy 1 t surówki przegrzanej do T = 1500 o C o zawarto Ļ ci C= 4,5% ,

Si = 0,33%, Mn = 0,55% oraz P = 0,04% i S = 0,038%.

3. RECYKLING DROBNEGO ZŁOMU ALUMINIOWEGO

Przykładem takiego złomu s Ģ wióry powstałe na skutek obróbki skrawaniem

odlewów lub puszki po napojach. Wióry, silnie rozdrobnione, cz ħ sto zanie-

czyszczone stanowi Ģ materiał wsadowy, z którego trudno jest otrzyma ę wyso-

kiej jako Ļ ci metal – surowiec na odlewy. Podobnie złom w postaci puszek po

napojach stanowi wsad o bardzo rozwini ħ tej powierzchni, a ponad to zanie-

czyszczony obecno Ļ ci Ģ farb i lakierów, które w warunkach przetapiania s Ģ Ņ ró-

dłem uci ĢŇ liwych i niebezpiecznych emisji, np. dioksyn [2]. Warto jednak pod-

kre Ļ li ę , Ň e mas ħ zu Ň ywanych w kraju puszek do napojów szacuje si ħ na ok. 32

tys. ton, czyli dwie trzecie ilo Ļ ci aluminium produkowanego rocznie przez Hut ħ

Aluminium w Koninie.

Próby wykorzystania wiórów ze stopów aluminium w odlewni przeprowa-

dzono wykorzystuj Ģ c fakt, Ň e w jednej z nich cz ħĻę wytwarzanych odlewów

obrabiano na miejscu, skutkiem czego powstawały znaczne ilo Ļ ci wiórów,

sprzedawane za bezcen do huty. Próby wykonano, maj Ģ c do dyspozycji [4]:

−

piec tyglowy opalany olejem o pojemno Ļ ci grafitowego tygla 150 kg ciekłego

Al,

−

rafinacyjn Ģ komor ħ pró Ň niow Ģ do odwodorowania metalu przeznaczonego na

odlewy,

−

aparat do kontroli zawarto Ļ ci wodoru w ciekłym stopie Al,

−

spektrometr pozwalaj Ģ cy na okre Ļ lenie 12 podstawowych składników stopów

Al,

−

maszyn ħ wytrzymało Ļ ciow Ģ do zrywania próbek wytrzymało Ļ ciowych meta-

lu.

JACEK JACKOWSKI, ANDRZEJ MODRZYNSKI, MICHAŁ SZWEYCER - WYBRANE PROBLEMY RECYKLINGU W ODLEWNIACH.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: