DE1956076A1 - Verfahren und Anlage zum Erzeugen einer hoeheren Anzahl von Kupfer-Anodenplatten - Google Patents

Description

DEMAG Aktiengesellschaft 31. 10. 1969

41 Duisburg -5547/HH-

Wolfgang-Reuter-Platz Fl/le

Verfahren und Anlage zum Erzeugen einer höheren Anzahl von Kupfer-Anodenplatten

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer zu dessen Ausübung besonders günstigen Anlage zum Erzeugen einer höheren Anzahl von Kupfer-Anodenplatten auf Gießrädern, deren Gießformen nacheinander an einer Umfangsstelle mit Kupferschmelze gefüllt und dann um einen Gießformabstand weitergedreht werden.

Es ist bekannt, eine größere Zahl von Anodenplatten auf im Durchmesser großen Gießrädern abzugießen, weil davon ausgegangen wird, daß die Leistung derartiger Gießräder den metallurgischen Anforderungen des Gießens und Abkühlens gerecht werden. Der Weg, den eine Umfangsstelle am Gießrad zurücklegt und damit die Drehgeschwindigkeit des Gießrades wird durch die Taktzeit bestimmt, die zum Abgießen, Beschleunigen und Verzögern erforderlich ist. Während des Abgießens ist eine Bewegung des Gießrades nicht möglich. Das Kriterium der abzugießenden Anodenplatten ist in einer gleichmäßigen Plattendicke zu sehen. Der Einlauf der Kupferschmelze und die Verteilung des Schmelzgutes in der Gießform darf daher weder durch Beschleunigen noch durch Verzögern beeinträchtigt werden. Wegen des hohen Gewichts der Gießräder, die mit großem Durchmesser vorgesehen sind, um eine hohe Anzahl der Gießformen zu erhalten, sind erhebliche Kräfte notwendig, um nach einem abgeschlossenen Gießvorgang

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einer Gießform das Gießrad wieder zu beschleunigen bzw. abzubremsen.

Die Gießzeit bzw. das Abbremsen oder Beschleunigen bestimmen daher die Arbeitsweisen der übrigen Anlagenteile einer Anodenplatten-Gießanlage.

Das bekannte Taktverfahren, Gießen, Beschleunigen, Abbremsen, Gießen, ist nachteilig im Hinblick auf die damit erzeugbare Stückzahl von Anodenplatten mit den erwähnten Eigenschaften. Der Fachmann scheut Jedoch wegen der geforderten Güte gleichmäßiger Dicke der Anodenplatten jegliche Änderung der praktizierten Verfahrensweise. Der Grund hierfür ist in den Schwierigkeiten zu sehen, die die ungleichmäßig dicken Anodenplatten verursachen. Der Einsatz in der Elektrolyse besteht jeweils aus einer größeren Anzahl von Anodenplatten, die in einer Reihe im Bad hängen. Die Spannungsverhältnisse richten sich nach den einzelnen Abständen der Platte, so daß bei der Auflösung der dünnsten Platte sofort größere Abstände zwischen den einzelnen, noch nicht aufgelösten, dicken Platten entstehen. Das Verfahren des elektrolytischen Auflösens von Kupfer-Anodenplatten muß daher unterbrochen werden, wenn die dünnste Platte aufgelöst ist. Die übrigbleibenden dicken Platten gelten als Rückkupfer, das wieder aufgeschmolzen werden muß und zu neuen, gleichmäßig dicken Platten abzugießen ist. Ungleichmäßig dicke Anodenplatten verursachen daher Verluste an Energie, die sich teilweise aus Transport, teilweise aus Wiederaufschmelzen, teilweise durch den neuerlichen Gießvorgang und schließlich durch den erforderlichen elektrischen Strom zum Elektrolysieren der Platten ergeben. Es versteht sich, daß der Fachmann, dem die

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Aufgabe des Anodengießena obliegt, bemüht sein muß, eher Verluste auszuschließen, als das Risiko schlechterer Anodenplatten bei größerer Stückzahl einzugehen. Es bestehen daher Hemmnisse, das derzeitige Verfahren des Erzeugens einer höheren Anzahl von Kupfer-Anodenplatten zu ändern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz der aufgezeigten Schwierigkeiten nach einem Weg zur Erzeugung qualitativ gleichwertiger Anodenplatten, jedoch größerer Quantität zu suchen.

Ein neues Verfahren, das sich gänzlich von den bekannten Grundzügen abwendet, besteht erfindungsgemäß zur Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß in kurzen Abständen dosierte Schmelzenmengen aus einer einzigen Entnahmestelle in mindestens zwei Gießräder abwechselnd gegeben werden, so daß das eine Gießrad weitergedreht wird solange an dem anderen oder an einem anderen der Abgießvorgang läuft. Das Prinzip der Erfindung besteht demnach darin, Gießpausen des einen Gießrades dazu zu benutzen, am anderen Gießrad abzugießen. Ein möglicherweise überhaupt noch geringfügig auftretender Zeitverlust kann nur darin bestehen, einen zeitlichen Sicherheitsabstand vorzusehen für das Einlaufen des Gießstrahls in die Gießform, kurz nachdem diese zum Stillstand gekommen ist. überraschenderweise zeigt sich, daß nunmehr keine derartig großen Gießräder erforderlich werden sondern, daß größere Leistungen mit kleineren Gießrädern erzielt werden können. Dabei ist zu beachten, daß von einer Gießleistung ausgegangen wird, die sich in Tonnen pro Stunde ausdrückt.

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Ein weiterer in seiner Bedeutung dem Grundgedanken der Erfindung nicht nachstehender zusätzlicher Verfahrensschritt besteht darin, daß der Zufluß zur Dosierung durch Wiegen der der Dosierung zugrundeliegenden Gesamtmenge gesteuert und die vorhandene Schmelzenmenge, von der die Teilmenge abzutrennen ist, konstant gehalten wird. Bisherige Dosierfehler können daher weitestgehend vermindert werden, so daß die gewünschte exakt gleichbleibende Menge zum Erzeugen einer gleichmäßig dicken Anodenplatte abgegossen wird. Wie in den weiteren Ausführungen noch darzulegen sein wird, ergeben sich zusätzliche günstige Folgen beim Eingeben der dosierten Menge in kurzen Zeitabständen, wenn die der Dosierung zugrundeliegende Gesamtmenge konstant gehalten werden kann.

Nachdem nunmehr ein wesentliches Hindernis der Leistungssteigerung anhand des speziellen Gedankens der Erfindung beseitigt worden ist, besteht die Möglichkeit, auch in übrigen Anlagenteilen günstiger vorzugehen als bisher. Gemäß einem zusätzlichen Verfahrensschritt ist daher vorgesehen, daß gegenüber der Taktzeit eines einzigen großen Gießrades die Taktzeiten zweier kleinerer Gießräder langer gehalten werden, so daß auch die Taktzeiten getrennt arbeitender Abnahmeeinrichtungen für erstarrte Anodenplatten verlängerungsfähig werden. Der Zeitgewinn gemäß dem Grundgedanken der Erfindung ist so groß, daß daraus die vorstehende Maßnahme getroffen werden kann. Verfahrenstechnisch im Sinne der Herstellung der Anodenplatten betrachtet, tritt damit die besonders hervorzuhebende Wirkung ein, daß bereits abgegossenes Kupfer beim Beschleunigen des Gießrades durch die Beschleunigungskraft in der Gießform nicht verdräng^ wird, solange das

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Gießgut nicht erstarrt ist. Gerade hohe Beschleunigungen waren nämlich in der Vergangenheit eine schädliche Begleiterscheinung der bekannten Anodenplatten-Herstellverfahren. Wenn daher das Schaukeln der Metallschmelze in der Gießform unterbunden werden kann, ergibt sich auch dadurch eine echte Maßnahme, gleichmäßig dicke Anodenplatten innerhalb des Querschnitts einer Platte betrachtet zu erzeugen.

Weitere Auswirkungen auf die Arbeitsweisen der übrigen Anlagenteile können nach einem zusätzlichen Verfahrensschritt genutzt werden. Danach ist vorgesehen, daß die Taktzeiten für das öffnen des Ofens, für die Weiterschaltung des Gießrades, für die Arbeitsfolge der Abnahmeeinrichtungen und für die Förderung der Anodenplatten durch ein Kühlbad aufgrund der Arbeitsfolge des Dosiergerätes gesteuert werden. Ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Dosiergerät trägt daher ebenfalls zur Leistungssteigerung der Anlage bei.

Die Anlage zum Ausüben des Verfahrens ist nunmehr derart gestaltet, daß zwischen zwei oder mehreren mit einer Minimalzahl von Gießformen bestückten Gießrädern eine Kipprinne angeordnet ist, die jeweils einem der Gießräder zuneigbar und damit mit der dosierten Schmelzenmenge versorgbar ist, wobei das Dosiergerät samt Schmelzeninhalt wiegbar ist und über Rinnen mit einem oder mehreren Schmelzöfen in Verbindung steht. Es hat sich gezeigt, daß der Platzbedarf von zwei kleinen Gießrädern geringer wird, so daß auch von dieser Seite her Verbesserungen eintreten. Die Minimalzahl von Gießformen führt zu einem kleineren Gießraddurchmesser und zu einem geringeren Konstruktionsgewicht. Ein geringeres Gewicht der Karussellgießmaschine

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ergibt zunächst einen kürzeren Fahrweg wegen des verminderten Durchmessers, Da die Formen auf einem kleineren Radius liegen, wird die Fahrgeschwindigkeit herabgesetzt. Ein besonders bedeutsamer Vorteil, auf den bereits hingedeutet wurde, betrifft die verbesserten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte der Antriebsmaschinen. Dies wirkt sich insbesondere auch auf eine ruhige Oberfläche der langsam erstarrenden Anodenplatten aus. Oft tritt auch bei den bekannten großen Gießrädern der Fall ein, daß wegen der hohen Beschleunigungen die Gießleistung der Maschine begrenzt wird, weil eine entsprechende Fahrzeit von nur wenigen Sekunden nicht eingehalten werden kann. Die Antriebsleistung jeder kleinen Gießmaschine beträgt außerdem beispielsweise jeweils 5,5 KV gegenüber 21 KW bei der großen Maschine, also zwei kleine Antriebe zusammen 11 KW, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Antriebsleistungen bei steigendem Gewicht nicht linear wachsen.

Da nach der erfindungsgemäßen Methode die beiden kleinen Antriebe jedoch nicht gleichzeitig zusammengefahren werden, ist nur ein einziger Leonardsatz notwendig, mittels dessen beide Antriebe bedient werden können. Für die Lagerung der kleinen Gießräder ergeben sich offensichtlich Vorteile für einen ruhigeren Lauf.

Bei den bekannten großen Gießrädern besteht ferner der Nachteil, immer gleichzeitig zwei Formen füllen zu müssen, um auf die erforderliche Leistung zu kommen. Aufgrund der Erfindung sind die Strömungsverhältnisse des Gießstrahls daher einfacher, weil nur in eine Form gefüllt wird. Tritt schließlich in der Anlage eine Störung ein, so braucht diese keinesfalls

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vollntändig still gelegt zu werden, sondern die Anlage arbeitet mit halber Leistung, was von einiger Bedeutung ist, wenn die Tatsache in Betracht gezogen wird, daß eine Störung bei einer großen mit einem einzelnen Gießrad bestückten Anlagenteil die gesamte Anlage ausfällt. Die erfindungsgemäße Einrichtung benötigt keinesfalls mehr Personal als bisher und schließlich besteht ein zusätzlicher Vorteil darin, beide Klein-Gießräder mit unterschiedlichen Formen bestücken zu können. Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind daher so offensichtlich und von vielgestaltiger Art, wobei mit Qualitätssteigerungen gerechnet werden kann.

Die Kipprinne stellt ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Anlage dar, wobei nur kurze Zeiten zum Neigen notwendig sind und somit für die Umsteuerung des Schmelzenflusses geringe Kräfte genügen. Die Wiegbarkeit des Dosiergerätes samt Schmelzeninhalt gewährleistet die Konstanz der vorhandenen Schmelzenmenge. Gegebene Kippwinkel sind dadurch stets gleich. Die Kinematik eines Strömungsvorgangs gewährleistet stets gleichbleibende Drücke und Geschwindigkeiten innerhalb des Schmelzstromes und daher stets gleiche Zeiten beim Beschleunigen der dosierten Menge. Ferner bleiben die vom Schiaelzgut zurückzulegenden Wege stets gleich.

In den einzelnen Anlagen werden unterschiedliche . Ofentypen verwendet, die jeweils bestimmte Voraussetzungen schaffen. Die Erfindung weist auch hierzu Wege, die Konstanz der Gesamtmenge,von der die Dosiermenge abzutrennen ist, zu erhalten.

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Erfindungsgemäß kann der Schmelzofen aus einem Herdofen bestehen, dessen Stichlochöffnung in Abhängigkeit einer Wiege-Anzeigeeinrichtung am Dosiergerät vergrößer- oder verkleinerbar ist. Somit wird der Zufluß direkt am Schmelzofen geregelt. Dies kann auch durch einen Schieber erfolgen, der mit einem Antrieb ausgestattet ist. Der Antrieb erhält das Signal der Wiege-Anzeigeeinrichtung.

Nach der weiteren Erfindung kann der Schmelzofen aus einem Kippofen bestehen, dessen Kippantriebsmotor mittels Steuerimpulsen einer Wiege-Meßeinrichtung schaltbar ist. Das Kippen des Ofens in Intervallen geschieht im Takt der Schmelzenanforderung seitens des Dosiergerätes. Diese Methode gestattet daher auch bei einer festgelegten Taktzeit der Gesamtanlage, d.h. bei geplanten Einzelzeiten der Abhängigkeit voneinander arbeitenden Anlagenteile einen Vorhalt zu schaffen, so daß ,je nach Länge des Weges der Schmelze immer dieselbe Menge beim Dosiergerät anlangt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:

Figur 1 bildet die Draufsicht auf die Gesamtanlage in stark verkleinertem Maßstab,

Figur 2 ist eine vergrößerte Einzelheit gemäß der Schnittangabe II-II aus Figur 1, wobei die Wiegeeinrichtung zusammen mit dem Dosiergerät gezeigt ist.

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Gemäß Figur 1 bestehen die wesentlichen Anlagenteile aus dem Gießrad 1, einem zweiten Gießrad 2, einem Kippofen 3_t einem weiteren Kippofen 4, Zulaufrinnen 5 bzw. 6, Wiegeeinrichtung 7» Dosiergerät 8 sowie aus der Kipprinne 9 und im Arbeitsablauf am Ende angeordneten Abnahmeeinrichtungen 10 und 11.

Das Gießrad 1 und die Abnahmeeinrichtung 10 bzw. das Gießrad 2 und die Abnahmeeinrichtung 11 bilden jeweils eine Einheit, die über die Kipprinne 9 mit jedem der beiden Kippöfen 3 oder 4 zusammenarbeiten können. Die Gießräder 1 und 2 sind entweder mit gleichen oder mit unterschiedlich geformten Gießformen 12 ausgestattet. Jedes der Gießräder 1 und ist in der Art eines Karussells -gebaut und besitzt einen Königszapfen 13 und eine weiter nicht dargestellte Rollenlagerung am Umfang 14 der beiden Räder.

Die Kippöfen 3 und 4 weisen Stichlochöffnungen 15 auf, die entweder von Hand mit einem Werkzeug oder in der erwähnten Ausgestaltung im Durchfluß veränderbar sind.

Im Bereich der beiden Gießräder 1 und 2 befinden sich ferner Kühlbecken 16 und 17 mit Transportvorrichtungen 18 bzw. 19 sowie eine Greifeinrichtung bzw. 21, mittels deren die abgekühlten und aus den Gießformen 12 herausgehobenen Anodenplatten, die im erstarrten Zustand die Umfangsform 22 der Gießformen 12 aufweisen, aus der Gießform herausgehoben werden und in das Kühlbecken 16 bzw. 17 befördert werden. Die Greifeinrichtungen 20 und 21 sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.

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Gemäß Figur 2 sind Wiegeeinrichtung 7 und Dosiergerät sowie die Kipprinne 9 größer dargestellt und in ihrer Wirkungsweise erkennbar. Das Dosiergerät 8 besteht im wesentlichen aus dem ausgemauerten Behälter 23 > in den die Kupferschmelze 24 über die Ofenrinne 6 zugeführt wird. Durch Druck hydraulisch oder pneumatischer Art wird die Kupferschmelze 24 in die Kipprinne 9 geleitet, die selbst mittels Kippzapfen 25 und 26 im Kippgestell 27 gelagert ist und die einen Kipp- * antrieb 28 besitzt, der im vorliegenden Fall aus einem bei 29 gelenkig gelagerten Kolbentriebwerksgehäüse besteht. Die Kolbenstange 30 greift über das Gelenk 30 a an der Kipprinne 9 an und bewegt diese nach links oder nach rechts (Figur 1), um jeweils die beiden Gießräder 1 und 2 zu bedienen.

Das Dosiergerät 8 zusammen mit der Kupferschmelze 24 ruht lose aufsetzbar auf der Wiegebrücke y\ _r die am Ende 32 mittels eines Zapfengelenks 33 schwenkbar gelagert ist, wobei sich der Lagerbock 34 auf Hüttenflur 35 abstützt. Das andere Ende 32 der Wiegebrücke 31 hingegen ruht auf der Meßdose 36, so daß, wenn jeweils ) der Schwerpunkt des Dosiergerätes 8 sich an derselben Stelle der Wiegebrücke 31 befindet, Gewichtsunterschiede gemessen werden können. Zweckmäßigerweise ist die Ausmauerung des Dosiergerätes derart ausgeführt, daß wenig oder kaum Teile der Auskleidung in die Schmelze wandert, beispielsweise kann der Behälter 23 mit einem Kühlmantel versehen sein, dessen Temperatur eine Abkühlung der Schmelze verhindert. Die Meßdose 36 als Organ der Wiege-Meßeinrichtung arbeitet im Ausführungsbeispiel als Kraftmeßdose. Es ist jedoch durchaus möglich, eine rein mechar._üch arbeitende Anzeigevorrichtung in Form eines Zeigers mit Zifferblatt vorzusehen,

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so daß optisch vom Bedienungspersonal der Schmelzeninhalt abgelesen werden kann, nachdem der Zufluß der Kuprerschmelze 24- in die Rinne 6 gesteuert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: keine

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Claims (7)

09UG Aktiengesellschaft 31. 10. 1969 Duisburg if -5547/HH-Volfg*ng-Reuter-Platz ** Pl/le Patentansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen einer höheren Anzahl von Kupfer-Anodenplatten auf Gießrädern, deren Gießformen nacheinander an einer Umfangsstelle mit Kupferschmelze gefüllt und dann um einen Gießformabstand weitergedreht werden,

" dadurch gekennzeichnet,

daß in kurzen Abständen dosierte Schmelzenmengen aus einer einzigen Entnahmestelle in mindestens zwei Gießräder abwechselnd gegeben werden, so daß das eine Gießrad weitergedreht wird solange an dem anderen oder an einem anderen der Abgießvorgang läuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Zufluß zur Dosierung durch Wiegen der der Dosierung zugrundeliegenden Gesamtmenge gesteuert und die vorhandene Schmelzenmenge, von der die Teilmenge abzutrennen ist, konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß gegenüber der Taktzeit eines einzigen großen Gießrades die Taktzeiten zweier kleinerer Gießräder langer gehalten werden, so daß auch die Taktzeiten getrennt arbeitender Abnahmeeinrichtungen für erstarrte Anodenplatten verlängerungsfähig werden.

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4. Vorfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Taktzeiten für das öffnen des Ofens, für die Weiterschaltung des Gießrades, für die Arbeitsfolge der Abnahmeeinrichtungen und für die Förderung der Anodenplatten durch ein Kühlbad aufgrund der Arbeitsfolge des Dosiergerätes gesteuert werden.

5. Anlage zum Ausüben des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen zwei oder mehreren mit einer Minimalzahl von Gießformen (12) bestückten Gießrädern (1,2) eine Kipprinne (9) angeordnet ist, die jeweils einem der Gießräder (1 bzw. 2) zuneigbar und damit mit der dosierten Schmelzenmenge versorgbar ist, wobei das Dosiergerät (8) samt Schmelzeninhalt wiegbar ist (7) und über Rinnen (5,6) mit einem oder mehreren Schmelzofen (3,4) in Verbindung steht.

6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Schmelzofen aus einem Herdofen besteht, dessen Stichlochöffnung (15) in Abhängigkeit einer Wiege-Anzeigeeinrichtung am Dosiergerät (8) vergrößer- oder verkleinerbar ist.

7. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Schmelzofen aus einem Kippofen (3»4) besteht, dessen Kippantriebsmotor mittels Steuerimpulsen einer Wiege-Meßeinrichtung (36) schaltbar ist.

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