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Verfahren und Vorrichtung für das Druckgiegen von flüssigen Metallen
Die Erfindung bezieht sich auf ein- Druckgießverfahren für flüssige Metalle, wobei
die Metallschmelze aus einer druckdichten sowie unter Druck zu setzenden Pfanne
über eine absperrbare Gießleitung in eine Kokille gefördert wird. Weiterhin bezieht
sich die Erfindung auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Vorrichtung.
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Das Druckgießverfahren kann zu zahlreichen betrieblichen Störungen
führen, weil das Bedienungspersonal nur mittelbar auf den eigentlichen Gießvorgang
einwirken kann, Auch kommt es oft zu ungünstigen Einwirkungen auf die OberflAche
und das Gefüge des erstarrten Blockes. Weil das Bedienungspersonal den
unmittelbaren
Weg der Schmelze nicht beobachten kann, kann diese zum Beispiel in der Gießleitung
bei zu langsamen Gießen einfrieren oder auch 7 wenn bei zunehmender Entleerung der
Gießpfanne zu schnell gegossen wird, aus dieser herausgeschleudert werden, wenn
die Pfanne entleert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend bezeichneten
Nachteile durch ein neues Verfahren und eine dazu geeignete Vorrichtung zu vermeiden.
Vor allem soll eine gute Qualität lm Hinblick auf Oberfläche und Gefüge der in der
Kokille -erstarrenden Blöcke bzw, Gußstücke erreicht werden.
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Erfindungsgemäß läßt sich dies bei einem Verfahren der einleitend
beschriebenen Art dadurch v.erwirklichen, daß die Druckbeaufschlagung der Pfanne
mittels eines Zeitplangebers und mittels von der in die Kokille strömenden Schmelze
ausgelösten Signale derart gesteuert wird, daß die Kokille anfänglich mit langsamer
Geschwindigkeit und alsdann mit erhöhter Geschwindigkeit gefüllt wird. Auf diese
Weise wird vermieden, daß sich zu Beginn der Kokillenfüllung eine aus der Giegleitung
austretende Fontäne mit sehr turbulenter Strömung ausbildet, als deren Folge Tropfen
flüssigen Metalles an die Innenwand der Kokille geschleudert werden.
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Sowie sich jedoch der untere Teil der Kokille mit flüssigem Metall
gefüllt-hat> wird bei diesem Verfahren die Füllgeschwindigkeit gesteigert, so
daß es alsdann zu einer zügigen Füllung der gesamten: Kokille kommt, Dies gewährleistet
dann eine sehr gleichmäßige Erstarrung der Schmelze und ein entsprechend verbessertes
Gefüge.
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Zur weiteren Verbesserung des. Gießvorganges wird die Füllgeschwindigkeit
durch Auslösung eines weiteren Zeitplangebers"-im Bereich einer auf die Kokille
aufgesetzten Haubeerneut erringertAuf'diese Weise wird zunächst dem Umstand Rechnung
getragen, daß dadurch das Nachspeisen des Blockes
begünstigt wird,
Weiterhin ist diese Verringerung der Füllgeschwindigkeit von großem Vorteil im Hinblick
auf die zum Schluß notwendig-werdende Unterbrechung des Gießvorganges, weil der
für die Unterbrechung auszulösende Absperrschieber in dieser Phase einem verringertem
Strömungsdruck ausgesetzt ist. Zweckmäßig wird der Gießvorgang abschließend durch
Auslösung eines Signals am oberen Ende einer auf die Kokille aufgesetzten Haube
in der bezeichneten Weise unterbrochen.
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Der weiteren Steigerung der Betriebssicherheit des Druck gießverfahrens
dient die Unterbrechung des Gießvorganges durch ein vom Pfannengewicht gesteuertes
Signal derart, daß die Unterbrechung bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestgewichtes
der Pfanne ausgelöst wird. Ein Durchblasen des für die Beaufschlagung der Pfanne
verwendeten Druckgases bei leerer Pfanne wird somit ausgeschlossen.
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Um vor allem beim Angießen und beim anfänglichen Druckaufbau in der
Pfanne eine zu geringe Strömungsgeschwindigkeit, als deren Folge die Schmelze in
der Gießleitung fest frieren könnte, zu verhindern, ist es schließlich noch von
Vorteil, den Pfannenverschluß für das flüssige Metall bei Erreichen eines vorgegebenen
Mindestdruckes in der Pfanne selbsttätig zu öffnen.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene
Vorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß am Ende
der Gießleitung vor einem zwischen ihr und der Kokille befindlichen Absperrschieber
einer erster, auf flüssiges Metall ansprechender Signalgeber angeordnet ist, der
einen Zeitplangeber für eine anfängliche Gießphase mit gegenüber der sich anschließenden
Hauptgießphase verminderter Druckerhöhungsgeschwindigkeit in der Pfanne einschaltet.
Weiterhin ist zweckmäßig im Bereich einer auf die Kokille aufgesetzten
Haube
ein weiterer, auf flüssiges Metall ansprechender Signalgeber vorgegeben, der über
einen Regler einen Stellmotor für den Absperrschieber in seine Schließstellung steuert.
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Weitere Merkmale der Erfindung seien an Hand der sich auf ein Ausführungsbeispiel
beziehenden Zeichnungen veranschaulicht.
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Darin zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Gesamtanlage in teilweiser
schematischer Darstellung, während Figur 2 ein Diagramm des Druckverlaufes beim
Gießen wiedergibt.
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In Figur 1 erkennt man zunächst die mit flüssigem Metall 1 gefüllte
Gießpfanne 2, die über die Gießleitung 3 mit der Ko kille 4 in Verbindung steht.
Am Boden der Kokille 4 befindet sich der Absperrschieber 5, der über seinen Stellmotor
6 zu betätigen ist. Die Gießpfanne ist mittels des Stopfens 7 verschließbar, für
den im druckdichten Deckel 8 ein Stellmotor 9 vorgesehen ist. Vom druckdichten Deckel
8 der Gießpfanne 2 führt eine Druckleitung 10 zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten
Druckerzeugungsanlage, so daß ein Druckgas in Richtung des Pfeiles 11 in die Leitung
10 einströmen kann.
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Am Ende der Gießleitung 3 befindet sich unterhalb des Absperrschiebers
5 ein erster Signalgeber 12, der auf flüssiges Metall anspricht. Dabei kann es sich
um einen beliebigen, an sich bekannten Signalgeber handeln, so zum Beispiel um ein
in der Wandung des zwischen Absperrschieber und Gießleitung vorhandenen Zwischenstückes
eingebautes Thermoelement oder dergleichen. Im Bereich der Kokillenhaube 13 ist
ein zweiter, entsprechender Signalgeber 14 vorgesehen.
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Der Signalgeber 12 steuert einen Zeitplangeber 15, der seinerseits
über den Regler 16 das Stellventil 17 in der Druckleitung
10 so
verändert, daß sich der Druck in der Pfanne 2 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
aufbaut. Der für die Unterbrechung des Gießvorganges maßgebliche Signalgeber 14
wirkt unmittelbar auf den Regler 16 ein, durch den der Stellmotor 6 des Absperrschiebers
5 so eingeschaltet wird, daß sich der Absperrschieber 5 schließt. In der Schließlage
des Absperrschiebers 5 berührt er einen Endschalter 18, der seinerseits das Entlüfungsventil
19 in seine Öffnungslage steuert, so daß die Pfanne 2 dann in jedem Falle drucklos
wird.
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An die Druckleitung 10 ist noch der Druckschalter 20 angeschlossen,
der bei Überschreiten-eines vorgegebenen, zum Beispiel 0,1 atü betragenden Mindestdruckes
den Stellmotor 9 für den Stopfen 7 so steuert, daß sich der Bodenverschluß der Pfanne
2 öffnet.
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Der Gießvorgang läßt sich an Hand der Figur 2 verfolgen. In der anfänglichen
Zeitphase von 0 bis t1 ist die erste Stufe 15' des Zeitplangebers wirksam und verursacht
einen schnellen Anstieg des Druckes P in der Gießpfanne. Diesem schnellen Druckanstieg
entspricht eine schnelle Durchstdmung der GieR-leitung 3, so daß ein Einfrieren
der Schmelze verhindert wird.
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Zum Zeitpunkt t1 wird der Signalgeber 12 ausgelöst, der in der beschriebenen
Weise auf den Zeitplangeber 15 einwirkt. Dabei gelangt die Stufe 15'' des Zeitplangebers
zur Einschaltung, in welcher für eine eingeschaltete Mindestzeit die Druckerhöhungsgeschwindigkeit
gemindert ist, Man erkennt dies am wesentlich flacheren Anstieg der Druckkurve im
Abschnitt von t1,bis t,2. Zum Zeitpunktt, schaltet der Zeitplangeber äuf die Stufe
15"' um, in welcher dann die ,Drucksteigerungsgeschwindigkeit und damit auch die
Füllungsgeschwindigkeit der Kokille erhöht ist. Dies wird in Figur, 2 dadurch deutlich,
daß der sich an den Zeitpunkt t2 anschließende Teil der Druckkurve,einen steileren
Verlauf hat.
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Die Ausschaltung erfolgt in der beschriebenen Weise über die Auslösung
des Signalgebers 14.
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Weiterhin ist eine Unterbrechung des Gießvorganges für den Fall vorgesehen?
daß die Pfanne 2 entleert ist. Zu diesem Zweck lagert sie auf der Kraftmessdose
21 auf, die über den Regler 16-den Schließmotor 6 des Absperrschiebers einschaltet,
so daß der Absperrschieber geschlossen wird.
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Zur Überwachung des gesamten Gießvorganges steht der Regler 16 noch
mit einem Registriergerät 22 in Verbindung. Eine Rückführung der zu regelnden Druckgröße
auf den Regler 16 erfolgt über den Druckumformer 23. Die Absperrventile 24 und 25
ermöglichen jederzeit einen manuellen Eingriff in die Druckbeaufschlagung der Pfanne
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