DE2235674C3

DE2235674C3 - Device for controlling the casting pressure of a low-pressure casting system

Info

Publication number: DE2235674C3
Application number: DE19722235674
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnenijung Antrag
Original assignee: Regie Nationale des Usis Renault, Billancourt, Seine; Automobiles Peugeot, Paris; (Frankreich)
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1976-02-19

Description

rekturteil (20,21,22) vorgesehen ist, mittels welchem 20 befindlichen Steiger aufsteigt. Der Steiger ist mit derrectification part (20,21,22) is provided, by means of which 20 ascending riser. The riser is with the

~ ' ' ~" " Außenatmosphäre verbunden. Das bedeutet, daß das~ '' ~ "" Outside atmosphere connected. That means that

aufsteigende Metall keinem Gegendruck ausgesetzt ist. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgibe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff desrising metal is not exposed to any counter pressure. In contrast, the invention is the task based on a device in the preamble of

der Solldruck nach Beendigung eines Gießvorganges um einen solchen Betrag erhöhbar ist, daß trotz des durch den beendeten Gießvorgang abgesunkenen Metallspiegels in der Gießpfanne bei dem ithe target pressure can be increased after the end of a casting process by such an amount that despite of the metal level in the pouring ladle which has sunk due to the completed pouring process i

nächsten Gießvorgang am Ende wieder der gleiche 25 Anspruches 1 beschriebenen Art so zu gestalten, daß dasnext casting process at the end of the same 25 claim 1 described type so that the

in die Form eintretende flüssige Metall nach dem Füllen der Form in dieser stets unter dem gleichen Druck erstarrt, wodurch eine bei allen Gußstücken gleiche hohe Gießqualität erreicht wird.Liquid metal entering the mold after filling the mold is always under the same pressure solidifies, whereby the same high casting quality is achieved for all castings.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben.The solution to this problem is given in the characterizing part of claim 1.

In diesem Zusammenhang soll noch erwähnt werden, daß eine Einrichtung zum Gießen von Metallen unter Gasdruck bei Einwirkung eines Gasgegendruckes Luftdruck-Speicher (23) ist, daß der an dem 35 bekannt ist (DT-AS 15 83 647). Bei dieser bekanntenIn this context it should be mentioned that a device for casting metals under Gas pressure under the action of a gas counter pressure air pressure accumulator (23) is that of the 35 is known (DT-AS 15 83 647). With this well-known

Gießdruck erreicht wird, und daß der Regelteil (32 bis 35; 45; 52 bis 54; 60,62) Differenzdruckschalter (32 bis 35) aufweist, mittels welchen die Durchflußrate des in die Gießpfanne (1) eingeleiteten Gasstromes bei vorgegebenen Differenzen zwischen dem Solldruck und dem Istdruck umschaltbar ist.Casting pressure is reached, and that the control part (32 to 35; 45; 52 to 54; 60,62) differential pressure switch (32 to 35), by means of which the flow rate of the gas stream introduced into the pouring ladle (1) is switchable at predetermined differences between the target pressure and the actual pressure.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Solldruck-Geber eine in ihrer Höhe einstellbare Wassersäule (13) oder ein2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the target pressure transmitter is one in their Height adjustable water column (13) or a

Solldruck-Geber (13 bzw. 23) eingestellte Druck an einem Manometer (28) ablesbar ist, wozu dieses durch eine Leitung (29) mit dem einen Teilraum eines Druckmittelwandlers (30) verbunden ist.Setpoint pressure transmitter (13 or 23) set pressure can be read on a manometer (28), for which purpose this is connected by a line (29) with one subspace of a pressure medium converter (30).

Einrichtung werden sowohl der die Gießpfanne enthaltende Ofen als auch ein die Form enthaltender Raum zunächst nur unter den gleichen Gasdruck gesetzt. Durch Ventile läßt man dann den Gasdruck inBoth the furnace containing the ladle and one containing the mold are installed Initially, the room was only placed under the same gas pressure. The gas pressure is then let in through valves

R bikR bik

dessen anderer Teilraum über eine Leitung (31) mit 40 dem die Form enthaltenden Raum absinken, wodurchthe other part of the space sink via a line (31) to 40 with the space containing the shape, whereby

einer Leitung (18) verbunden ist, welche dem Regelteil (45) den Solldruck zuführt, und daß der andere Teilraum des Druckmittelwandlers (30) ferner über eine Leitung (31') mit dem Differenzdruckschalter (32) verbunden ist, der nach dem Eintritt des flüssigen Metalls (2) in diie Form die üurchflußrate von dem hohen auf den niedrigen Wert umschaltet.a line (18) is connected, which the control part (45) supplies the target pressure, and that the other subchamber of the pressure medium converter (30) furthermore via a line (31 ') to the differential pressure switch (32) is connected, which after the entry of the liquid metal (2) in the form üflow rate switches from the high to the low value.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized

die Schmelze über das Steigrohr aus der Gießpfanne in die Form steigt. An ein Erstarren des Metalls in der Gießform zum Zwecke der Erzielung einer guten gleichbleibenden Gießqualität ist hier nicht gedacht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.the melt rises through the riser pipe from the ladle into the mold. A solidification of the metal in the Casting mold for the purpose of achieving a good, constant casting quality is not intended here. Further refinements of the invention are described in the subclaims.

Das Besondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der Verwendung des physikalischen Größenmaßes, von dem der Formfüllvorgang abhängt, desThe special feature of the device according to the invention lies in the use of the physical size measure, on which the mold filling process depends, des

gekennzeichnet, daß der Solldruck-Gebcr (13 bzw. 50 Druckes in der Gießpfanne 1, im Vergleich zu einemcharacterized in that the target pressure Gebcr (13 or 50 pressure in the ladle 1, compared to a

23) mit dem Steuereingang eines Druckregelventils (17) mit dem Abfluß verbunden ist, daß der Eingang des Druckregelventils (17) mit dem Ausgang eines Druckminderventils (14) verbunden ist, dessen23) is connected to the control input of a pressure control valve (17) with the drain that the input of the pressure control valve (17) is connected to the output of a pressure reducing valve (14) whose

Eingang mit einer Druckgasquelle (4) verbunden ist, 55 schnell ansprechen.Input is connected to a pressurized gas source (4), 55 respond quickly.

Bezugsdruck, um die Einrichtungen auszulösen und zu steuern, die die Gießpfanne 1 mit Druckgas versorgen. Dieses yergleichsmaß verleiht der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine hohe Empfindlichkeit und läßt sie sehrReference pressure to trigger and control the devices that supply the ladle 1 with pressurized gas. This degree of uniformity gives the device according to the invention a high level of sensitivity and leaves it very

und daß zwischen das Druckminderventil (14) und das Druckregelventil (17) ein Drosselventil (15) geschaltet ist.and that between the pressure reducing valve (14) and the pressure regulating valve (17) a throttle valve (15) is switched.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Gießofen (1) herrschende Istdruck an einem als Wassersäule ausgebildeten Manometer (217) ablesbar ist, das mit dem einen Teilraum eines Druckmittelwandlers (3ö) verbunden ist, dessen anderer Teilraum über eine Leitung (37) mit einer Leitung (88) verbunden ist, die wiederum mit dem Gießofen (1) verbunden ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the in the The actual pressure prevailing in the casting furnace (1) can be read on a pressure gauge (217) designed as a water column is that is connected to the one subspace of a pressure medium converter (3ö), the other Partial space is connected via a line (37) to a line (88), which in turn is connected to the casting furnace (1) is connected.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer schematischen Zeichnung beschrieben, in der die verschiedenen Einrichtungen der Vorrichtung und ihre gegenseitige Zuordnung dargestellt sind.The invention is described below with reference to a schematic drawing in which the various devices of the device and their mutual assignment are shown.

In der Gießpfanne 1 befindet sich oberhalb der Metallschmelze 2 ein unter Druck stehendes Luftvolumen 3. Die in die Leitung 4 eingesaugte Außenluft strömt durch ein Filter 5 und gelangt mit einem Druck von 3 bis 6 bar in die Leitungen 6 bis 11.In the pouring ladle 1 there is a volume of air under pressure above the molten metal 2 3. The outside air sucked into the line 4 flows through a filter 5 and arrives at a pressure from 3 to 6 bar into lines 6 to 11.

Der Solldruck wird durch die Wassersäule 13 bestimmt, deren Höhe vor dem ersten Guß von Hand aui den Wert eingestellt wird, der in der Gießpfanne 1 nach dem dem erstmaligen Vergießen von Metall 2 inThe target pressure is determined by the water column 13, the height of which is manual before the first pour aui the value is set, which in the ladle 1 after the first casting of metal 2 in

die Form folgenden Beschicken herrschen soll. Die aus der Leitung 7 austretende trockene Luft durchströmt ein Druckminderventil 14, das den Luftdruck aus Sicherheitsgründen auf 800 mbar herabsetzt. Der Luftstrom wird durch das Drosselventil 15 begrenzt, als vHches eine SOLEX-Düse mit einem Durchflußverhältnis 170/100 gut geeignet ist. Danach gelangt die Luft in die Rohrleitung 16 und von dort über ein Druckregelventil 17 in die Rohrleitung 18 und schließlich in den Luftraum 3 der Gießpfanne 1. wo auf diese Weise ein dem Solldruck entsprechender Steuerdruck aufgebaut wird.the form following loading should prevail. The dry air emerging from the line 7 flows through it a pressure reducing valve 14 which reduces the air pressure to 800 mbar for safety reasons. the Air flow is limited by the throttle valve 15, as vHches a SOLEX nozzle with a flow rate ratio 170/100 is well suited. Then comes the air into the pipeline 16 and from there via a pressure control valve 17 into the pipeline 18 and finally in the air space 3 of the ladle 1. where in this way a control pressure corresponding to the target pressure is being built.

Die in der Leitung 6 fließende Luft gelangt durch ein Dreiwegemagnetventil 20 in eine Rohrleitung 2i und von dort in eine Dosierpumpe 22, die über eine Leitung 24 mit einem auf Atmosphärendruck befindlichen, als Luftdruck-Speicher 23 bezeichneten Hilfsdruckspeicher verbunden ist. Dieser Speicher, der mit Öl gefüllt wird. sobald die Gießpfanne 1 nach dem ersten Guß neu beschickt ist, hat den Vorteil, daß man auf Wassersäulen verzichten kann, er verlangt aber stattdessen die Verwendung sehr genauer Manometer. Die Pumpe 22 ist ausgangsseitig an einen Separator 25 angeschlossen. in dem öl und Wasser durch Dekantieren voneinander getrennt werden. Der untere Teil des Separators, in dem sich das Wasser absetzt, steht über die Leitung 26 mit dem Druckregelventil 17 in Verbindung.The air flowing in the line 6 passes through a three-way solenoid valve 20 into a pipe 2i and from there into a metering pump 22, which is via a line 24 with an at atmospheric pressure, as Air pressure accumulator 23 designated auxiliary pressure accumulator is connected. This memory that is filled with oil. as soon as the ladle 1 is reloaded after the first pour, has the advantage that you are on columns of water can do without, but instead requires the use of very precise pressure gauges. The pump 22 is connected on the output side to a separator 25. in the oil and water by decanting each other be separated. The lower part of the separator, in which the water settles, is connected via line 26 the pressure control valve 17 in connection.

Die Solldruckwerte werden von einem Manometer 28 angezeigt, das über die Leitung 29 mit dem Boden eines abgeschlossenen Raums des Druckmittelwandlers 30 in Verbindung steht, dessen oberer Teil einerseits über die Leitung 31 mit der Rohrleitung 18 und andererseits über die Leitung 3Γ mit dem Differenzdruckschalter 32 verbunden ist, der dazu dient, den Hauptstrom nachdem Vergießen des Metalls in die Form zu sperren.The target pressure values are displayed by a manometer 28, which is connected to the bottom of a via line 29 closed space of the pressure medium converter 30 is in connection, the upper part of which on the one hand via the Line 31 with the pipeline 18 and on the other hand via the line 3Γ with the differential pressure switch 32 is connected, which serves to block the main flow after pouring the metal into the mold.

In gleicher Weise können die Druckwer.· in der Gießpfanne 1 an der Wassersäule des Manometers 27 abgelesen werdea, das an den Raum des Druckmittelwandlers 36 angeschlossen ist. Der obere Teil dieses Raums steht über eine Leitung 37 mit der Rohrleitung 88 in Verbindung. Die Leitungen 3Γ und 88 sind außer an den Druckschalter 32 noch an den Sicherheits-Differenzdruckschalter 33, an den Differenzdruckschalter 34 zum Absperren kleiner Ströme und an den Differenzdruckschalter 35 zum Absperren großer Ströme angeschlossen. Die Differenzdruckschalter 32 bis 35 gehören zu einem Regelteil.In the same way, the printing presses in the The ladle 1 can be read from the water column of the manometer 27, which is connected to the pressure medium converter 36 is connected. The upper part of this space is connected to the pipeline via a line 37 88 in connection. In addition to the pressure switch 32, the lines 3Γ and 88 are also connected to the safety differential pressure switch 33, to the differential pressure switch 34 to shut off small flows and to the differential pressure switch 35 connected to shut off large currents. The differential pressure switches 32 to 35 belong to a rule part.

Die Leitung 8 mündet einerseits in einen Druckminderer 40 und andererseits in einen Druckminderer 41, an deren Ausgängen der Luftdruck auf 800 mbar herabgesetzt ist. Der Druckminderer 40 besitzt eine Ausgangsrohrleitung 42, die über eine Leitung 44 mit einem Regelteil 45 verbunden ist und von dort in eine Leitung 56 und eine Leitung 48 führt. Zwei Drosselventile 50 bzw. 51 mit 200 bzw. 100 mm regeln den Luftdurchfluß in der Rohrleitung 42.The line 8 opens, on the one hand, into a pressure reducer 40 and, on the other hand, into a pressure reducer 41 the outlets of which the air pressure is reduced to 800 mbar. The pressure reducer 40 has an outlet pipe 42, which is connected via a line 44 to a control part 45 and from there into a line 56 and a line 48 leads. Two throttle valves 50 and 51 with 200 or 100 mm regulate the air flow in the pipe 42.

Die Leitung 9 verläuft durch ein Dreiwegemagnetventil 52, anschließend durch ein Zweiwegemagnetventil 53 und schließlich durch ein einstellbares Drosselventil 54, bevor sie in die Leitung 56 eintritt, die von dem Regelteil 45 ausgeht, der über die Leitung 57 mit dem Regler 41 verbunden ist.The line 9 runs through a three-way solenoid valve 52, then through a two-way solenoid valve 53 and finally through an adjustable throttle valve 54 before it enters the line 56, which is from the Control part 45 goes out, which is connected to the controller 41 via the line 57.

Die Leitung 10 mündet in ein Dreiwegemagnetventil 60, das durch eine Leitung 61 mit einem Zweiwegemagnetventil 62 in Verbindung steht. Die Leitung 56 mündet nach dem Durchsetzen eines einstellbaren . Drosselventils 64 in das Magnetventil 62. Die Leitung 46 führt bei 65 in den Luftraum 3 der Gießpfanne 1 und über 66 in den Regler 68, der über die Leitung 63 mit der Rohrleitung 18 verbunden ist.The line 10 opens into a three-way solenoid valve 60 which, through a line 61, has a two-way solenoid valve 62 is in communication. The line 56 opens after the enforcement of an adjustable . Throttle valve 64 in the solenoid valve 62. The line 46 leads at 65 in the air space 3 of the ladle 1 and Via 66 into the regulator 68, which is connected to the pipeline 18 via the line 63.

Schließlich mündet die Leitung 11 in das Dreiwegemagneiventil 70. Dieses Ventil steht über 71 in Verbindung mit dem Zweiwegemagnetventil 72, das über 73 an 42 und 48 angeschlossen ist.Finally, the line 11 opens into the three-way magnetic valve 70. This valve is via 71 in connection with the two-way solenoid valve 72, the connected to 42 and 48 via 73.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung verläuft in folgenden Schritten:Operation of the device according to the invention takes place in the following steps:

a) Einlaufen des Metalls in den unteren Teil der Form: nach dem Schließen der Form wird der Druck in der Gießpfanne 1 erhöht, indem man die Ventile 53 und 62 öffnet, deren Durchlaß durch die Drosselventile 54 und 64 geregelt wird. Sobald der Druck in der Gießpfanne 1 demjenigen entspricht, der beim Eintreffen des Metalls im unteren Teil der Gießpfanne 1 herrscht, veranlaßt der Druckschalter 35 das Schließen des Ventils 53.a) Ingress of the metal into the lower part of the mold: after the mold is closed, the pressure in the ladle 1 is increased by opening the valves 53 and 62, the passage of which through the throttle valves 54 and 64 is regulated. As soon as the pressure in the ladle 1 corresponds to that at When the metal arrives in the lower part of the ladle 1, the pressure switch causes it 35 closing the valve 53.

b) Füllen der Form: das langsame Ansteigen des Metalls in der Form erfolgt durch Einstellen des Ventils 62 und der Drossel 64.b) Filling the mold: the slow rise of the Metal in the mold is done by adjusting valve 62 and throttle 64.

c) Nach Ende des Füllens der Form: je nach der Art des verlangten Gußstücks sind drei Regelmöglichkeiten gegeben:c) After the mold has been filled: there are three possible controls depending on the type of casting required given:

1. ein langsamer Druckanstieg durch Regeln mit dem auf 1 mbar eingestellten Differenzdruckschalter 34,1. a slow increase in pressure through control with the differential pressure switch set to 1 mbar 34,

2. ein langsamer Druckanstieg durch Druckluftregeln mit dem Regelteil 45,2. a slow pressure increase by regulating compressed air with the control part 45,

3. schnelle Druckerhöhung durch neuerliches Öffnen des Ventils 53, dessen Schließen durch den Differenzdruckschalter 32 erst dann erfolgt, wenn der Unterschied der gemessenen Drücke 20 bis 30 mbar erreicht.3. Rapid pressure increase by opening the valve 53 again and closing it the differential pressure switch 32 only takes place when the difference in the measured pressures 20 to 30 mbar reached.

Es empfiehlt sich, den Hauptstrom bei 54 zu sperren, bevor der Druck in der Gießpfanne 1 den Solldruck erreicht hat, um der Druckerhöhung Rechnung zu tragen, die auf die Erhitzung der Luft durch die Gießpfanne zurückzuführen ist.It is advisable to block the main flow at 54 before the pressure in the ladle 1 reaches the setpoint pressure has achieved to account for the pressure increase due to the heating of the air by the Is due to the ladle.

Die Regelung erfolgt dann durch das Drosselventil 64, das Ventil 62 und den Druckschalter 34 oder durch das Regelteil 45 und das Ventil 62.The control is then carried out by the throttle valve 64, the valve 62 and the pressure switch 34 or by the Control part 45 and the valve 62.

Wenn die Ventile 53 und 62 mit einer gewissen Verzögerung schließen, weil der Druck in der Gießpfanne 1 sich dem Solldruck nähert, so erfolgt eine Korrektur durch den Regler 68.If the valves 53 and 62 close with a certain delay, because the pressure in the When the pouring ladle 1 approaches the setpoint pressure, a correction is made by the controller 68.

Durch den Druckschalter 33 werden die Ventile 53 und 62 geschlossen, wenn ein Versagen eines Regelteils auftritt.By means of the pressure switch 33, the valves 53 and 62 are closed when a failure of a control part occurs.

Das aufeinanderfolgende Füllen der Form, ausgelöst durch den gegebenen Durchflüssen entsprechenden Drücke, ist vollständig reproduzierbar und unabhängig von den technischen Parametern, wie Spiegelhöhe des Metalls 2 in der Gießpfanne 1, die vor dem Auslösen des Vorgangs, von ihm unabhängig, kompensiert werden.The successive filling of the mold triggered by the given flow rates Pressure is completely reproducible and independent of the technical parameters, such as the height of the mirror Metal 2 in the ladle 1, which are independently compensated for before the process is triggered.

Nach jedem Gießvorgang erfolgt der Druckausgleich automatisch entsprechend der für jeden Guß erforderli chen Metallmenge. Dazu betätigt d.-..s Wegeventil 20 die Dosierpumpe 22, die eine abgemessene ölmenge in den Separator 25 fördert, wodurch in entsprechendem Maße der Wasserspiegel in dem Sollwertmanometer mit der Wassersäule 13 gehoben wird, oder die Pumpe 22 fördert, wenn sie auf den Luftdruckspeicher 23 arbeitet, in entspreeherder Weise in diesen Speicher, wodurch der Druck geändert wird und welche Druckänderung das Druckregelventil 17 wie bei der Regelung durch die Wassersäule 13 steuert.After each casting process, the pressure equalization takes place automatically according to the amount required for each casting small amount of metal. For this purpose, the directional control valve 20 actuates the metering pump 22, which feeds a measured amount of oil into the Separator 25 promotes, whereby the water level in the setpoint manometer with the corresponding extent Water column 13 is raised, or the pump 22 promotes when it works on the air pressure accumulator 23, in a corresponding manner in this memory, whereby the pressure is changed and what pressure change controls the pressure regulating valve 17 as in the case of regulation by the water column 13.

Die Vorrichtung, die mit üblichen Einrichtungen pneumatischer logischer Schaltungen arbeitet, istThe device that works with conventional means of pneumatic logic circuits is

praktisch unverstellbar und besonders brauchbar für das Arbeiten unter den ungünstigen Bedingungen eines Gießereibetriebes.practically unadjustable and particularly useful for working under the unfavorable conditions of a Foundry.

Außer bei Anlagen für das Niederdruckgießen läßt sich die Vorrichtung auch bei Anlagen verwenden, in denen die Form durch Schwerkraftwirkung gefüllt wird, und bei denen ein regelbarer und reproduzierbarer Strom erforderlich ist, wobei die Gießpfanne in einen unter Überdruck stehenden Raum gesetzt wird und e eintauchendes Speiserohr in die Gießform führt. Die Arbeitsweise läßt sich insbesondere beim Gieß großer Teile aus Leichtmetall in Sandformen anwendi Die genaue Regelung der Durchflußmengen be Gießen erlaubt eine Vereinfachung der Stückgußsys me.In addition to systems for low-pressure casting, the device can also be used in systems in where the mold is filled by gravity, and where a controllable and reproducible one Electricity is required, the ladle being placed in a pressurized room, and e submerged feed pipe leads into the mold. The mode of operation can be particularly useful when pouring large parts made of light metal are used in sand molds Casting allows the piece casting systems to be simplified.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

ί. Device for controlling the casting pressure of a low-pressure casting system, in which the liquid Metal by means of a gas subjected to the casting pressure from a gas in a casting furnace Casting ladle is pressed into the mold, and with a gas stream introduced into the casting furnace regulating control part, which is connected to a target pressure transmitter and the one in the casting furnace prevailing actual pressure is supplied, the flow rate of the introduced into the casting furnace Gas flow can be switched between a high and a low value with the control part.

The invention relates to a device described in the preamble of claim 1. Such a one Device is known (DT-AS i2 92 795). The aim of the known device is to control the inflow velocity to keep the liquid metal in the mold constant during the casting process. this is achieved by continuously increasing the target pressure during the casting process. In which the time course of the pressure increase will be two

ίο differentiated sections. In the first section is the target pressure increase rate is very high in order to shorten the working cycle as much as possible. The first The section ends when the liquid metal has risen in the riser pipe and actuates a switch. h bi d ite section In this i

characterized in that the second section begins on the 15 thereafter. In this second

Target pressure sender for each casting process, the target pressure set is a fixed value that corresponds to the desired Casting pressure at the end of the casting process (when the mold is filled) determines that a target pressure cor

Section, the target pressure increase rate is lower. The set pressure increase is canceled manually, when the operator recognizes that the molten metal is in the at the top of the mold

scene