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