DD253197A1

DD253197A1 - METHOD FOR CONTROLLING FORM TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF FOUNDRY MATERIALS

Info

Publication number: DD253197A1
Application number: DD29522186A
Authority: DD
Inventors: Thomas Schuszter; Eckart Flemming; Thomas Folgner
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-01-13

Abstract

Verfahren zur Steuerung formtechnologischer Eigenschaften von Giessereiformstoffen, das zur prozessbegleitenden Ueberwachung in der Giessereiindustrie anwendbar ist. Beim erfindungsgemaessen Verfahren werden die Verdichtbarkeit und der Wassergehalt vom Altformstoff bestimmt. Weiterhin erfolgt die Ermittlung des Schwaechungsgrades von Roentgen- oder Gammastrahlung und der Ultraschallgeschwindigkeit an der aus dem Formstoffvorlauf entnommenen und verdichteten Probe. Mit Hilfe des Wassergehaltes, der Verdichtbarkeit und des Schwaechungsgrades koennen die granulometrischen Kennwerte bestimmt werden. Ausserdem kann durch Verknuepfung mit der Ultraschallgeschwindigkeit der Aktivtongehalt des Ruecklaufformstoffes bestimmt werden. Die entsprechenden Groessen dienen als Steuergroessen zur Zusammenstellung der Formstoffcharge.Method for controlling the molding technology properties of foundry mold materials, which is applicable for process-accompanying monitoring in the foundry industry. In the process according to the invention, the compressibility and the water content of the waste molding material are determined. Furthermore, the determination of the degree of Schwentchungsgrades of X-ray or gamma radiation and the ultrasonic velocity takes place at the sample taken from the molding material and compressed sample. With the help of the water content, the compressibility and the degree of weakening, the granulometric characteristics can be determined. In addition, by linking with the ultrasonic speed of the active clay content of the return molding material can be determined. The corresponding sizes serve as control processes for the composition of the molding material batch.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das zur prozeßbegleitenden Überwachung und Steuerung formtechnologischer Eigenschaften von Gießereiformstoffen anwendbar ist.The invention relates to a method which is applicable to the process monitoring and control of shape technological properties of foundry mold materials.

Characteristic of the known technical solutions

Die formtechnologischen Eigenschaften von Gießereiformstoffen werden hauptsächlich durch die Verdichtbarkeit und die Druckfestigkeit des Formstoffes bestimmt, wobei diese Größen wiederum von den granulometrischen Kennwerten, dem Wassergehalt und vom bindefähigen Tonanteil (Aktivton) in der Fomrstoffmischung abhängig sind. Bei der Wassergehaltsmessung kann auf bekannte Lösungen zurückgegriffen werden. Dagegen beruhen die bekannten Verfahren zur Bestimmung granulometrischer Kennwerte von Gießereiformstoffen auf Analysen, deren physikalische Meßprinzipien keine Schnellanalysen gestatten oder die keine Einflußnahme auf die geprüfte Probe zulassen. Die in zahlreichen Gießereien angewendeten Sedimentations- und Siebanalysen sind die gebräuchlichsten Verfahren zur Bestimmung dieser Kennwerte. Sie erlauben zwar eine recht genaue Analyse, sind jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden und konnten bisher nicht automatisiert und zur prozeßbegleitenden Überwachung eingesetzt werden.The molding technology properties of foundry mold materials are mainly determined by the compressibility and the compressive strength of the molding material, which in turn depends on the granulometric characteristics, the water content and the bondable clay content (active clay) in the Fomrstoffmischung. In the water content measurement can be made of known solutions. In contrast, the known methods for determining granulometric characteristics of foundry mold materials are based on analyzes whose physical principles of measurement do not permit rapid analyzes or which do not permit any influence on the tested sample. The sedimentation and sieve analyzes used in numerous foundries are the most common methods for determining these characteristics. Although they allow a very accurate analysis, but are associated with a lot of effort and could not be automated and used for process monitoring.

Einen ersten Lösungsschritt zur Realisierung einer prozeßbegleitenden Überwachung zeigt die DE-OS 3220662 auf. Darin wird ein Verfahren zur automatischen Regelung von Formstoffaufbereitungsanlagen, wobei die Feuchtigkeit und die Verdichtbarkeit des Gießereisandes gemessen werden, beschrieben. Die Messung erfolgt in zwei Stufen vor und nach dem Mischer oder während des Mischens. Aus den Meßwerten läßt sich dann der Schlämmstoffgehalt der betrachteten Charge Gießereiformstoff errechnen. Wassergehalt und Schlämmstoffgehalt dienen dann als Regelgrößen zur Einstellung der formtechnologischen Eigenschaften.A first solution step for the realization of an in-process monitoring is shown in DE-OS 3220662. This document describes a method for the automatic control of molding material processing plants, wherein the moisture and the compactability of the foundry sand are measured. The measurement takes place in two stages before and after the mixer or during mixing. From the measured values, it is then possible to calculate the content of the sludge content of the found batch of foundry material. Water content and slurry content then serve as controlled variables for adjusting the molding technology properties.

Bei der Lösung in der DE-OS 3342975, die auf den Erkenntnissen aus der DE-OS 3220662 aufbaut, werden die Prozeßdaten Sand/Gußverhältnis und in die Form eingelegte Kernmenge zur Bestimmung des Schlämmstoffgehaltes verwendet. Die Ermittlung dieser Daten ist jedoch außerordentlich schwierig (z. B. Kernsandaustrag aus dem Formstoffkreislauf, Vermischung des Formstoffes während des Transportes), so daß man in der Praxis mit unsicheren Werten arbeiten muß, was natürlich den Erfolg der Steuerung des Schlämmstoffgehaltes ungünstig beeinflußt.In the solution in DE-OS 3342975, which builds on the findings of DE-OS 3220662, the process data sand / casting ratio and inserted into the mold core quantity are used to determine the content of sludge. However, the determination of these data is extremely difficult (for example, core sand discharge from the molding cycle, mixing of the molding material during transport), so that one must work in practice with uncertain values, which of course adversely affects the success of the control of the sludge content.

Auch das in der DD-PS 143320 beschriebene Verfahren zur Schnellbestimmung der charakteristischen Kennwerte von Körnerkollektiven bietet in der vorliegende Form (Absorptionsmessung von Röntgen- oder Gammastrahlen) keine Möglichkeit zur Bestimmung der Kennwerte von Gießereiformstoffen, da das Resultat der Absorptionsmessung auch durch die schwankende Rohdichte und den Wassergehalt des Formstoffes beeinflußt wird.Also described in DD-PS 143320 method for rapid determination of the characteristic characteristics of grain collectives in the present form (absorption measurement of X-rays or gamma rays) no way to determine the characteristics of foundry mold materials, since the result of the absorption measurement by the fluctuating bulk density and the water content of the molding material is affected.

Bei den bisher bekannten Systemen zur Regelung der Verdichtbarkeit an Gießereisandaufbereitungsanlagen ist von Nachteil, daß im Betrieb auftretende Schwankungen des Schlämmstoffgehaltes nicht oder nur ungenügend berücksichtigt und die Wassergehalte nicht entsprechend eingestellt werden können. Für die Einstellung optimaler Formstoffeigenschaften ist außerdem die Bestimmung des Aktivtongehaltes von Interesse, wobei dazu nur aufwendige physikalische Meßmethoden zur Verfügung stehen. Die Messung der Druckfestigkeiten nach dem Mischen des Formstoffes und ein daraus abgeleitetes Signal zur Steuerung derTondosiereinrichtungfürdie nachfolgenden Mischcharge führt zu Schwankungen der Druckfestigkeit und damit auch der formtechnologischen Eigenschaften.In the previously known systems for controlling the compressibility of foundry sand processing plants is a disadvantage that occurring in operation fluctuations of the sludge content is not or only insufficiently taken into account and the water contents can not be adjusted accordingly. For the setting of optimum molding properties, the determination of the active clay content is also of interest, with only complex physical measuring methods being available for this purpose. The measurement of the compressive strengths after mixing of the molding material and a signal derived therefrom for controlling the metering device for the subsequent mixing batch leads to fluctuations in the compressive strength and thus also in the molding technological properties.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, zur Steuerung formtechnologischer Eigenschaften von Gießereiformstoffen nach der Verdichtbarkeit und der Druckfestigkeit des fertigen Formstoffes zu steuern und damit zur Qualitätsstabilisierung des Formstoffsystems, Senkung des formstoffbedingten Gußausschusses, Verbesserung der Materialökonomie und Steigerung der Effektivität des Aufbereitungsprozesses beizutragen.The aim of the invention is to control the control of molding properties of foundry mold materials according to the compressibility and the compressive strength of the finished molding material and thus contribute to the quality stabilization of the molding material system, lowering the molding material Gußausschusses, improve the material economy and increase the effectiveness of the treatment process.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die Schnellbestimmung und die Beeinflussung der formtechnologischen Eigenschaften über eine on-line-Steuerung zu ermöglichen.The invention is based on the technical object of enabling the rapid determination and influencing of the shape technological properties via an on-line control.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Altformstoff die Verdichtbarkeit, der Wassergehalt, der Schwächungsgrad von Röntgen- oder Gammastrahlen und der Aktivtongehalt bestimmt und daraus die granulometrischen Kennwerte sowie der Aktivtonanteil ermittelt werden.According to the invention the object is achieved in that the Altformstoff the compressibility, the water content, the degree of attenuation of X-rays or gamma rays and the active clay content determined and from the granulometric characteristics and the active clay content are determined.

Zur Messung der entsprechenden Größen wird aus dem Formstoffvorlauf eine Probe genommen und mit einer vorgegebenen Kraft auf ein definiertes Volumen gebracht. Die verdichtete Probe wird mittels Röntgen- oder Gammastrahlung durchstrahlt und es wird die von der Kornverteilung abhängige Schwächung der Strahlung gemessen. Der Schwächungsgrad ist dabei vom Wassergehalt der Materialprobe, dem Schlämmstoffgehalt und der Feststoffdichte der Materialprobe abhängig. Mit Hilfe der gemessenen Größen Wassergehalt, Verdichtbarkeit und Schwächungsgrad können die granulometrischen Kennwerte des Formstoffes bestimmt werden.To measure the corresponding quantities, a sample is taken from the molding material flow and brought to a defined volume with a predetermined force. The densified sample is irradiated by means of X-ray or gamma radiation and the distribution of the radiation depending on the particle size distribution is measured. The degree of weakening is dependent on the water content of the material sample, the content of the slurry and the solids density of the material sample. With the aid of the measured quantities of water content, compressibility and degree of weakening, the granulometric characteristics of the molding material can be determined.

Die bei einer Durchstrahlung der verdichteten Probe mittels Ultraschall gemessene Schallgeschwindigkeit ist gemeinsam mit dem Schwächungsgrad der Röntgen- oder Gammastrahlung und der Verdichtbarkeit ein Maß für den Aktivtongehalt der Probe und damit der zu erwartenden Druckfestigkeit des Rücklaufformstoffes. Somit läßt sich der Aktivtongehalt des Rücklaufformstoffes bestimmen.The sound velocity measured by ultrasound when the compacted sample is irradiated together with the degree of attenuation of the X-ray or gamma radiation and the compressibility is a measure of the active clay content of the sample and thus of the expected compressive strength of the recycled molding material. Thus, the active clay content of the return molding material can be determined.

Als Steuergrößen der Dosiereinrichtung zur Zusammenstellung der Formstoffcharge aus Rücklaufformstoff, Formgrundstoff, Wasser und Ton werden nun der gemessene Wassergehalt und die ermittelten Größen granulometrischer Kennwerte und der Aktivtonanteil verwendet.The measured water content and the determined quantities of granulometric characteristic values and the active clay content are now used as control variables of the metering device for compiling the molding material charge from recycled molding material, molding base material, water and clay.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in the following embodiment.

Eine Fertigmischüng an betonitgebundenem Formstoff hat einen Wassergehalt von 3%, einen Schlämmstoffgehalt von 14% und einen Aktivtonanteil von 8% und weist damit bei einer Verdichtbarkeit von 45% und einer Druckfestigkeit von 15OkPa optimale formtechnologische Eigenschaften auf. Nach der Verarbeitung zur Form, dem Abgießen der Metallschmelze, dem Trennen von der Form und dem Gußstück und der Rückführung des Formstoffes zur Aufbereitung sind meist unkontrollierbare Mengen von Kernsand und Formstoff aus dem Kreislauf entfernt worden. Weiterhin verdampfte Wasser, und es verlieren bestimmte Anteile des Tones ihre Bindefähigkeit. Die damit erreichbaren formtechnologischen Eigenschaften, ausgedrückt durch die Verdichtbarkeit und Druckfestigkeit, liegen somit außerhalb der Norm.A ready mix of concrete-bound molding material has a water content of 3%, a slurry content of 14% and an active clay content of 8% and thus exhibits optimal molding technological properties with a compressibility of 45% and a compressive strength of 15OkPa. After processing into the mold, casting the molten metal, separating the mold and the casting, and recycling the molding material for processing, uncontrollable amounts of core sand and molding material have usually been removed from the cycle. Furthermore, water evaporates and certain parts of the clay lose their binding ability. The achievable shape technological properties, expressed by the compressibility and compressive strength, are thus outside the norm.

Bei der Aufbereitung müssen durch Zudotierung von Wasser, Formgrundstoff und Ton und durch Abzweigen bestimmter Mengen an Rücklaufformstoff die formtechnologischen Eigenschaften korrigiert werden. Diese Eigenschaften sind aber nur steuerbar, wenn im Betrieb auftretende Schwankungen des Schlämmstoffgehaltes berücksichtigt werden und danach der Wassergehalt eingestellt wird. Außerdem muß der aktuelle Aktivtonanteil berücksichtigt und die Festigkeit durch gezielte Dosierung von Ton eingestellt werden.During reprocessing, the properties of molding properties must be corrected by adding water, basic molding material and clay and by diverting certain quantities of recycled molding material. However, these properties can only be controlled if fluctuations in the content of sludge occurring during operation are taken into account and the water content is subsequently adjusted. In addition, the current active clay content must be taken into account and the strength set by targeted dosage of clay.

Beim vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren wird über eine Probenahmeeinrichtung aus dem Bunker Gießereiformstoff entnommen, gelangt über ein Sieb mit Rührwerk in ein Dosierrohr und wird auf ein konstantes Probenvolumen gebracht.In the present inventive method, foundry mold material is removed from the bunker via a sampling device, passes through a sieve with an agitator into a metering tube and is brought to a constant sample volume.

Anschließend erfolgt eine Verdichtung mittels eines Kolbens. Die verdichtete Probe wird mittels Gammastrahlung durchstrahlt.Subsequently, a compression takes place by means of a piston. The compacted sample is irradiated by gamma radiation.

Bei geometrischer Konstanz ist der Grad der Schwächung nur noch von der granulometrischen Zusammensetzung und von der Feststoff dichte der in der Meßstrecke befindlichen Formstoffprobe abhängig. Neben dem Schwächungsgrad werden mittels eines Linearpotentiometers die Verdichtbarkeit und mit Hilfe eines Sensors, der auf der Basis der Dielektrizitätskonstante arbeitet, der Wassergehalt des Formstoffes bestimmt.In the case of geometric constancy, the degree of weakening is dependent only on the granulometric composition and on the solids density of the molding substance sample present in the measuring section. In addition to the degree of weakening, the compressibility is determined by means of a linear potentiometer and the water content of the molding material is determined by means of a sensor which operates on the basis of the dielectric constant.

Mittels am Dosierrohr fest angebrachter Ultraschallsonden, wodurch ein konstanter Meßweg gewährleistet wird, erfolgt durch die Ermittlung der Laufzeit des Ultraschallimpulses eine Bestimmung der Ultraschallgeschwindigkeit. Die Schallachse schneidet sich dabei mit der Gammastrahlungsachse. Aus der Ultraschallgeschwindigkeit wird über Kalibriergleichungen in Verbindung mit dem Schwächungsgrad und der Verdichtbarkeit der Aktivtongehalt ermittelt.By means of the dosing tube fixedly mounted ultrasonic probes, whereby a constant measuring path is ensured, carried out by determining the duration of the ultrasonic pulse, a determination of the ultrasonic velocity. The sound axis intersects with the gamma ray axis. From the ultrasonic velocity, the active clay content is determined via calibration equations in connection with the degree of weakening and the compressibility.

Aus diesen vier interessierenden Größen des Rücklaufformstoffes werden die Daten zur prozeßbegleitenden Steuerung formtechnologischer Eigenschaften des Formstoffsystems abgeleitet. Dazu erfolgt nach der Übergabe des Ist-Zustandes an den Rechner ein Vergleich mit den Sollwerten. Vom Rechner werden entsprechende Stellimpulse an die Dosiereinrichtung gegeben, und es erfolgt die Zusammenstellung der Mischcharge aus Rücklaufformstoff, Formstoffgrundstoff, Ton und Wasser. Die Mischcharge steht nun zur Formstoffverarbeitung bereit.From these four interesting variables of the return molding material, the data for in-process control of shape technological properties of the molding material system are derived. For this purpose, after the transfer of the actual state to the computer, a comparison with the desired values takes place. From the computer corresponding control pulses are given to the metering device, and there is the compilation of the mixed batch of recycled molding material, molding material, clay and water. The mixing batch is now ready for molding material processing.

Nach dem Abgießen wird dann der ausgeschlagene Formsand durch Metallabscheider, Siebe usw. von Fremdstoffen gereinigt und steht als Rücklaufformstoff zur Verfügung.After pouring the knocked-out molding sand is then cleaned by metal separators, sieves, etc. of foreign substances and is available as reflux molding material.

Claims

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Claim:

Method for controlling the shape-technological properties of foundry mold materials, characterized in that the water content of the foundry mold material, the compressibility thereof and the geometry of the density of x-ray or gamma radiation defined on a sample of the mold material profile and the speed of an ultrasonic pulse in this sample determine the granulometric characteristics therefrom and the active clay content of the molding material is calculated and fed together with the water content as control variables of the metering device for putting together the mixed batch of recycled molding material, molding base material, clay and water.