DE1231855B - Verfahren und Anlage zum Abwiegen vorbestimmter Mengen fluessigen Metalls beim Giessen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2 - 39/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 77736 VI a/31 b2
18. Juli 1964
5. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Abwiegen vorbestimmter Mengen flüssigen Metalls, das aus einer Gießkelle in eine Form eingegossen wird.

Beim Umgang mit flüssigem Metall zum Formen von Metallblöcken od. dgl. in offenen Gießformen bestehen große Schwierigkeiten in Verbindung damit, die Menge des in die Form eingegossenen Metalls in der Weise abzustimmen, daß die Blöcke das gleiche Fertiggewicht aufweisen. Normalerweise wird das Gießen von Hand gesteuert, und dabei treten Gewichtsabweichungen bis zu 50 kg oder mehr auf. Insbesondere beim Gießen von Anodenblöcken kann die Ungleichheit einen Verlust bei der nachfolgenden Elektrolyse zur Folge haben, aus welcher der Rest der schwersten Anodenblöcke zum Zweck des Neugusses entfernt werden muß.

Es wird daher vorgeschlagen, das Gießen gleichzeitig mit einem Wiegevorgang durchzuführen. Bei der Serienherstellung kommen oftmals Fördereinrichtungen zum Einsatz, auf welchen eine Anzahl Gießformen abgestellt und zum Füllen mit geschmolzenem Metall nacheinander unter die Gießkelle verbracht werden.

Infolge der großen Aufbauten, die zum Abstützen der schweren Gießformen notwendig sind, treten Schwierigkeiten auf, jede Gießform gleichbleibend mit ausreichender und einheitlicher Genauigkeit unter der Gießpfanne auszurichten, damit sich eine genügend genaue Aufstellung für das Wiegen der nacheinander vorwärts bewegten Formen ergibt. Oftmals liegt die Förderbahn für jede vorwärts bewegte Gießform in einer anderen Höhe.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist daher, in Verbindung mit dem Wiegen solche Maßnahmen durchzuführen, die den Wiegevorgang von diesen Höhenabweichungen unabhängig machen.

Die vorerwähnten sowie weitere Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch ausgeschaltet, daß die Gießform in eine Wiegestellung angehoben wird, in der sie auf einer Kraftmeßeinrichtung mit elektrischer Abgangs-Signalgabe, beispielsweise einem Spanndrahtmeßgeber, aufruht, und daß die ausgesandten Signale dazu verwendet werden, die Gießpfanne in der Weise zu steuern, daß sie so lange Metall ausgibt, bis die auf die Kraftmeßeinrichtung einwirkende Belastung einen vorbestimmten Wert erreicht hat und somit der Gießvorgang abgeschlossen ist.

Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand der Figuren in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Weitere Merkmale der Erfindung sind dabei herausgestellt. Es zeigt

Verfahren und Anlage zum Abwiegen
vorbestimmter Mengen flüssigen Metalls
beim Gießen

Anmelder:

Bolidens Gruvaktiebolag, Stockholm

ίο Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,
Düsseldorf-Oberkassel, Hansa-Allee 159

Als Erfinder benannt:

Fritz Agne Johansson, Skelleftea;

Erik Alvar Lundgren,

Lars Gunnar Bonde Magmison, Skelleftehamn

(Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 23. Juli 1963 (8153)

F i g. 1 in der Seitenansicht, teilweise geschnitten, eine Gießform in der Wiegestellung, in welche geschmolzenes Metall eingegossen wird, sowie ein Schaltbild für eine Anzahl Steuerstromkreise zur Steuerung der Wiege- und Gießvorgänge und

F i g. 2 im Schnitt eine Druckzylinderanordnung zum Anheben der Gießformen in die Gießstellung sowie eine daran angebrachte elektronische Kraftmeßeinrichtung.

In F i g. 1 ist mit 1 eine an der Welle 2 drehbar gelagerte Gießkelle bezeichnet, die auf der schwenkbar gelagerten Kolbenstange 3 aufruht, mittels weleher die Gießform um ihre Lagerstelle schwenkbar ist. Die Kolbenstange 3 wiederum bewegt sich in dem hydraulischen Druckzylinder 4, der bei 5 schwenkbar aufgehängt ist und an den die Druckmittelleitungen 6, 7 und 8 angeschlossen sind.

In der gleichen Figur ist mit 9 eine Form, d. h. eine in der Lagerung 10 schwenkbare Barrenform bezeichnet. Die Lagerung 10 wiederum stützt sich auf einem darunter befindlichen, vorzugsweise beweglichen Support ab. Der Support kann eine Fördereinrichtung aufweisen, die im rechten Winkel zur Arbeitsebene der Gießpfanne läuft, so daß eine Anzahl Formen intermittierend in die Gießstellung unterhalb der Gieß-

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kelle 1 gebracht werden kann. Gemäß einer bevor- als der Druck des größten Gewichtes dividiert durch

zugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sup- die Fläche des Kolbens 30, so daß die Last ange-

port 11 als Drehtisch ausgebildet und bewegt sich hoben bleibt,

um den senkrecht angeordneten Drehzapfen 12. Wenn die Tarierung beendet ist, öffnet der Bedie-

Am Support ist für jede darauf abgestellte Barren- 5 nungsmann 33 das von Hand zu betätigende Ventil

form 9 ein Lagerbock 13 od. dgl. vorgesehen, auf 34, so daß die Pumpeinheit 35, 36, 37 und 38 dem

dem die Barrenform normalerweise in abgesenkter Druckzylinder 4 Öl zuleitet. Die Gießpfanne 1 wird

Stellung aufruht. angehoben und geschmolzenes Metall in die Barren-

Wie aus der Figur ersichtlich ist, befindet sich in form 9 eingegossen. Wenn das Gewicht der Schmelze

der Gießstellung unter der Barrenform 9 ein insge- io den auf dem Instrument 39 eingestellten Wert er-

samt mit 14 bezeichneter Zweifach-Druckzylinder. reicht, erhält das Magnetventil 40 einen Impuls und

Konstruktionseinzelheiten des Zweifach-Druckzylin- öffnet. Das Ventil 40 ist mit dem Druckzylinder 4

ders sind weiter unten im Zusammenhang mit F i g. 2 verbunden. Das Druckmittel fließt in den Druckmit-

beschrieben. An den Druckzylinder sind die Druck- telbehälter 41 ab; demzufolge wird die Gießpfanne

mittelleitungen 15, 16, 17 und 18 angeschlossen. Des 15 abgesenkt, und der Gießvorgang hört auf. Da die

weiteren sei erwähnt, daß am Druckzylinder die vor- Fläche für die Auslösung groß ist, kann der Bedie-

zugsweise elektronische Kraftmeßeinrichtung 19 mit nungsmann 33 keine Operation zum Absenken der

der Anschlußleitung 20 angeordnet ist. Gießpfanne 1 durchführen, wenn sich das Ventil 40

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, öffnet.

die Kraftmeßeinrichtung 19, beispielsweise einen 20 Nunmehr erhält das Ventil 23 einen Schaltimpuls Dehnungsmeßgeber, durch den Druckzylinder von und öffnet zum Druckmittelbehälter 25 hin. Wenn Fall zu Fall in eine vorbestimmte Ausgangsstellung das Ventil 23 öffnet, sinkt der Druck, und das Hy- und danach um einen vorbestimmten geringen Betrag draulikventil 28 wird verstellt, wobei nunmehr beide noch weiter anzuheben, so daß die Gießform mit Kolben 19 und 29 mit dem Druckmittelbehälter 25 Sicherheit vollständig auf dem Dehnungsmeßgeber 25 verbunden sind. Die Barrenform 9 und der Träger od. dgl. und nicht auf dem Lagerbock 13 aufruht. Die werden auf ihre Unterlagen am Formentisch 11 abSteuerung erfolgt von dem Kontrollplatz 21 od. dgl. gesenkt. In dieser Stellung wird die Verdrehung des aus, von welchem aus auch die Antriebsmittel für Formentisches 11 eingeleitet; die Bewegung hört auf, die Gießpfanne betätigt werden, so daß die Gieß- wenn die nächste Barrenform 9 die Gießstellung erpfanne das geschmolzene Metall 22 in die Barren- 30 reicht hat.

form 9 eintreten läßt, wenn diese vollständig auf dem Die Wiegevorrichtung selbst weist im wesentlichen,

Dehnungsmeßgeber 19 aufruht. abgesehen von dem auf seinen beiden Hubzylindern

Ist eine vorbestimmte Menge z. B. von geschmol- 19 und 29 angeordneten Belastungsmeßgeber, das zenem Kupfer 22 in die Barrenform 9 eingegossen elektronische Meßinstrument 39 mit den Grenzwertworden, so wird der Gießvorgang automatisch unter- 35 kontakten zur Steuerung des Magnetventils 40 und brochen. Der Tisch 11 mit den Formen läuft an und der Anzeigelampen 42 a und 42 b, die automatische wird so weit verdreht, daß die nächste Barrenform 9 Tarierungseinheit 43 und die Kontrollschalter 44 mit die Gießstellung erreicht. Wenn der Drehtisch zum der zugeordneten Relaisanordnung 45 auf.
Stillstand kommt, erhält das Elektroventil 23 einen Gemäß F i g. 2, die im einzelnen den Zweifach-Schaltimpuls. Aus der Pumpeinheit 24 mit dem 40 Druckkolben 14 zeigt, besteht der Belastungsmeß-Druckmittelbehälter 25, dem Elektromotor 26 und geber 19 aus dem die Last aufnehmenden Stahldem Ölfilter 27 wird Druckmittel durch das Ventil zapfen 46 mit vier besonders ausgebildeten Spann-23 hindurch dem Ventil 28 zugeleitet, welches drahtmeßgebern 47, die in der Weise angeordnet nunmehr zum unteren Kolben 29 des Zweifach- sind, daß bei Belastung des Zapfens 46 ihre Länge Druckzylinders hin offen ist. Das Ventil 28 ist hy- 45 und somit auch ihre Widerstandsverhältnisse verändraulich einstellbar. Hierbei ist angenommen, daß dert werden. Die vier Spanndrahtmeßgeber 47 sind das Ventil beispielsweise auf 5 atü eingestellt wird. als Wheatstone-Brücke geschaltet und werden mit

Der Kolben 29 hebt sich zusammen mit dem Be- einer Wechselspannung gespeist,
lastungsmeßgeber 19. In der am Kolben 29 vorge- Die Ausgangsspannung der Brücke, die proportiosehenen Kolbenstange arbeitet ein weiterer Kolben 50 nal der Widerstandsänderung, d. h. der Belastung 30. Wenn der Belastungsmeßgeber den Träger der durch das Gewicht ist, wird durch das servogesteuerte Barrenform berührt, wird der Öldruck erhöht. Er- Potentiometerinstrument 39 gemessen, dessen Meßreicht der Druck einen Wert von 5 atü, so wird das brücke vom selben Transformator versorgt wird wie Ventil 28 geschaltet. Das Ventil schließt die Verbin- der Meßgeber.

dung zum Kolben 29 und öffnet zum Kolben 30 hin. 55 Im Stromkreis der Meßbrücke liegt das automa-Der Kolben 30 hebt sich dabei um seinen Gesamthub tische Potentiometer 43, das beim Tarieren, d. h. beim von etwa 10 mm, wodurch die Barrenform 9 von Belasten mit einer leeren Barrenform 9, die Trimihrer Unterlage abgehoben wird und die Last voll- mung des Meßpotentiometers 39 in die Nullstellung ständig auf dem Belastungsmeßgeber 19 aufruht. In zurückgehen läßt. Die Tarierung wird zeitlich gedieser Stellung erfolgt die Tarierung, d. h., die In- 60 steuert und nach der eingangs eingestellten Zeit abstrumente werden auf Null eingestellt. Danach kann geschaltet. Während des Tarierens leuchtet die Ander Gießvorgang stattfinden. Es sei darauf hingewie- zeigelampe 42 a auf.

sen, daß die Pumpe 24 während des gesamten Arbeits- Der Wiegevorgang umfaßt die folgenden Schritte: Vorganges dem Kolben 30 Öl zuleitet. Auf diese Der Drehtisch 11 mit beispielsweise zweiundzwan-Weise befindet sich der Kolben stets in seiner oberen 65 zig gleichmäßig über den Umfang verteilten Barren-Stellung, jedoch öffnet das Überlaufventil 31, wenn formen 9 wird durch den Kontrollschalter 44 zum der Druck höher wird als der Druck, auf welchen das Anlauf und somit eine leere Barrenform 9 unterhalb Ventil eingestellt ist. Dieser Druck muß höher sein der Gießkelle 1 in Stellung gebracht.

Nachdem der Drehtisch zum Stillstand gekommen ist, wird durch den Kontrollschalter 44 der Wiegevorgang eingeleitet, wobei das Magnetventil 23 einen Öffnungsimpuls erhält und der Kolben 29 die Wiegevorrichtung zum Träger der Barrenform hin anhebt, ohne diesen jedoch von seiner Unterlage abzuheben. Wenn dieser Druck einen bestimmten Wert übersteigt, so schaltet das Druckventil 28 die Druckmittelzufuhr auf den oberen Kolben, der einen begrenzten Hub von etwa 10 mm hat. Der Kolben dieses Zylinders hebt ein Ende der Barrenform 9 vom Support, d. h. von dem Formentisch 11 ab, und zwar zur gleichen Zeit, wenn die Tariervorrichtung 43 anspricht und das Gewicht der Barrenform 9 abgleicht.

Wenn die Anzeigelampe 42 b aufleuchtet, kann der Gießvorgang beginnen; er findet durch Auslösen des von Hand zu betätigenden Ventils 34 statt. Nachdem das eingestellte Gewicht erreicht ist, schließt ein Grenzwertkontakt im Meßpotentiometer 39 den Stromkreis zum Magnetventil 40, wodurch der Hubzylinder 4 der Gießpfanne geleert und der Gießvorgang unterbrochen wird.

Wird der Drehtisch 11 erneut zum Anlauf gebracht, um eine neue Barrenform 9 in Stellung zu bringen, so wird der erste Stromkreis zum Magnetventil 23 unterbrochen und die Barrenform auf dem Formentisch abgelegt.

Nach einer bestimmten zeitlichen Verzögerung wird der Antrieb des Drehtisches 11 eingeschaltet; der Tisch bewegt sich mit einer neuen Barrenform um einen Schaltschritt vorwärts, wonach ein neuer Wiegevorgang stattfinden kann.

Um die Wirkungsweise des Zweifach-Druckkolbens näher zu erläutern, wird auf F i g. 2 Bezug genommen, die im einzelnen die das Gewicht aufnehmenden Konstruktionsteile der Wiegevorrichtung zeigt.

Der Kolben 29 arbeitet in dem Druckzylinder 48 mit der Druckmitteleinlaßleitung 15 und der Auslaßleitung 17. Der Kolben wird durch die Schraubenfeder 49 auf die untere Stellung zu bewegt; der Zylinder ist mit einer Bodenplatte sowie dem.Deckel51 versehen, durch welchen die Kolbenstange 52 des Kolbens 28 dicht sitzend herausgeführt ist.

Am Ende des herausragenden Abschnitts der KoI-benstange 52 befindet sich die Ausnehmung 53, die den zweiten Druckzylinder 54 bildet, in welchem der Kolben 30 arbeitet. Die Einlaßleitung 16 führt zum Zylinder 54, aus dem die Auslaßleitung 18 herausgeführt ist. Das Ende des Druckzylinders 54 ist durch einen Deckel abgeschlossen, durch den die Kolbenstange 56 des Kolbens 30 dicht sitzend herausgeführt ist. An der Kolbenstange 56 ist die Stützplatte 57 befestigt, auf welcher der weiter oben beschriebene Dehnungsmeßgeber 19 angeordnet ist. Oberhalb des Dehnungsmeßgebers befindet sich die den Druck oder die Belastung aufnehmende, in einem Sockel gehaltene Kugel 59; die Kugel stützt die darauf aufruhende Barrenform unmittelbar ab.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens mannigfaltig abgewandelt werden.

Claims (10)

Patentansprüche: e5

1. Verfahren zum Abwiegen vorbestimmter Mengen flüssigen Metalls, das aus einer Gießpfanne in eine Form eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform in eine Wiegestellung angehoben wird, in der sie auf einer Kraftmeßeinrichtung mit elektrischer Abgangs-Signalgabe, beispielsweise einem Spanndrahtmeßgeber, aufruht, und daß die ausgesandten Signale dazu verwendet werden, die Gießpfanne in der Weise zu steuern, daß sie so lange Metall ausgibt, bis die auf die Kraftmeßeinrichtung einwirkende Belastung einen vorbestimmten Wert erreicht hat und somit der Gießvorgang abgeschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben der Gießform in die Wiegestellung durch eine Druckzylinderanordnung erfolgt, die über die Kraftmeßemrichtung auf die Form einwirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinderanordnung schrittweise derart betätigt wird, daß die Kraftmeßeinrichtung zunächst angehoben und mit einer gewissen Kraft gegen die in der Ruhestellung befindliche Form gedrückt und danach um einen vorbestimmten geringen Betrag weiter angehoben wird, wobei sich die Form von der Unterlage anhebt und die Wiegestellung einnimmt.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine der Gießpfanne (1) zugeordnete Gießstation zur Aufnahme der Gießformen (9), die in der Weise aufgestellt sind, daß sie angehoben und abgesenkt werden können, des weiteren gekennzeichnet durch eine Kraftmeßeinrichtung (19) zum An-

■ heben jeweils einer Form (9) in die Gießstellung und zum Steuern der Gießpfanne (1) mittels Signalgebung in der Weise, daß die Pfanne Metall (22) ausgibt, bis die auf die Kraftmeßeinrichtung (19) einwirkende Belastung einen vorbestimmten Wert erreicht hat, der dem vorgegebenen Gewicht der in die Form eingegossenen Metallmenge entspricht.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung (19) an einem vertikal verstellbaren Druckkolben (30) mit begrenztem kleinem Hub angeordnet ist, der sich auf einem weiteren darunter angeordneten, vertikal verstellbaren Druckkolben (29) mit größerer Querschnittsfläche abstützt.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinder beider Kolben (29, 30) an eine Druckmittel-Lieferstelle über eine Ventilanordnung angeschlossen sind, die das Dnickmittel zunächst zum unteren Druckkolben (29) leitet, bis ein vorbestimmter Druck erreicht ist, danach die Druckmittelzufuhr automatisch unterbricht, während der Druck auf den Kolben aufrechterhalten bleibt, und das Druckmittel nunmehr dem oberen Kolben (30) zuführt, wobei dieser zum Anheben der Form (9) in die Wiegestellung um seine gesamte Hublänge ausfährt.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung ein druckgesteuertes Ventil (28) aufweist und in der Weise einstellbar ist, daß der untere Kolben (29) einem geringeren hydraulischen Druck ausgesetzt ist als der obere Kolben (30).

8. Anlage nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (9) in der Gießstation schwenkbar ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Formen (9) an einer vorzugsweise schrittweise durch die Gießstation

hindurch bewegbaren Fördereinrichtung (11) in senkrechter Richtung schwenkbar gelagert ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung einen Drehtisch (11) aufweist, an dessen Randabschnitt die Formen (9) schwenkbar gelagert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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