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Glanzkohlenstoffträger im Grünsand - S&B Industrial Minerals GmbH

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NEWS PRODUKTE TECHNIK SPECIAL SERVICE<br />

„Glanzkohlenstoffträger <strong>im</strong><br />

Grünsand – Quo Vadis“<br />

Seit geraumer Zeit begleiten die Kohlenstoffe den Werdegang der Gießereitechnik in Form von<br />

Energieträgern, Schwärzen, später Formstoff- und Legierungszusätzen. Das Augenmerk richtete<br />

sich dabei vor allem auf deren technische und wirtschaftliche Effizienz, stets mit großen regionalen<br />

Unterschieden bedingt durch die jeweilige gesellschaftliche Entwicklung [1].<br />

In den letzten 50 Jahren haben sich sowohl<br />

die Gießer als auch die <strong>im</strong>mer intensiver mit<br />

dem Umweltaspekt der Kohlenstoffträgereinsatzes<br />

[2] befasst, was beispielsweise aktuell<br />

mit dem Emissionshandelsvorhaben und der<br />

damit verbundenen CO 2 -Großbilanzierung einen<br />

gewissen Höhepunkt erreicht. Da der Anteil<br />

der Gussteile, die <strong>im</strong> Grünsand produziert<br />

werden, bekanntlich mehr als 2/3 beträgt, erscheint<br />

es uns als sehr sinnvoll die Funktionen<br />

und die Aufgaben des Kohlenstoffträgers<br />

<strong>im</strong> Grünsand noch mal zu betrachten.<br />

Das Ziel des diesjährigen Vortrages ist also<br />

neben der technisch-wissenschaftlichen<br />

Würdigung des Kohlenstoffträgereinsatzes in<br />

den bentonitgebundenen Formstoffen, auch<br />

einen Ausblick in die Zukunft der emissionsarmen<br />

ENVIBOND Formstoffsysteme zu geben,<br />

die mit geringen Mengen oder ganz ohne klassischen<br />

Kohlenstoffträger arbeiten [5,6,7].<br />

Kohlenstoffträger, auch Glanzkohlenstoffbildner<br />

genannt, werden dem Formsand zugesetzt<br />

um pr<strong>im</strong>är die glatten Gussoberflächen<br />

als auch einen guten Sandzerfall zu bekommen.<br />

Gute Gründe für den Einsatz der Kohlenstoffträger<br />

(Glanzkohlenstoffbildner):<br />

• Vermeidung von Reaktionen zwischen<br />

Metall und Formstoff<br />

• Verbesserung der Gussoberfläche<br />

• Reduzierung von Sandanhaftungen am<br />

Gussteil<br />

• Verbesserung der Auspackeigenschaften<br />

• Minderung von Formausdehnungsfehlern<br />

• Erhöhung der Prozessstabilität durch geringere<br />

Wasserempfindlichkeit<br />

Dies funktioniert jedoch erst bei einer fundierten<br />

und sorgf0ältigen Auswahl und Verarbeitung!<br />

Zu den glanzkohlenstoffbildenden Formstoffzusätzen<br />

zählen: Steinkohlenstäube, Harze,<br />

Naturasphalt sowie Mischungen daraus.<br />

Diese Stoffe verhalten sich be<strong>im</strong> Gießen sehr<br />

unterschiedlich, was auf Ihre Zusammensetzung<br />

und Beschaffenheit zurückzuführen ist.<br />

Bitumina, Öle, Kunststoffe und Peche werden<br />

aus Gründen der Umwelt- und Gesundheitsgefährdung<br />

nicht mehr eingesetzt.<br />

Glanzkohlenstoffbildner sind überwiegend<br />

organischer Natur. Sie enthalten C-H-<br />

Verbindungen, die sich unter Einwirkung der<br />

Gießtemperatur verflüchtigen. Die entstandene<br />

Gasatmosphäre ist mit Kohlenstoff übersättigt<br />

und besitzt eine reduzierende Wirkung.<br />

Die Übersättigung mit C wird letztlich so<br />

groß, dass sich pyrolitischer Kohlenstoff in<br />

Form von Glanzkohlenstoff auf der Formoberfläche<br />

abscheidet. Der Grad der Übersättigung<br />

in der Formatmosphäre ist von der chemischen<br />

Zusammensetzung des Glanzkohlenstoffbildners<br />

(C–H–O Verhältnis), der Kohlenstoffkonzentration<br />

und der Temperatur abhängig<br />

(GK =f[Z,K,T]).<br />

Die Entwicklung der neuen Glanzkohlenstoffbildner-Generation<br />

wurde zum einen stark<br />

durch die Gießereianforderungen hervorgerufen<br />

und zum anderen durch neuen Umweltrichtlinien<br />

und modernen Formanlagen best<strong>im</strong>mt.<br />

Wenn auch die Gießer um 1850 diskutierten<br />

welche Sorte vom getrockneten Mist sich<br />

am besten mit dem Lehm und Sand vermengen<br />

lässt [8], so kam mit der fortschreitenden<br />

<strong>Industrial</strong>isierung und der entsprechenden<br />

Zunahme der Serienproduktion die Nachfrage<br />

nach klassifizierten Zusatzstoffen mit einer<br />

definierten Qualität und definierten Eigenschaften.<br />

Anforderungen an die Rohstoffe:<br />

• Homogenität der Vorkommen/ Lieferungen<br />

• Ausreichendes GK-Bildungsvermögen<br />

• Möglichst geringer Schwefel- u. Stickstoffgehalt<br />

• Niedrigste Emissionen an CO; BTX<br />

(Benzol); PAK<br />

Die anschließend für den Kohlenstaub formulierten<br />

Empfehlungen <strong>im</strong> Bezug auf die physikalischen<br />

und chemischen Eigenschaften, sowie<br />

die Einsatzmengen in Abhängigkeit von<br />

der Gusslegierung und der Wandstärke der<br />

Gussteile erhalten ihre Gültigkeit weitgehend<br />

bis heute [9].<br />

Blähgrad oder Backvermögen der Kohle<br />

wird vor allem bei der Beurteilung der Kohleneignung<br />

für die Koksherstellung verwendet.<br />

Das Produkt der Verkokung, Koks, besitzt hohe<br />

Härte und eine Struktur, die von mehr oder<br />

weniger feinen Kanälchen durchsetzt ist.<br />

Ein hoher Blähgrad des Glanzkohlenstoffbildners<br />

alleine bringt somit keine Vorteile <strong>im</strong><br />

Gießereiprozess, was bereits die Untersuchungen<br />

von Boenisch belegt haben.<br />

Neben der größeren Formwandbewegungen<br />

während des Backvorganges führen die<br />

entstehenden porösen Koksrückstände in der<br />

Regel zu einem höheren Wasserbedarf des<br />

Formstoffes, was auch die Auspackeigenschaften<br />

der eingesetzten Formstoffe verschlechtert<br />

und sogar das Glanzkohlenstoffausbringen<br />

reduziert.<br />

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlichschwarzes,<br />

festes Sed<strong>im</strong>entgestein, das<br />

durch Karbonisierung von Pflanzenresten (Inkohlung)<br />

entstand und zu mehr als 50 Prozent<br />

des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des<br />

Volumens aus Kohlenstoff besteht. Da während<br />

der biochemischen Phase der Inkohlung<br />

das pflanzliche Material mit unterschiedlicher<br />

Geschwindigkeit und in unterschiedlichem<br />

Maße umgesetzt wird (verkohlt), hat die<br />

Struktur von Kohle einen deutlich heterogenen<br />

Charakter. Vor mehr als 300 mio. Jahren<br />

entstanden in weit ausgedehnten Kohlesümpfen<br />

die weltgrößten Vorräte an Steinkohlen.<br />

Diese Periode der Erdgeschichte kennt man<br />

als Karbon (lateinisch carbo – Kohle).<br />

Der Anteil des Kohlenstoffs n<strong>im</strong>mt mit<br />

wachsendem Inkohlungsgrad zu,und der Sauerstoff<br />

entsprechend ab (Tafel 1).<br />

Die Auswahl der Glanzkohlenstoffbildner sollte<br />

berücksichtigen:<br />

– Produktionsbedingungen – Gusssort<strong>im</strong>ente,<br />

Legierungen, Gießtemperaturen;<br />

Formanlagentechnik; Auspacktechnik;<br />

Nachbehandlung<br />

– Umweltmerkmale/Arbeitsplatzbelastung<br />

– Formstoffüberwachung; verwendete<br />

Bentonitqualitäten; Versorgungssituation;<br />

Gießereierfahrungen; logistische<br />

Möglichkeiten; Wirtschaftlichkeit.<br />

Autor:<br />

Dr.-Ing. O.Podobed, Dipl.- Geol. S.Boehnke,<br />

Dipl.-Ing. C.Grefhorst,<br />

S&B <strong>Industrial</strong> <strong>Minerals</strong> <strong>GmbH</strong>, Marl<br />

11/2010 GIESSEREI-PRAXIS 1


GLANZKOHLENSTOFFTRÄGER<br />

Einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Zusammensetzung<br />

der Kohlenstoffträger und<br />

der Gemische aus Kohlenstoffträger und Bentonit<br />

spielen die Gefahrgutvorschriften und<br />

die Auflagen der Berufsgenossenschaft<br />

[10,11]. Diese sind in den VDI Richtlinien<br />

2263 zusammengefasst. Dabei unterscheidet<br />

man zwischen Selbsterhitzung und Staubexplosionsfähigkeit.<br />

– Ein Temperatureinstieg in der Staubprobe<br />

über die Lagertemperatur hinaus wird als<br />

Selbsterhitzung gewertet<br />

– Staubexplosionsfähigkeit ist dann gegeben,<br />

wenn in einem Staub/Luft-Gemisch<br />

nach Zündung eine Flammenausbreitung<br />

auftritt, die <strong>im</strong> geschlossenen Behälter<br />

mit einer Drucksteigerung verbunden ist<br />

Bild 1. Die Testeinrichtung und die Selbsterhitzungskurven der Gemische aus Bentonit und Glanzkohlenstoffbildner<br />

mit steigendem Bentonitgehalt. Testtemperatur 140°C, Verpackungsart Silofahrzeug.<br />

Über die opt<strong>im</strong>ale Körnung der Gießereikohle<br />

für die Verwendung in den bentonitgebundenen<br />

Formstoffen existieren viele Meinungen.<br />

Vielmals wird die Körnung vom Herstellungsprozess<br />

entscheidend beeinflusst z. B. bei der<br />

Herstellung von Gemischen Bentonit- Kohlenstoff<br />

durch gemeinsame Vermahlung.<br />

Be<strong>im</strong> Einsatz von reinem Kohlenstaub <strong>im</strong><br />

Umlaufprozess gleichen sich die Eigenschaften<br />

eines feineren und eines gröberen Kohlenstaubs<br />

sehr schnell aus. So liegt die Gasdurchlässigkeit<br />

einer Neusandmischung aus<br />

Quarzsand und Bentonit mit einem gröberen<br />

Kohlenstab etwas höher als bei einer Neusandmischung.<br />

Die Gründruckfestigkeiten<br />

zeigen dabei eine gegenläufige Entwicklung.<br />

Jedoch bereits nach dem ersten Abguss und<br />

Wiederaufbereitung beider Mischungen liegen<br />

die Eigenschaften annähernd auf dem<br />

gleichen Niveau. Ferner wird die Gasdurchlässigkeit<br />

eines Formstoffes in erster Linie von<br />

der Körnung des eingesetzten Quarzsandes<br />

bzw. Kernsandes, sowie vom Schlämmstoffgehalt<br />

beeinflusst.<br />

Die Ergebnisse der Tests sind Voraussetzung<br />

für eine korrekte Ermittlung der Verpackungsund<br />

Transportvorschriften (z.B. Gefahrgut). Eine<br />

entsprechende Messeinrichtung sowie ein<br />

Testergebnis als Beispiel stellt das Bild 1 dar.<br />

Im gegebenen Fall konnte das Gemisch<br />

erst bei 70% Bentonit die „Gefahrgutzone“<br />

verlassen.<br />

Die Prüfung auf Staubexplosionsfähigkeit<br />

findet <strong>im</strong> modifizierten Hartmann-Rohr<br />

(Bild 2) oder in 20-l Kugel (Bild 3). Im ersten<br />

Fall wird der Staub in das Rohr eingeblasen wo<br />

stets ein Funken vorliegt. Je nach Reaktion des<br />

Staub/Luft-Gemisches wird der Deckel unterschiedlich<br />

weit aufgeklappt und der Öffnungswinkel<br />

über induktive Geber in drei Stufen digital<br />

angezeigt.<br />

In der Kugel wird die Explosion von Zünder<br />

mit unterschiedlicher Gesamtenergie von<br />

2 kJ bzw. 10 kJ initiiert.<br />

Folgende Größen werden ermittelt:<br />

– Staubexplosionsfähigkeit<br />

– Max<strong>im</strong>aler Explosionsdruck<br />

– Max<strong>im</strong>aler zeitlicher Druckanstieg/<br />

Staubexplosionsklasse<br />

– Untere Explosionsgrenze (UEG)<br />

Tafel 1. Inkohlungsdiagramm<br />

Name Flüchtige C H O Heiz- Beschaffenheit Zündeigen-<br />

Bestandteile wert des Koks- schaften<br />

[%] [%] [%] [%] MJ/kg rückstandes<br />

Braunkohle 45...65 60…75 6,0...5,8 34...17


NEWS PRODUKTE TECHNIK SPECIAL SERVICE<br />

Bild 2. Die Prüfung auf Staubexplosionsfähigkeit <strong>im</strong> modifizierten Hartmann-Rohr [10]<br />

Bild 3. Prüfeinrichtung für Staubexplosionstest 20-l Kugel [10]<br />

Neben der Beschaffenheit von Stäuben, wie<br />

die Zusammensetzung, Feuchtigkeit, Korngrößenverteilung,<br />

Oberflächenstruktur einzelner<br />

Komponenten haben bei den Gemischen<br />

auch die jeweiligen Anteile an inerten (z.B.<br />

Bentonit und Prozesskohlenstoff) und nicht<br />

inerten, d.h. reaktionsfähigen Stoffen einen<br />

enormen Einfluss auf das Resultat. Wichtig<br />

sind die chemischen Eigenschaften der Stoffe<br />

(z. B.: organisch, anorganisch), Stoffgruppe,<br />

Bindungsart/en, evtl. Sauerstoffträger bereits<br />

<strong>im</strong> Molekül.<br />

Mit abnehmender Korngröße (Medianwert)<br />

verändern sich die Explosionskenngrößen<br />

zur „gefährlichen Seite“ hin - je feiner der<br />

Staub, umso größer ist die Partikeloberfläche,<br />

an der das Oxidationsmittel (i. A. Luftsauerstoff)<br />

reagieren kann.<br />

Es sollte ebenso beachtet werden, dass<br />

es sich bei den zu testenden Parametern um<br />

solche des aufgewirbelten Staubes handelt.<br />

Man testet um den „worst case“ zu s<strong>im</strong>ulieren<br />

und somit auf der sicheren Seite zu sein - die<br />

jeweils schärfsten Werte werden für eine Beurteilung<br />

zu Grunde gelegt.<br />

Die Entwicklung der Kohlenstoffträgern/<br />

Glanzkohlenstoffbildern wird <strong>im</strong> Einklang mit<br />

den fünf Einsätzen zum prozessintegrierten<br />

Umweltschutz getätigt [12]:<br />

1. Entwicklung emissionsarmer Prozesstechnologien<br />

durch emissionsarme<br />

Einsatzstoffe und energiesparende<br />

Technologien<br />

2. Min<strong>im</strong>ierung und Recycling von<br />

Prozessmaterial<br />

3. Ressourcensparende und energiearme<br />

Prozesse<br />

4. Verwendung von recycelten Produkten<br />

(u.a. Regenerate)<br />

5. Gestaltung von emissionsarmen<br />

Produkten<br />

Neben Sekundärmaßnahmen zur Geruchsund<br />

Schadstoffreduzierung durch betriebliche<br />

und bauliche Maßnahmen und der Entwicklung<br />

<strong>im</strong>mer neuer Systeme zur physikalischen,<br />

chemischen und biologischen Abluftreinigung,<br />

sind grundlegende Untersuchungen<br />

in Bezug auf Pr<strong>im</strong>ärmaßnahmen unumgänglich<br />

geworden. Als Pr<strong>im</strong>ärmaßnahmen<br />

bezeichnet man in diesem Fall die Anstrengungen,<br />

die unternommen werden, um der<br />

Bildung von Geruchs- und Schadstoffen vorzubeugen.<br />

Diese beginnen bereits bei der Auswahl<br />

der Roh- bzw. Ausgangsstoffe für die jeweiligen<br />

Prozesse.<br />

So z.B. durch den Einsatz niederflüchtiger<br />

Kohlen in Kombination mit hochreinen<br />

Harzen ist es möglich, sowohl auf die Forderungen<br />

<strong>im</strong> Hinblick auf niedrigste PAKs, bessere<br />

Deponierbarkeit oder Regenerierbarkeit<br />

wie auch auf die Reduzierung der BTEX und<br />

CO/CO 2 Entwicklung Einfluss zu nehmen [13].<br />

Da der Einfluss der Kerne auf die Entstehung<br />

des Benzols jedoch wesentlich stärker zur Buche<br />

schlägt, sind hier best<strong>im</strong>mte Grenzen gesetzt.<br />

Während und nach dem Beenden des<br />

Gießprozesses findet eine thermische Zersetzung<br />

des Glanzkohlenstoffbildners bzw. der<br />

eingesetzten Binder in Formen und Kernen<br />

statt (siehe Bild 4). Das breite, sich zeitlich<br />

verändernde Temperaturfeld der Form, bzw.<br />

des Kernes, reicht somit von der Gießtemperatur<br />

bis zur Ausleertemperatur. Es umfasst da-<br />

11/2010 GIESSEREI-PRAXIS 3


GLANZKOHLENSTOFFTRÄGER<br />

3. Gaschromatographische Trennung der<br />

eluierten Einzelkomponenten<br />

Das Einzelnkomponenten des Gemisches<br />

werden über einen Gaschromatographen<br />

aufgetrennt.<br />

4. Identifkation der Einzelkomponenten<br />

Mit einem Massenspektrometer (MS)<br />

oder einem Flammenionisationsdetektor<br />

(FID) werden die Einzelkomponenten<br />

quantitativ nachgewiesen.<br />

Bild 4. Zersetzungsprozesse in der Gießform<br />

her die Verdampfungstemperaturen von Wasser<br />

und flüchtigen organischen Bestandteilen,<br />

den Zersetzungs- und Schwellbereich vom<br />

Kohlenstaub und Kernbindemitteln sowie den<br />

Pyrolysebereich organischer Stoffe [14]. Die<br />

Kenntnis über Zeitpunkt, Ort und Bedingungen<br />

der Schadstoffentstehung ist hier von elementarer<br />

Bedeutung.<br />

Zu diesem Zweck wurden die Zersetzungsprozesse<br />

(und die dabei entstehenden<br />

Zersetzungsprodukte), wichtiger Vertreter der<br />

Kohlenstoffträger bei unterschiedlichen Parametern<br />

untersucht.<br />

Zur Charakterisierung der verschiedenen<br />

Glanzkohlenstoffbildner wie Harz, Naturasphalt,<br />

Kohlenstäube, werden Stickstoff-,<br />

Schwefel-, Sauerstoffverbindungen sowie Aliphate,<br />

mehrkernige Aromate und BTX-Verbindungen<br />

in Betracht gezogen. Die klassischen<br />

Formstoffkenngrößen wie Glühverlust, C-Gehalt,<br />

Flüchtige geben alleine keinen Hinweis<br />

auf die PAK Bildung und nur relativ auf die<br />

Emissionswerte und Gerüche.<br />

Die Best<strong>im</strong>mung der BTEX- Emissionen erfolgt<br />

in der Regel nach VDI 3865 Bl. 3 und<br />

kann wie folgt kurz beschrieben werden:<br />

1. Sammlung der Komponenten aus der<br />

Luft / Gasphase <strong>im</strong> Gießversuch<br />

Die Luftprobe wird auf Aktivkohle adsorbiert.<br />

2. Elution vom Probenröhrchen mit<br />

Lösungsmittel<br />

Danach werden mit einem Lösungsmittel<br />

die organischen Komponenten<br />

(z.B. BTEX/PAK) eluiert.<br />

Bild 5. Freiwerdende Produkte werden zum Teil von der umgebenden Form absorbiert und vom Arbeitsraum<br />

freigehalten [1<br />

In der Praxis gibt es verschiedene Möglichkeiten<br />

der Probensammlung be<strong>im</strong> Gießen und<br />

Auspacken. Z.B. mit Hilfe einer Abzugshabe<br />

über der Testform mit Anschluss an Aktivkohleröhrchen,<br />

Probebeutel für die Best<strong>im</strong>mung<br />

von Gerüchen, FID (Flammenionisationsdetektor<br />

für VOC-Best<strong>im</strong>mung).<br />

Versuchsbedingungen wie die Temperatur,<br />

Prüfkörperdicke, zeitliche Änderungen der<br />

Konzentration. Strömungswiderstand etc. haben<br />

einen entscheidenden Einfluss auf das<br />

Ergebnis. Bei der Mischung verschiedener<br />

Glanzkohlenstoffbildner können Wechselwirkungen<br />

auftreten, die zu einer Erhöhung bzw.<br />

einer Verringerung der auftretenden Emissionsmengen<br />

führt.<br />

Der sich ausbildende Temperaturgradient<br />

kann mit einer Filterwirkung verglichen werden<br />

– die <strong>im</strong> Bereich der Heißzone gebildeten<br />

Zersetzungsprodukte kondensieren sich in<br />

kälteren Bereichen, verbleiben <strong>im</strong> Formstoff<br />

und können nicht detektiert werden.<br />

Um diese Unsicherheiten zu berücksichtigen<br />

bzw. zu vermeiden wurde eine moderne<br />

Methodik der Probesammlung angewendet<br />

(siehe Bild 6).<br />

Dabei wird der Formstoffprobekörper in<br />

die Testform gestellt die an die Aktivkohleröhrchen,<br />

Behälter zur dynamischen Best<strong>im</strong>mung<br />

der Gasmengen und Gerüche angeschlossen<br />

sind. Be<strong>im</strong> Abguss wird die Probe<br />

fast vollständig pyrolysiert und anschließend<br />

BTEX und PAKs best<strong>im</strong>mt.<br />

Die Weiterentwicklung richtet sich auf jedem<br />

Fall auf die Reduzierung der Emissionen<br />

(BTEX, PAH, Geruch etc.) bei gleich bleibenden<br />

Fertigungssicherheit und Gussqualität aus.<br />

Des Weiteren sollte die Geruchsentstehung<br />

durch den Einsatz neuer Rohstoffe und<br />

Materialien (Systemprodukte) min<strong>im</strong>iert werden.<br />

Das Bestreben ist, die Inhaltsstoffe (Kohlenwasserstoffe)<br />

soweit wie möglich zu reduzieren.<br />

Die erste Möglichkeit ist eine exakte Dosierung<br />

des C-Trägers auf dem niedrigsten Niveau.<br />

Je wirksamer ein Stoff, umso geringer<br />

kann die Zusatzmenge sein.<br />

4<br />

11/2010 GIESSEREI-PRAXIS


NEWS PRODUKTE TECHNIK SPECIAL SERVICE<br />

Eine weitere nachhaltige Entwicklung sieht<br />

die Substitution der klassischen GKBs durch<br />

anorganische Stoffe vor, was bereits als ENVI-<br />

BOND-Systemprodukt (Gemisch aus Bentonit<br />

und anorganischen Prozesskohlenstoff sowie<br />

einem Pufferstoff (Tektosilikat)) erfolgreich<br />

realisiert wurde und mittlerweile das Interesse<br />

der Gießer weltweit weckt [16).<br />

Die Überlegungen für ein neues Systemprodukt,<br />

frei von organischen Bestandteilen<br />

gingen von den Anforderungen für die Herstellung<br />

fehlerfreier Gussteile (formstoffbedingt)<br />

aus:<br />

– sehr gute Verdichtung<br />

– gute Fließbarkeit<br />

– gute Plastizität /Ausformbarkeit<br />

– schlechte Benetzbarkeit durch Flüssigeisen<br />

– min<strong>im</strong>ale Gasentwicklung<br />

– ausreichende Gasdurchlässigkeit<br />

– gutes Auspackverhalten<br />

– gute Steuerbarkeit (Wasserunempfindlichkeit)<br />

was zusammen mit Informationen über Emissionen<br />

und über anorganische Materialien/<br />

Mineralien sowie mit praktischen Erfahrungen<br />

als ENVIBOND Entwicklung gekrönt wurde.<br />

Wirkungsmechanismus<br />

Bild 6. Best<strong>im</strong>mung der Emissionen IKO.<br />

1. Der Prozesskohlenstoff bewirkt eine stärkere<br />

Verdichtung der Formoberfläche.<br />

Durch ein kleineres Porenvolumen und eine<br />

schlechtere Benetzung des Formstoffes<br />

ist eine gute Gussoberfläche mit sehr<br />

geringer oder ohne Zugabe von Glanzkohlenstoffbildnern<br />

realisierbar.<br />

2. In der Regel wird der Wasserbedarf (zum<br />

Erreichen einer Soll- Verdichtbarkeit) geringer.<br />

Weniger Wasser <strong>im</strong> Formstoff bedeutet<br />

in diesem Zusammenhang auch<br />

einen geringeren Anteil an oxidierendem<br />

Wasserdampf. Damit verringert sich wiederum<br />

der Bedarf an Glanzkohlenstoffbildnern.<br />

3. Die Pufferstoffe ersetzen den Verkokungsrückstand<br />

der Kohle und machen den<br />

Formstoff weniger empfindlich hinsichtlich<br />

Schwankungen bei der Wasserdosierung.<br />

Die modernen organischen Glanzkohlenstoffbildner<br />

werden auch in den nächsten Jahren<br />

vor allem aufgrund der hervorragenden technischen<br />

Eigenschaften und langjährigen Erfahrungen<br />

der Gießereien den Markt beherrschen.<br />

Die alternativen umweltfreundlichen<br />

Technologien werden sich zunehmend durchsetzen.<br />

Die ersten Ergebnisse mit ENVIBOND<br />

sind vom Erfolg gekennzeichnet und haben<br />

die Erwartungen der damit arbeitenden Gießereien<br />

weitgehend erfüllt.<br />

Es sind weitere Referenzen, Forschungsarbeiten<br />

und Veröffentlichungen erforderlich<br />

um lukenlose Erkenntnisse <strong>im</strong> Umgang mit<br />

anorganischen bentonitgebundenen Formstoffen<br />

und somit mehr Vertrauen bei den Gie-<br />

Bild 7. Testabguss Bentonit + Quarzsand links und ENVIBOND + Quarzsand rechts.<br />

11/2010 GIESSEREI-PRAXIS 5


GLANZKOHLENSTOFFTRÄGER<br />

Bild 8. Reduzierung der BTEX- Emissionen bei den Gießereien, die vollständig oder teilweise auf ENVIBOND umgestellt haben.<br />

ßern zu gewinnen und diese neue Technologie<br />

schneller zu etablieren.<br />

Der Kohlenstoff lebt weiter und aus einem<br />

„Schwarzen Gold“ wird eines Tages ein<br />

„Schwarzer Diamant“ <br />

Diese Arbeit wurde bei den 8. Formstofftagen<br />

in Duisburg <strong>im</strong> Feb. 2010 präsentiert.<br />

Schrifttum<br />

[1] G. Engels, H. Wübbenhorst: 5000 Jahre<br />

Giessen von Metallen.<br />

[2] Ruhrkohlen-Handbuch 1969.<br />

[3] ADAC Magazin Dec. 2009.<br />

[4] E. Fritsche: Vergleich der Energieeffizienz<br />

und CO 2 -Emissionen bei der Herstellung<br />

von Zylinderkurbelgehäusen aus Gusseisen<br />

oder aus Aluminiumlegierungen.<br />

Gießerei-Rundschau 56 (2009), Heft<br />

9/10, S. 160–164.<br />

[5] C. Grefhorst, R. Crepaz. Bentonitgebundene<br />

Formstoffe ohne organische Zusätze.<br />

Gießerei 91 12/2004.<br />

[6] V.S. LaFay, S.L.Nelter. Green Sand Without<br />

Sea Coal. AFS Transactions 2004. Paper<br />

04-111(04)<br />

[7] O. Podobed, C. Grefhorst, Y. E. Paniaras.<br />

Rauchverbot in den Gießereien – neue<br />

Wege zum Halbieren der Gießereiemissionen.<br />

Vorträge zu GIFA 2007 und Ledebur-<br />

Kolloquium 2007.<br />

[8] Hartmann, C. Practische Eisenhüttenkunde.<br />

We<strong>im</strong>ar 1843. S. 415 und 443.<br />

[9] Handbuch der Gießerei-Technik herausgegeben<br />

von Dr. F. Roll. Springer-Verlag<br />

1959. Band 1, Teil 1. S. 472-476.<br />

[10] VDI-Richtlinie 2263, Blatt 1 [Mai 1990]<br />

Staubbrände und Staubexplosionen, Gefahren<br />

– Beurteilung -Schutzmaßnahmen;<br />

Untersuchungsmethoden zur Ermittlung<br />

von sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen von Stäuben<br />

[11] ADR-Vorschriften.<br />

[12] Gießerei Rundschau 51 (2004)<br />

[13] S&B <strong>Industrial</strong> <strong>Minerals</strong>. IKO. Lösungen<br />

für Gießereien. Glanzkohlenstoffbildner.<br />

[14] J. Baier: Stand der Entwicklungsarbeiten<br />

zur Verminderung der PAH-Bildung in<br />

bentonitgebundenen Formsanden“, Gießerei<br />

78, S. 369.<br />

[15] L. Meiser: Utersuchung des Zersetzungsverhaltens<br />

gießereispezifischer Stoffe<br />

mittels einer elektronischer Nase“ . Dissertation<br />

an der RWTH Aachen, 2000.<br />

[16] S&B <strong>Industrial</strong> <strong>Minerals</strong>. IKO. Lösungen<br />

für Gießereien. System ENVIBOND ®<br />

6<br />

11/2010 GIESSEREI-PRAXIS

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