DE1508203B2

DE1508203B2 - Regelvorrichtung zum kontinuierlichen beaufschlagen eines behaelters mit einem konstanten strom fluessigen metalls

Info

Publication number: DE1508203B2
Application number: DE19661508203
Authority: DE
Inventors: Jean Berthet Aristide Metz Moselle Rouanet (Frankreich)
Original assignee: Institut de Recherches de la Side rurgie Francaise, Saint Germain en Laye, Seine et Oise (Frankreich)
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1966-12-08
Publication date: 1971-04-01
Also published as: SE305051B; SU365877A3; NL6617496A; BE691119A; DE1508203A1; US3439759A; FR1473044A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur kontinuierlichen Beaufschlagung eines Behälters mit einem konstanten Strom flüssigen Metalls, insbesondere flüssigen Stahls.

Bei der kontinuierlichen Stahlerzeugung bereitet es Schwierigkeiten, dem Frischbehälter stets eine gleichbleibende Menge Metall zuzuführen. Die nämlichen Schwierigkeiten bestehen auch bei kontinuierlichen Gießverfahren und sind insbesondere auf die hierbei auftretenden verhältnismäßig hohen Temperaturen zurückzuführen.

Die Erfindung bezweckt, mittels eines diskontinuierlich gespeisten Regulierbehälters einen nachgeschalteten Behälter kontinuierlich mit einem Flüssigkeitsstrom konstanter Stärke zu beaufschlagen, wie dies insbesondere bei der Beaufschlagung eines Frischbehälters mit flüssigem Metall oder auch bei kontinuierlichen Gießverfahren angestrebt wird.

Es ist bereits bekannt, zur Durchführung eines kontinuierlichen Gießverfahrens eine Anordnung zu verwenden, bei der die Gießpfanne an einer Waage aufgehängt ist und das öffnen und Schließen des Pfannenstopfens zum Zweck der Abgabe vorbestimmter Metallmengen mittels der festgestellten Gewichtsänderungen der Gießpfanne geregelt wird (deutsche Auslegeschrift 1186 175).

Es ist des weiteren schon eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gießstrahls bekannt, bei der in einem Gießkanal die Metallschmelze auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Hierbei ist zwischen dem oberen Ende des Gießkanals und einer Gießpfanne ein trichterförmiger Zwischenbehälter vorgesehen, dessen Ausfluß entweder auf rein elektromagnetischem Weg oder auf elektromechanischen! Weg nach Maßgabe der Oberflächenschwankungen der Metallschmelze im Gießkanal gesteuert wird. Die Menge des aus dem Zwischenbehälter ausfließenden Metalls wird hierbei in einen Fall mittels elektromagnetisch beeinflußter Ausflußöffnungen und im anderen Fall durch Heben und Senken eines den Metallpegel im Zwischenbehälter verändernden Verdrängungskörpers gesteuert (USA.-Patentschrift 2 768 413).

Zur Durchführung eines kontinuierlichen Gießverfahrens ist auch schon eine Anordnung bekannt, bei der der Gießpfanne ein Regulierbehälter mit einem kalibrierten Ausguß nachgeschaltet ist, dessen Ausfluß im wesentlichen dadurch konstant gehalten wird, daß der Zufluß in den Regulierbehältern und gleichzeitig auch der Ausfluß aus diesem Behälter nach Maßgabe des Gewichtes dieser Behälter gesteuert wird. Diese Steuerung erfolgt ebenfalls durch Heben und Senken des Stopfens in der Gießpfanne einerseits und in dem Regulierbehälter andererseits (französische Patentschrift 1373 146).

Bekannt ist ferner eine Steuereinrichtung einer Stranggießanlage mit Mitteln zur Messung der Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert der Zeit, die das aus einem Gießgefäß in die Form fließende, geschmolzene Metall nach jedem Ausziehen des Metallstranges jeweils braucht, um in dieser Form ein bestimmtes Niveau zu erreichen, bei dessen Erreichung der Strang aus der Form gezogen wird, sowie mit Mitteln zur periodischen Beeinflussung der Ausflußmenge pro Zeiteinheit des Metalls aus der Form durch die jeweils in einem Meßzyklus gemessene Zeitdifferenz und durch die in dem vorangehenden Meßzyklus gemessene Zeitdifferenz, um den Ist-Wert rasch dem Soll-Wert anzupassen (schweizerische Patentschrift 314712). Dabei sind die eigentlichen Gießglieder an der Gießform selbst angeordnet, wo durch Niveaumessung des Schmelzspiegels die Steuerimpulse für die Zeitmeßgeräte erzeugt werden.

Die Erfindung geht von einer Regelvorrichtung zur kontinuierlichen Beaufschlagung eines Behälters mit einem konstanten Strom flüssigen Metalls mit einem aus einem vorgeschalteten Behälter diskontinuierlich

ίο in einer Stärke, deren Augenblickswert größer ist als der angestrebte konstante Mittelwert, gespeisten, einen kalibrierten Ausguß aufweisenden Regulierbehälter aus, dessen Zufluß nach Maßgabe des sich ändernden Gewichts des in ihm vorhandenen Metalls derart gesteuert wird, daß die Beaufschlagung des Regulierbehälters einsetzt, wenn das Gewicht des Behälters gleich oder kleiner als ein unterer Grenzwert ist, und die Beaufschlagung unterbrochen wird, wenn das Gewicht des Behälters gleich oder größer als ein oberer Grenzwert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Regeleinrichtung derart auszubilden, daß bei diskontinuierlicher Beaufschlagung des Regulierbehälters nicht nur ein kontinuierlicher Metallausfluß aus diesem Behälter, sondern auch ein gleichbleibender Durchsatz gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Organe vorgesehen sind, die die Zeit zwischen zwei Beaufschlagungen messen, den Mittelwert der zwischen zwei Beaufschlagungen aus dem Regulierbehälter ausfließenden Metallmenge errechnen und in an sich bekannter Weise mit einem Soll-Wert vergleichen sowie im Falle einer Abweichung die Einstellmarken für die beiden Grenzwerte in gleicher Richtung verschieben.

Bei der Regelvorrichtung gemäß der Erfindung wird also die aus dem Regulierbehälter ausfließende Metallmenge dadurch auf einem vorbestimmten Mittelwert gehalten, daß die Zeit, innerhalb welcher der Metallspiegel von einer oberen bis zu einer unteren Grenze fallt, gemessen und aus diesem Meßwert die entsprechende Gewichtsmenge bestimmt wird, die mit einem Soll-Wert verglichen wird, und hierbei etwa festgestellte Abweichungen von diesem SoIl-Wert durch Veränderung der Steuergrößen beseitigt werden. Hierbei können zur Erhaltung einer konstanten Ausflußmenge auch Veränderungen, beispielsweise im Querschnitt des Ausgusses oder in der feuerfesten Auskleidung des Zwischenbehälters, oder auch auf Temperatur- und damit Viskositätsschwankungen des Metalls zurückzuführende Änderungen in einfacher Weise kompensiert werden.

Durch die Erfindung wird die Anordnung eines während des Betriebes Abnutzungen unterworfenen und daher zusätzliche Korrekturglieder erfordernden Stopfens an der Ausflußöffnung des Regulierbehälters vermieden, indem die Menge des aus dem Regulierbehälter ausfließenden Metalls ausschließlich durch Einstellung eines bestimmten Pegelstandes in dem Regulierbehälter und der Zufluß in den Regulierbehälter nach Maßgabe des Gewichts des in dem Regulierbehälter vorhandenen Metalls gesteuert wird. Die Recheneinrichtungen der Regelvorrichtung werden zweckmäßig mit einem Rechner versehen, der es erlaubt, in jedem Augenblick für eine gewünschte Menge des ausfließenden Metalls die Höhe des mittleren Flüssigkeitsspiegels des Metalls als Funktion eines Koeffizienten α zu berechnen, der Abweichun-

gen Rechnung trägt, denen das ausfließende Metall unterworfen ist.

Die Beaufschlagung des Regulierbehälters mit flüssigem Metall kann in an sich bekannter Weise aus einem Vorratsbehälter erfolgen, der eine Ausflußdüse und einen von einem Hydraulikzylinder gesteuerten Stopfen aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Darin ist

F i g. 1 eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung in einem senkrechten Schnitt,

F i g. 2 ein Funktionsschema der Wäge- und der automatischen Steuervorrichtung,

F i g. 3 das Schaltschema eines Stromkreises für die Steuerung des Metallzuflusses,

F i g. 4 ein Funktionsdiagramm,

F i g. 5 die Menge des aus dem Regulierbehälter ausfließenden Metalls Q sowie den Wert des Koeffizienten K in Abhängigkeit von der Zeit in graphischer Darstellung,

F i g. 6 ein die F i g. 2 und 3 ergänzendes Block-Schema für die Durchführung des Regelverfahrens mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 unter Verwendung eines numerischen Rechners.

Der wesentliche Teil der einem Frischbehälter einen gleichbleibenden Strom flüssigen Metalls zuführenden Vorrichtung ist der einer Gießpfanne ähnliche Behälter 1, der mit einer bekannten feuerfesten Auskleidung 2 versehen ist und eine kalibrierte Ausflußöffnung 3 aufweist. Dieser Behälter hat ein konisches Profil mit einer schwach geneigten weiten Ausladung, die schon bei einer geringfügigen Änderung des Behälterinhaltes eine deutliche Veränderung der Metalloberfläche zur Folge hat.

Das in dem Behälter 1 enthaltene flüssige Metall 4 ergießt sich durch den Ausguß 3 in einem Strahl 5 in den Behälter 6, aus welchem es durch den Kanal 7 in einen nicht dargestellten Frischbehälter oder Gießkanal fließt. Der Behälter 1 ruht auf drei um 120° gegeneinander versetzten, einen elektrischen Kontakt bewirkenden Unterstützungen 8, die von Waagebalken 9 getragen werden. Die Unterstützungen 8 sind mit einer in der F i g. 2 dargestellten Meßbrücke 10 verbunden, deren Funktion weiter unten beschrieben wird.

Oberhalb des Behälters 1 ist ein Vorratsbehälter 11 großen Fassungsvermögens angeordnet, dessen Ausflußöffnung 12 mit einem Stopfen 13 verschlossen werden kann. Der Stopfen 13 ist so ausgebildet, daß er von einem Hydraulikzylinder 14 gesteuert werden kann, dessen Kolben auf eine Steuerstange 15 einwirkt. An den Hydraulikzylinder 14 sind die beiden Druckmittelleitungen 14 a und 14 b angeschlossen, über die der Hydraulikzylinder mit dem Schieber 23 (F i g. 3) verbunden ist.

Der Behälter 1 weist eine unsymmetrische Ausladung 16 auf, in die sich das aus dem Vorratsbehälter 11 ausfließende Metall ergießt. Der Strahl 17 trifft somit auf eine Stelle des Behälters 1 auf, an der er zu keinen Verwirbelungen Anlaß gibt und somit die Ausbildung eines ruhigen Strahles 5 nicht behindert.

Um etwa einen Ausfluß von 500 kg je Minute aufrechtzuerhalten, hat der Behälter 1 ein Fassungsvermögen von etwa 2 bis 2,5 t und weist eine Ausflußöffnung mit einem lichten Durchmesser von 36 mm auf. Der Vorratsbehälter 11 hat ein möglichst großes Fassungsvermögen, beispielsweise in der Größenordnung von 30 bis 50 t.

Die in F i g. 2 beschriebene elektrische Steuervorrichtung arbeitet wie folgt:

Das Gewicht des Behälters 1 wird mittels einer bekannten Brückenwaage bestimmt, die an den drei als Eichmaß dienenden Unterstützungen 8 angreift, die in der F i g. 2 nur durch einen einzigen Meßkontakt 8 α dargestellt sind. Die Brücke 10 ist eine elektromechanische Registrier-Brücke, deren Wagen einen beweglichen Zeiger 18 und ein Schreiborgan aufweist.

ίο Da im vorliegenden Fall lediglich gewisse Veränderungen gemessen werden müssen, gibt man der Brücke eine elektrische Einstellung von etwa 2,5 t; die Meßskala erstreckt sich über 1000 kg, was die Regulierungsmöglichkeit und auch die Ablesegenauigkeit erhöht. Die Registrierbrücke ist mit vier längs der Skala verschiebbaren Einstellmarken 19 a, 19 b,

19 c und 19 d versehen, von denen jede auf einen der elektrischen Kontakte 20 α, 20 δ, 20 c und 2Od einwirkt. Diese Kontakte 20 sind lediglich der besseren Darstellung wegen oberhalb der Einstellmarken 19 abgebildet. Die Einrichtung ist so getroffen, daß jeder dieser Kontakte geschlossen wird, wenn das Anzeigeorgan 18 ein Gewicht anzeigt, das kleiner ist als das durch die Einstellmarken 19 angegebene Gewicht,

d. h., solange das Anzeigeorgan 18 sich auf der linken Seite der Einstellmarken 19 befindet, und daß diese Kontakte geöffnet werden, wenn sich das Anzeigeorgan rechts von den Einstellmarken befindet.
Die beiden äußeren Kontakte 20 a und 20 d sind mit einem Verblockungsstromkreis verbunden, dessen Einzelteile aus F i g. 3 ersichtlich sind. Die Kontakte

20 a und 2Od liegen in Reihe mit der Erregerspule eines elektromagnetischen Relais 21 innerhalb des von der Spannungsquelle 22 gespeisten Stromkreises.

Der untere Kontakt 20 α ist über einen Haltekontakt 21a des Relais überbrückt, der bei erregtem Relais geschlossen ist. Ein zweiter Schließkontakt 21 b erregt einen hydraulischen Schieber 23, wenn das Relais selbst erregt ist. Die Wirkungsweise ist folgende:

Am Beginn des Vorgangs, wenn der Behälter noch nicht leer ist, befindet sich das Anzeigeorgan 18 am linken Ende der Skala; die beiden Kontakte 20 a und 2Od sind geschlossen; das Relais 21 ist erregt, ebenso wie der Schieber 23, der an eine Druckmittelleitung 24 angeschlossen ist. Die Erregerspule 23 α verschiebt die Kolben 23 b und 23 c nach links, wodurch eine Verbindung der Leitung 14 b mit der Zuflußleitung 24 hergestellt wird. Der Zylinder 14 wird über die Leitung 14 b mit Druckmittel beaufschlagt, während der oberhalb des Kolbens gelegene Teil des Zylinders mit der Abflußleitung 25 b in Verbindung steht. Hierdurch wird die Steuerstange 15 und damit der Stopfen 13 angehoben, so daß Metall in den Behälter 1 fließt. Sobald das Anzeigeorgan 18 vor die Einstellmarke 19 α gelangt, wird der Kontakt 20 α geöffnet, was infolge des Haltekontaktes 21a keine Veränderung hervorruft. Sobald das Anzeigeorgan 18 die Einstellmarke 19 d erreicht, öffnet sich der Kontakt 20 d, das Relais 21 fällt ab, der Schieber 23 ist nicht mehr erregt, und die beiden Kolben 23 b, 23 c kehren unter dem Einfluß der Feder 26 in die in Fig. 3 dargestellte Lage zurück. Der obere Teil des Zylinders 14 ist nunmehr in Verbindung mit der Druckmittelleitung 24, während der untere Teil mit der Abflußleitung 25 α verbunden ist. Dies hat zur Folge, daß der Stopfen 13 nach unten geführt wird und der Zufluß in den Regulierbehälter 1 aufhört. Sobald das Anzeigeorgan 18 wieder in den Bereich der Einstellmarke 19 α ge-

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langt, werden die Kontakte 20 α und 20 d wieder ge- wird. Selbstverständlich erfolgt die Verschiebung dei

schlossen, und das Spiel beginnt von neuem. Marken in einem Sinn, der die Abweichung zu korri-

Die Wägung und die Einregulierung der Ausfluß- gieren versucht, d.h. in der Darstellung der Fig. 2

menge werden durch die Einstellung der Marken 19 b nach rechts, wenn das ausgeflossene Gewicht kleiner

und 19 c bewirkt, die zwischen den beiden Einstell- 5 als das auf dem Einstellglied 31 eingestellte Gewicht

marken 19 α und 19 d liegen. ist, bzw. umgekehrt.

Bei einer Ausflußmenge von 500 kg/min entspricht Wenn sich das Anzeigeorgan 18 während der

der Abstand zwischen den Marken 19 a und 19 d Füllung des Behälters 1 in Richtung auf höhere

einem Wert von 375 kg, während der Abstand zwi- Werte bewegt, wird die Uhr 28 gleichzeitig in Lauf

sehen den beiden Marken 19 b und 19 c einen Wert io gesetzt, was keinerlei weitere Folgen hat, da der

von 300 kg entspricht, so daß zwischen den beiden Speicherkreis 33 durch die öffnung des Relais 27 b

Marken 19 α und 19 b bzw. 19 c und 19 d ein Wert blockiert ist. Beim folgenden Zyklus wiederholt sich

von 37,5 kg verbleibt, ein Bereich, innerhalb dessen das Spiel von neuem.

keine Gewichtsbestimmung des Ausflusses erfolgt, Um die von dem Regulierbehälter abzugebende

um auf den Strahl 17 zurückzuführende Störungen 15 Menge flüssigen Metalls einzuregeln, genügt es somit,

zu vermeiden. den in das Organ 31 eingegebenen Wert zu verän-

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß der Einfluß dem, und zwar innerhalb der praktisch gegebenen

des Druckes des Strahles 17, wie experimentell fest- Möglichkeiten der in F i g. 1 dargestellten Anord-

gestellt wurde, praktisch ohne Einfluß auf die Ge- nung.

nauigkeit der Messung bleibt. 20 In F i g. 4 ist die soeben beschriebene Wirkungs-

Die Kontakte 20 b und 20 c steuern einen Relais- weise graphisch dargestellt. Das Diagramm zeigt das

Synchronisierkreis 27, der seinerseits den Betrieb der Gewicht P des Behälters 1 und die mittlere Menge Q

Meß- und Regelstrecke steuert, wie weiter unten be- des ausfließenden Metalls in Abhängigkeit von der

schrieben wird. Zeit. Die Sägezahnkurve A gibt, nach der Anlauf -

Der Stromkreis 27 ist im einzelnen nicht darge- 25 periode, das Gewicht des Behälters 1 wieder. Die stellt, um die Zeichnung nicht zu überladen. Er um- Meßperioden sind unter Vernachlässigung der neufaßt im wesentlichen zwei Relais, deren Schließung tralen Intervalle zwischen den Marken 19 α, 196 und durch die Schließung der Kontakte 20 b und 20 c 19 c, 19 d schraffiert gezeichnet. Das Gewicht des Beerfolgt und die im folgenden mit 27 b und 27 c be- hälters 1 schwankt zwischen den beiden horizontalen zeichnet werden sollen. 3° Linien B und C. Das mittlere Gewicht des ausge-

Ein beispielsweise 10 Impulse pro Sekunde liefern- fiossenen Metalls ist durch die gestrichelte Linie D der Zeitgeber 28 wird beim Schließen des Relais 27 c angezeigt. Im Verlaufe des Meßbereiches E stellt man in Gang gesetzt und beim Schließen des Relais 27 b eine Verringerung der Ausflußmenge fest; die Grenzabgeschaltet. Die Zahl der abgegebenen Impulse wird linien B und C werden daraufhin angehoben und mittels eines numerischen Summenzählers 29 gezählt, 35 setzen sich als Linien B1 und C1 fort, um dieses der so direkt die benötigte Zeit angibt, um 3000 kg Absinken auszugleichen.

Metall durch den Strahl 5 ausfließen zu lassen. Der F i g. 5 veranschaulicht ein Versuchsergebnis, das Zähler 29 ist direkt in mittleren Ausflußmengen (aus- bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichgedrückt in kg/min) geeicht. Die vom Zeitgeber 28 tung erhalten wurde. Die Kurve F gibt in Abhängigabgegebenen Impulse werden gleichzeitig einem Inte- 40 keit von der Zeit die gemessene Ausflußmenge wiegrator 30 zugeleitet, der eine der Anzahl der emp- der. Die einzelnen Meßpunkte liegen etwa 45 Sekunfangenen Impulse proportionale Gleichspannung lie- den auseinander. Man erkennt aus dieser Figur die fert. Diese Gleichspannung wird mit einer Bezugs- bemerkenswerte Konstanz der Ausflußmenge, die spannung verglichen, die mittels des Einstellgliedes mit diesem Verfahren erreicht wird. Einsetzende 31 (direkt in kg/min beziffert) von Hand eingestellt 45 Abweichungen von dem Soll-Wert werden nach sehr wird. Eine Vergleichsschaltung 32 liefert die Diffe- kurzer Zeit wieder korrigiert. Die gestrichelte renz zwischen diesen beiden Spannungen an eine Kurve G gibt diejenigen Werte wieder, die für den Speicherschaltung 33, die den Wert dieser Differenz, Koeffizienten K nach der Formel
falls eine solche auftritt, registriert. Sobald die Zäh-

lung beendet ist, d.h., sobald das Relais 276 schließt, 50 Κ— ^ΰ <.g^emessen-)

arbeitet dieses Relais auf den Speicher 33 und be- ρ 5 ~\J2gh
wirkt, daß die gespeicherte Spannungsdifferenz an

einen Einstellverstärker 34 angelegt wird, der einen während derselben Meßperiode erhalten wurden. In kleinen Servomotor 35 steuert, der sämtliche Marken dieser Formel bedeutet h die mittlere Höhe des Me-19 der Skala entlang verschiebt, ohne hierbei ihren 55 tails im Behälter 1 im Zeitpunkt der Messung, ρ begegenseitigen Abstand zueinander zu verändern. Der deutet die Dichte des flüssigen Metalls, S den wirk-Servomotor 35 treibt gleichzeitig einen Geschwindig- samen Querschnitt der Düse 3 und g die Schwerekeitsgenerator an, der eine der Umdrehungszahl des beschleunigung. Man sieht aus der Kurve G, daß der Motors proportionale Spannung liefert, die mit ent- Koeffizient X etwa zwischen den Werten 0,75 und gegengesetzten Vorzeichen zur Spannungsdifferenz 60 0,9 schwankt, was den Schwankungen entspricht, die von Schaltung 32 an den Speicher 33 angelegt wird. ohne die erfolgte Korrektur aufgetreten wären.
Wenn somit eine Spannungsdifferenz festgestellt wird, Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des mit verschiebt der Motor 35 die Marken so lange, bis die einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwenvom Geschwindigkeitsgenerator 36 gelieferte und von dung eines Digitalrechners durchgeführten Verfahder Speicherschaltung 33 aufgenommene Spannung 65 rens beschrieben. Sicherlich würde sich die Verwendie gespeicherte Spannungsdifferenz kompensiert hat, dung eines Digitalrechners lediglich zur Ausführung wodurch eine Gesamtverschiebung der Marken 19 des Verfahrens im Hinblick auf seinen Preis nicht proportional zur festgestellten Abweichung bewirkt empfehlen, aber da die moderne Entwicklung mehr

und mehr dahin geht, für die vollkommen automatische Durchführung metallurgischer Prozesse solche Geräte zu verwenden, erscheint es interessant, sich eines Rechners zu bedienen, der zur automatischen Steuerung eines vollständigen Verfahrensablaufes installiert wurde, von dem das mit der erfmdungsgemäßen Vorrichtung ausgeübte Verfahren nur einen Teil bildet. Dies wäre beispielsweise der Fall bei einer von einem Rechner gesteuerten Anlage zum kontinuierlichen Frischen von Stahlschmelzen.

Die Durchführung eines solchen Verfahrens wird im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 6 beschrieben, in welcher ein Ordinator 37 zur Steuerung eines automatisch geregelten kontinuierlichen Windfrischverfahrens mittels Sauerstoff Verwendung findet. Dieses kontinuierliche Windfrischverfahren könnte beliebiger Art sein und braucht daher hier nicht beschrieben zu werden, da es keinerlei spezielle Auswirkungen auf das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Verfahren hat. Das letztgenannte Verfahren dient lediglich dazu, die Menge des geschmolzenen Metalls, mit der die Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Frischverfahrens beaufschlagt wird, auf einem beliebig gewählten konstanten Wert zu halten.

Der Rechner erhält fortlaufend die Gewichtsangaben des Behälters 1, die von einem Schreiber in Brückenschaltung 10 stammen, unter Zwischenschaltung eines der bekannten Analog-Digital-Codierer 38. Übrigens kann der Rechner unter Zwischenschalten eines der bekannten Ausgabegeräte 39 Befehle zum Öffnen oder Schließen an die Wicklung 23 a des Verteilers 23 abgeben, wodurch der Ausfluß des flüssigen Metalls aus dem Vorratsbehälter 11 in den Behälter 1 freigegeben oder gesperrt wird. Der Rechner erzeugt die Befehle zum Öffnen oder Schließen und bestimmt somit die Menge des aus dem Behälter 1 ausfließenden Metalls, indem er das nachfolgend beschriebene Rechenprogramm ausführt.

Der Rechner erhält den Sollausfluß (d. h. die gegewünschte Menge Q₀) von einem Einstellglied 40 in digitaler Form.

Zu Beginn bestimmt der Rechner die im Prinzip zur Erzielung des gewünschten Ausflusses Q₀ notwendige Höhe flüssigen Metalls im Behälter 1, ausgehend von der Gleichung

Q₀ = «₀"|/2g/z₀,

in welcher g die Erdbeschleunigung, Zi₀ die Höhe des Metalls über der Düse 3 und a₀ einen Mengenkoeffizienten bezeichnet, der von der Form des Behälters, der Dichte und Viskosität des Metalls, dem Querschnitt der Düse und anderen Größen abhängt. Der Koeffizient <x₀ wird experimentell auf Grund vorher mit derselben Einrichtung ausgeführter Ausflußversuche ermittelt. Auf jeden Fall genügt es beim erstenmal, seinen Wert auf Grund einer vorläufigen Schätzung annähernd festzulegen, da sich, wie man aus dem folgenden ersieht, seine Korrektur automatisch ergibt.

Ausgehend von der geometrischen Form und den Abmessungen des Behälters 1 bestimmt der Rechner das der Höhe Zi₀ entsprechende Gewicht des Metalls P₀ sowie unter Hinzufügung des Leergewichtes des Behälters 1 dessen Gesamtgewicht.

Der Rechner legt daraufhin die für die Durchführung des Verfahrens notwendige untere und obere Grenze für das Gewicht fest, beispielsweise 0,95 P₀ und 1,05 P₀, worauf er die Öffnung des Stopfenverschlusses 13 so lange bewirkt, bis das Gewicht des Metalls im Behälter 1 1,06 P₀ beträgt. Nach Schließung des Stopfenverschlusses mißt er die Zeit, die notwendig ist, damit das Gewicht des Metalls auf 0,95 P₀ zurückgeht und ermittelt so die tatsächliche Menge Q, die er mit dem eingegebenen Wert Q₀ vergleicht. Wird hierbei ein Fehler festgestellt, so löst der Rechner die Gleichung

O = cc j/2g/i₀

und ermittelt so den tatsächlichen Wert für den Koeffizienten α, daraufhin einen neuen Wert h für die der gewünschten Menge Q₀ entsprechende Höhe des Metalls.

Verringert sich das Gewicht des Metalls in dem Behälter 1 auf den Wert 0,94 P₀, so bewirkt der Rechner von neuem die Öffnung des Stopfenverschlusses 13, und der Rechnungsablauf beginnt von neuem unter Zugrundelegung eines neuen Wertes P für das Gewicht des Metalls.

Auf diese Weise korrigiert der Rechner bei jedem Rechnungszyklus den Koeffizienten α, der sich unter dem nicht vorhersehbaren Einfluß zahlreicher Faktoren, wie beispielsweise der Temperatur des Metalls, der Abnutzung oder Verschmutzung der Düse 3 u. dgl. ändert, wodurch schließlich eine sehr weitgehende Konstanz des Mittelwertes des ausgeflossenen Metalls gewährleistet wird.

Das vorangegangene Zahlenbeispiel zeigt, daß die Steuerung des Ausflusses in dem Behälter 1 unter Zugrundelegung der Grenzwerte 0,94 P und 1,06 P erfolgt, nachdem für die Messung der Menge des ausgeflossenen Metalls engere Grenzen, nämlich 0,95P und 1,05 P festgelegt wurden. Es bestehen somit vier bestimmte Grenzwerte. Wie es sich aus dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ergibt, erfolgt die Messung zu dem Zweck, auf den Strahl 17 zurückzuführende Unregelmäßigkeiten der Mengenmessung zu vermeiden, indem an jeder Grenze des Meßbereiches ein Spielraum verbleibt, in welchem keine Messung erfolgt.

Claims

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung zur kontinuierlichen Beaufschlagung eines Behälters mit einem konstanten Strom flüssigen Metalls mit einem aus einem vorgeschalteten Behälter diskontinuierlich in einer Stärke, deren Augenblickswert größer ist als der angestrebte konstante Mittelwert, gespeisten, einen kalibrierten Ausguß aufweisenden Regulierbehälter, dessen Zufluß nach Maßgabe des sich ändernden Gewichts des in ihm vorhandenen Metalls derart gesteuert wird, daß die Beaufschlagung des Regulierbehälters einsetzt, wenn das Gewicht des Behälters gleich oder kleiner als ein unterer Grenzwert ist, und die Beaufschlagung unterbrochen wird, wenn das Gewicht des Behälters gleich oder größer als ein oberer Grenzwert ist, dadurch gekennzeichnet, daß Organe vorgesehen sind, die die Zeit zwischen zwei Beaufschlagungen messen (28), den Mittelwert der zwischen zwei Beaufschlagungen aus dem Regulierbehälter (1) ausfließenden Metallmenge errechnen und in an sich bekannter Weise mit einem Soll-Wert vergleichen (29 bis 33) sowie im Falle einer Abweichung die Einstellmarken

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(19) für die beiden Grenzwerte in gleicher Richtung verschieben (34 bis 36).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtungen (29 bis 33) einen Rechner aufweisen, der es erlaubt, in jedem Augenblick für eine gewünschte Menge des ausfließenden Metalls die Höhe des mittleren Flüssigkeitsspiegels des Metalls als Funktion eines Koeffizienten α zu berechnen, der Abwei-

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chungen Rechnung trägt, denen das ausfließende Metall unterworfen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Regulierbehälters (1) mit flüssigem Metall in an sich bekannter Weise aus einem Vorratsbehälter (11) erfolgt, der eine Ausflußdüse (12) und einen von einem Hydraulikzylinder (14) gesteuerten Stopfen (13) aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen