DD275822A1 - Verfahren zur automatischen steuerung der formstoffzusammensetzung in giessereien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Formstoffzusammensetzung in Giessereisandaufbereitungsanlagen und ist in der Giessereiindustrie einsetzbar. Es bestand die Aufgabe, ein genaues Dosieren von Formstoffbestandteilen und damit ein kurzfristiges Erreichen der Sollsandcharakteristik zu ermoeglichen. Das wird dadurch erreicht, indem die Verdichtbarkeit, der Feuchtegehalt und die Temperatur des Altsandes nach Zugabe zweier unterschiedlicher Wassermengen ermittelt und diese Ergebnisse unter Verwendung der dreidimensionalen Bandfeuchte-Verdichtbarkeitsmatrix mit den Parametern Aktivton- und Schlaemmstoffgehalt unter Beruecksichtigung weiterer Formsanddaten zur Ermittlung der fuer den eigentlichen Mischvorgang erforderlichen Wassermenge verwendet werden. Nach Beendigung des eigentlichen Mischvorganges werden eine dritte gleiche Untersuchung des Formsandes durchgefuehrt und in gleicher Weise die Absolutwerte der Sandcharakteristik der fertigen Formstoffmischung ermittelt. Diese sind die Grundlage fuer die Korrektur der Zugabestoffe der folgenden Formsandcharge. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Formstoffzusammensetzung in Gießereisandaufbereitungsar'«gen, b*», dem der Feuchtegenalt, die Temperatur und die Verdichtbarkeit des Gi· Bereisendes ermittelt werden

Die Erfindung ist vorrangig in der Gießereiindustrie einsetzbar.

Charakteristik des bekannton Standes der Tochnlk Tongebundener Gießereisand wird in der Regel nach seiner Benutzung, d. h. nach dem Abgießen, einer Aufbereitungshandlung

unterzogen, um diesen einer erneuten Benutzung zuführen zu können (Formstoffkreislauf). Während des

Aufbereitungsvorganges wird dem Gteßeroialtsand In ausreichender Menge Wasser, Bindemittel, Kohlenstaub und Neusand

zugegeben. Dabei wird angestrebt, die Sandcharakteristik, d.h. den Anteil der einzelnen Bestandteile, möglichst nahe an ein durch die technologisch gewünschten Eigenschaften des Formstoffs bestimmtes Optimum heranzuführen.

Die Belastung des Gießereisandes (beispielsweise die thermische Belastung, Sandverluste) schwankt in Abhängigkeit von dem

jeweiligen Produktionsprop: amm, so daß ständig Gießereialtsand mit schwankenden Eigenschaften iur Aufbereitung zugeführt

Das Ziel einer gut funktionierenden Aufbereitung besteht deshalb Immer darin, die Schwankungen im Altsand zu erkennen und

durch gesteuerte Dosierung der einzeln Bestandteile eine gewünschte Sandcharakteristik zu erreichen.

Bokannte Verfahren nutzen die hauptsächlichen Zusammenhängo zwischen Feuchtegehalt, Temperatur, Verdichtbarkeit, Druckfestigkeit und anderon technologischen Meßgrößen und den Formbarkeitseigenschaften des Formstoffs. So besteht z.B.

bei bekannter Sandcharakteristik ein ur ,Mittelbarer Zusammenhang zwischen dem temperaturkorrigiorten Feuchtegehalt des

Sandes und seiner Formbarkeit So ist ds bekannt, vor dom Mischen oder im Mischgerät die Feuchtigkeit dos Gioßoreisandes zu

messen. Es ist ebenfalls ein kombiniertes Meßsystem bekannt, bei dem auf kapazitiver Basis die Feuchte sowie die Dichte des

Sandes zu Boginn der Mischzeit in der Mischvorrichtung gemesson werden. Mit diesen vorgenannten Systemen ist zwar eine

frühzeitigo Messung, d.h. vor oder zu Beginn des Mischpro.-.esses möglich, so daß während der Mischzeit noch auf verhältnismäßig einfache Welse eine Korroktur des Feuchtegehaltes möglich ist. Bei der reinen Feuchtigkeitsmessung ist aber von Nachteil, daß hier nur dis Feuchtigkeit als einzige Variable gemessen wird, ohne daß die übrigen Schwankungen bzw.

Variablen im Gießereialtsand beruf ki'chiiijt war'⁴'... Bei der kombinierten Messung (Feuchte vr·.:', t&iite) wir J ζ wet neben dar Feuchtigkeit dos Sandes noch dessen Verdichtbarkoit

gemessen, aber bei einer Änderung der Sbii?. t&rakieristik muß ass MaSgerä' iiachjustlert werden. Diese Nachjustierung ist jeweils zeitaufwendig.

Des weiteren ist es bokannt, die Vo.-Jichtbarkeit und/odor die Verformbarkeit des Sandes währond der Mischzeit durch Probenahme aus dem Mischer oder nach dem Mischvorgang zu ermittoln. Bei dioser Meßmethode erhält man zwar Dlroktergobnisso dor olnon odor anderer*. 'Jr don Vorarboi'.or wichtigen Sandeigonschaft. Nachteilig ist daboi aber, daß die Korrektur der Wassorzugabo während der Mischzolt dioso vorlängort, weil die Zugabo stufenweise erfolgt und die Zugabemengo

vor jodor neuon Mossung erst eingemischt werden muß.

Alton bokannton Systomon und Veriahron haftet dor Nachtoil an, daß zwar die Verdichtbarkeit dos Sandes festgestellt worden

kann, nicht abor dio Ursechon, dio zur VerHnrinr-ine dor Vordichtbarkoit führen. Eine optimale, dom jeweiligen Sortiment angepaßte Sandcharnktoristik Ist suf dims W «ils* r <cht orrolchbar.

In der DE-OS 3220662 wird deshalb ein Verfahren zur automatischen Regelung von Gießereisandaufbereitungsanlagen vorgeschlagen, bei dem die Verdichtbarkeit einer Formsandcharge zu Beginn dar Mischzeit in einer Mischvorrichtung gemessen, daraus unter Annahme einer bestimmten Sandcharakteristik eine Wasserzugabe errechnet, dosiert und anschließend eine zweite VerdlchtbarkeitsprOfungdurchgeführt wird. Die Differenz zwischen gemessener und errechneter Verdichtbarkeit wird als Korrekturwert für die angenommene Sandcharakteristik verwendot. Auf diese Weise soll nach mehreren Chargen die Einhaltung technologisch akzeptabler Toleranzen in der Sandcharakteristik garantiert werden sowie bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte eine differenzierte Zugabe verschiedener Bestandteile bei nachfolgenden Chargen ermöglicht werden. Da bei diesem Verfahren als Parameter lediglich der Schlämmstoffgehalt des Formsandes im bekannten Feuchtegehalt-Verdichtbarkeitsdiagramm verwendet wird, aber andere Bestandteile des Formstoffs ebenfalls Einfluß auf din Verdichtbarkeit haben, kann die Dosiorung der Zugabestoffe, insbesondere die Wasserzugabe nur relativ ungenau erfolgen. Die Messungen müssen daher relativ oft wiederholt werden, wodurch die Sandcharakteristik erst nach mehreren Chargen einem Sollwert nahekommt. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens nach der DE-OS 3220662 ist der Meßfehler der ersten Verdichtbarkeitsmessung infolge fehlender Vorhomogenisierung und Vorbefeuchtung des Rücklaufsandes. Sei Feuchtegehalten des Altsandes um bzw. unter 2% (in der Praxis üblich) steigt der Meßfehler bei Verdichtbarkoitsmessungen stark an. Ein exakter Wert der Verdichtbarkeit des Formsandes ist erst bei einer zweiten Messung nach dem Mischvorgang erhaltbar, wodurch eine Korrektur der Zuschlagstoffe erst In den folgenden,Chargen vorgenommen werden kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung 1st es, die Anzahl der zur Erreichung technologisch akzeptabler Toleranzen in der Formstoffzusammenseiiung bei Verwendung von Gießereialtsand notwendigen Mischchargen bei dar automatischen Formstoffaufbereitung zu verringern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Formstoffzusammensetzung zu entwickeln, mit welchem unter Berücksichtigung bekannter Zusammenhänge zwischen einzelnen Formstoffbestandteilen und unter Vermeidung von Meßfehlern ein genaues Dosieren von Formstoffbestandteilen und damit ein kurzfristiges Erreichen der Sollsandcharakteristik ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus jeder Rücklaufsandcharge Proben entommen und deren Verdichtbarkoit, Feuchtegehelt und Temperatur nach Zugabe zweier unterschiedlicher Wassermengen und Homogenisierung des befeuchteten Rücklaufsandes ermittelt und die Ergebnisse bei der Messung in Kenntnis der dreidimensionalen Sandfeuchte· Verdichtbarkeitsmatrix mit don Parameter·; Aktivton- und Schlämmstoffgehalt unter Berücksichtigung weiterer Formsanddaten zur Ermittlung der für den Hauptmischvorgang orforderlichen Wassermenge verwendet werden, Nach Beendigung des Hauptmischvorganges wird eine dritte Messung dor Verdichtbarkeit, der Sandfeuchte und der Temperatur vorgenommen. Aus den drei ermittelten Meßwerten werden unter Nutzung der bereits genannten dreidimensionalen Sandfeuchte· Verdichtbarkeitsmatrix die Absolutwerte der Sandcharakteristik der untersuchten Formsandchargo ermittelt. Diese Ergebnisse sind die Grundlage für eine Korrektur der Zugabestoffe bei der nachfolgenden Formsandcharge. Zur genauen Ermittlung der Verdichtbarkeit, der Feuchte und der Temperatur des Altsandes ist es erforderlich, mehrere Proben aus diesem zu entnehmen und diese ι-· oben vor dem Meßvorgang untereinander zu vermischen. Durch die ersten beiden Meßergebnisse kann mit Hilfe der bekannten dreidimensionalen Sandfeuchte-Verdichtbarkeitsmatrix mit den Parametern Aktivton· und Schlämmmstoffgehalt auf die ungofähre Zusammensetzung des Gießereialtsandos (Rücklaufsand.· geschlossen werden. Unter Zugrundelegung der angenommenen Zusammensetzung des Gießereialtsandes wird unter Berücksichtigung der Massen der Zugabestoffe für den Hauptmischvorgang, wie Gießereialtsand, Gießereineusand und Additive, die für den Hauptmischvorgang erforderliche Wasserzugabemenge berechnet. Durch die dreimalige Ermittlung der Verdichtbarkeit, der Sandfeuchte und der Temperatur ergibt sich in der dreidimensionalen Sandfeuchte-Verdichtbarkeitsmatrix eine ziemlich genaue Abbildung der Ist-Zusammensetzung des aufbereiteten Formsandes, woraus durch Vergleich des Istwertes mit dem Soliwert sofort die Korrekturgrößen der Zugabestoffe für die folgende Formsandcharge ermittelt werden können. Voraussetzung für eine genaue Dosierung der Zuschlagstoffe und damit für ein schnelles Erreichen der Sollsandchaiakteristik ist außerdem die Berücksichtigung prozeßbedingter Fehlerquellen wie unterschiedlicher Feuchtegehalt der Zuschlagstoffe und Verdunstungsverluste beim Mischvorgang.

Ausführungsbeltplel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand einer Anlagenvarianio zur automatischen Steueruno der Formstoffzusammensetzung näher erläutert

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: den schematischon Aufbau oinor automatischen Formstoffaufberoitungsanlage Fig. 2: dae Ablaufdlagramm der Anlage gemäß Fig. 1 Fig. 3: das Ablflufdlagramm einer Varlanto dor Anlage gemäß Fig. 1

Zu Beginn des Aufbereitungsvorganges wird aus olnom Altsandbunker 1 die für den Mischvorgang erforderliche Altsandmenge In olne Altsandwaage 2 uogobert. Während diosos Zuführvorgangee worden dem Altsand mittels oinos Probenehmer 3 so violo Probon ontommen, wie zur Charakterisierung des Altsandos erforderlich sind und einem Mischer 4, kleinerer Leistung zur Homogenisierung zugoführt. Gleichzeitig wird dom sich im Mischer 4 befindlichen Altsand eino definierte tö&-g-s Wussar zugogobon. Nech ausreichendem Mischvorgang im Mischer 4 warden mittels des Meßgerätes 5 die Verdichtbarkeit, dor Fouchtegohalt und die Temperatur der Altsandprobo gemessen. Danach wird dor Altsandpro'oo im Mischer 4 eine woitere

definierte Wassermenge zugesetzt und diese Probe ebenfalle im Mischer 4 ausreichend durchmischt. Nach dem zweiten

Mischvorgang Im Mischer 4 werden nochmals die Verdichtbarkeil, der Feuchtegehalt und dio Temperatur dor Altsandprobe

gemessen.

Aus dun Meßwerten der beiden Messungen wird in einem Leitrechner 6 unter Berücksichtigung der in der Altsandprobe nicht

erfaßten Zuschlagstoffe mit Hilfe der dreidimensionalen Sandfeuchte-Verdichtbarkeitsmatrix die optimale Wasserdosierung für den Hauptmischvorgang im Hauptmischer 9 ermittelt. Ebenso läßt sich - wenn nötig - eine Grobkorroktur der Dosierung der

Zugabestoffe 12 für die nächste Charge Ober den Prozeßrechner 7 und die Additivwaage 8 vornehmen. Nach Beendigung des parallel zu dem vorstehend beschriebenen Vorgang ablaufenden Mischvorganges im Hauptmischer 9

wird an dessen Austrag mittels eines Probenehmers 10 eine Sandprobe entnommen und von dieser ebenfalls Verdier· ibarkeit,

Feuchtegehalt und Temperatur gemessen. Aus den damit gewonnenen drei Meßergebnissen werden im Loitrechner 6 unter Nutzung <J-v v<r°idiVenFion>;!ei> Safidfeuchte- Verdichtbarkeitsmatrix die Absolutwerte an Aktivton- und Schltlmmstoffgehalten der untersuchten Charge errei?:>iet. Durch Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert der Formstoffzusammencetzung können bei den nachfolgenden Mischchargen

selbständig Korrekturen der Bentonit- und Neusanddosierung vorgenommen werden.

Mit Hilfe einer Rechnerkopplung zum Leitrechner in der Formerei wird die für die Formstoffaufbereitung gültige Rezeptur ständig

aktualisiert.

Mit Hilfe eines Prozeßrechners 7, der die Wäge-, Dosier- und Ablaufsteuerung sowie die Moßwi/r'.ververarbeitung leistet. Eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird in Fig.3 im Ablauf dargestellt. Bei dieser Variante entfällt das zweite Meßgerät 11. Die Verdichtbarkeit, der Feuchtegehalt und dm Terr peratur wjrden ebenfalls wie die Proben aus dem Mischer 4

mittels des Meßgerätes S ermittelt. Voraussetzung dafür ist ullerc'ings eine höhere Mischleistung dos Mischers 4 aufgrund der verkürzten Mischzeit sowie eine günstige räumliche Anordnung der Mischer 4 und 3 s^wie des Meßgerätes 5.

Claims (2)

1. Verfahren zur automatischen Steuerung der Formstoffzusammensetzung in Gießereisandaufbereitungsanlagen, bei welchem die Feuchtigkeit, die Temperatur und die Verdichtbarkeit des Gießereiformsandes ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtbarkeit, der Feuchtegehalt und die Temperatur jeder Rücklaufsandcharge nach Zugabe zweier unterschiedlicher Wassermengen und nachfolgender Homogenisierung ermittelt, die Ergebnisse beider Messungen unter Zuhilfenahme der bekannten dreidimensionalen Sandfeuchte-Verdichtbarkeitsmatrix mit den Parametern Aktivton- und Schlämmstoffgehalt unter Berücksichtigung weiterer Formsanddaten zur Ermittlung der für den Hauptmischvorgang erforderlicher! Wasserzugabemenge verwendet wei den, daß die Feuchtigkeit, die Temperatur und die Verdichtbarkeit des aufbereiteten Gießereiformsundes bei Beendigung des Hauptmischvorganges durch eine dritte Messung ermittelt wird und aus den Ergebnissen der drei durchgeführten Messungen unter Verwendung der dreidimensionalen Sandfeuchte-Verdichtbarkß'tsrnatrix mit den Parametern Aktivton- und Schlämmstoffgehalt die Absolutwerte der Sandcharakteristik der aufbereiten Formsandcharge ermittelt und zur Korrektur der Zugabestoffe für die folgende Formsandcharge verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung rapräsentiver Formstoffkennwerte des Rücklaufsandes demselben mehrere Proben entnommen werden.