DE2254946A1

DE2254946A1 - Anordnung zur automatischen dosierungskontrolle beim abgiessen aus giessoefen

Info

Publication number: DE2254946A1
Application number: DE2254946A
Authority: DE
Inventors: Kjell Dipl Ing Bergman; Bengt Fredrikson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1972-11-10
Publication date: 1973-05-24
Also published as: US3834587A; SE364654B

Description

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j" BOECKER 63 Gießen, den 20_e10„1972

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Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Vast eras /Schweden

Anordnung zur automatischen Dosierungskontrolle beim Atigießen aus Gießöfen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur automatischen Kontrolle der Dosierung beim Abgießen aus einem Warmhalteoder Abgießofen oder einer Abgießpfanne„

Ein Druckgießverfahren der hier behandelten Art ist in der ASEA-Broschüre AU 10-103 T "PRESSPOUR Gießofen» beschriebene

Zur Kontrolle des Schmelzenflusses vom Ofen oder von der Pfanne bei automatischer Dosierung hat man bisher u_ea. Niveaugeber für die Schmelze verwendet, die in der Gießschnäuze des Ofens und/oder in der Gießflasche oder Gießanordnung angeordnet sind· Ein Nachteil solcher Niveaugeber, die z.B. auf der Gießflasche angeordnet sind, besteht darin, daß Steigetrichter angeordnet werden müssen, was u.a. Kosten infolge verminderter Ma teri aleiusnut zung verursacht. Es müssen nämlich gewisse Teile des Gußkörpers, die später entfernt werden, gegossen werden, damit man ein Signal von dem Niveaugeber erhalten kann. Solche Niveaugeber vom Ab-und Zu-Typ führen auch zu Problemen hinsicht-

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lieh der Genauigkeit und der Betriebssicherheit des Abgießens. Es bestehen auch Schwierigkeiten, Geber mit proportionalem Signal anzuordnen.

Man hat ferner versucht, auf Zeit zu gießen, wobei man bei ungefähr konstanten Fluß die Zeit mißt und nach einer bestimmten Abgießzeit das Gießen unterbricht, wenn man mit einer bestimmten Menge in der Gießpfanne oder Gießanordnung rechnen kann. Auch diese Anordnung hat gewisse Nachteile und führte oft zu einer schlechten Materialausnutzungβ

Man hat auch mit Gewichtkontrolle an der Gießpfanne gearbeitet, wobei man bei einem bestimmten Signal das Abgießen unterbricht; ein Nachteil dieser Anordnungen ist es, daß man nach dem Abbrechen eine gewisse zusätzliche Menge in der Gießpfanne erhält, die der Zeitkonstanten sowie der Stärke des Schmelzenstrahls entspricht. Außerdem ist das Gießen oft ziemlich abrupt unterbrochen worden, was Überdosierung und diverse andere Nachteile verursacht hat. Alle diese bereits bekannten Anordnungen müssen daher vom Gießereipersonal überwacht werden. Es besteht der Wunsch, bei der Dosierung konstante Verhältnisse unabhängig vom FUllungsgrad des Ofens zu erhalten, aber dies war bisher schwer erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, die von den geschilderten Nachteilen der bekannten Anordnungen im wesentlichen befreit ist

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und die vor allem eine maximale Ausnutzung der Anordnung gestattet und unabhängig von dem Füllungsgrad des Ofens arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs erwähn-

daß ten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist,/der Ofen bzw. die Abgießpfanne portionsweise in eine Dosierungspfanne _ abfüllbar ist, die mit einer Wiegevorrichtung versehen ist, deren Ausgangssignal differenziert und dann zusammen mit einem Sollwertsignal einem Vergleichsglied zugeführt wird, dessen Ausgangssignal das Abgießen vom Ofen bzw. der Abgießpfanne steuert* Man erhält also als Steuersignal, ein Signal, das direkt vom Fluß abhängig ist, und man kann z.B. das Abfüllen verlangsamen, ehe die Dosierungspfanne ganz gefüllt ist, und im richtigen Augenblick ganz abbrechen, wobei man auch den Schmelzeninhalt des Abgießstrahls (Strahlstärke) berücksichtigen kann. Man erhält somit eine genaue Dosierungskontrolle ohne nennenswerten Materialverlust und ohne Uberwachungsbedarf. Man kann die Anordnung IeL cht in eine automatisches Fließband für Gießereiprodukte einordnen.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden* Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschema für einen Druckgießofen vom Ririnenofentyp, · ·

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Fig« 2 die Einfüll- und Abgießverhältnisse beim Dosieren mit einer Dosierungspfanne,

Fig. 3 das entsprechende bei zwei Dosierungspfannen und Fig. 4 bei vier Dosierungspfannen,

Fig. 5 eine Ubersetzungsanordnung für das Taragewicht bei kleinen Werten,

Fig. b die Anordnung gemäß Fig. 5 von der Seite,

Fig. 7 Anordnungen zum Wiegen des Taragewichtes gemäß Fig. 5,

Fig. 8 und 9 alternative Lösungen der Ubersetzungsanordnung für das Taragewicht.

Fig. 1 zeigt einen Rinnenofen 11 vom Typ Teapot mit getrenntem Ein-(12) und Auslauf (13) und mittels eines Flüssigkeitsverschlusses verschließbarem Ofengefäß, versehen mit einem oder mehreren Induktoren. Am Auslauf ist eine Gießschnauze 15 angeordnet, üteer die die Schmelze vom Ofen in zweckmäßigen Portionen einer Dosierungspfanne 16 zugeführt wird, die zusammen mit anderen ähnlichen Anordnungen auf einer drehbaren Unterlage nach dem sogenannten Revolversystem (siehe die kleine Figur

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links in Fig. 4) angeordnet werden kann. Bei Verwendung mehrerer Dosierungspfannen können auch diese nach dem Revolversystem angeordnet werden. Die Pfanne 16 kann, nachdem sie mit einer zweckmäßigen Schmelzenmenge gefüllt ist, in einen Trichter oder eine Kokille 17 entleert werden, der bzw. die wiederum in eine Formflasche oder Kokille 24 auf einem automatischen Gießband oder in eine Formenmaschine vom Typ DISAMATIC mündet bzw. entleert wird.

Das Gewicht der Dosierungspfanne (Leergewicht :v.n&. Inhalt wird in geeigneter Weise gemessen, z.B. mittels eines magnete»striktiven Meßgerätes 19 des in der SW-PS 151 267 beschriebenen Typs, und das Leer- oder Taragewicht der Dosierungspfanne 16 wird gemessen, wenn die Dosierungspfanne nach dem Entleeren in Einfüllposition zurückkehrt und dabei von einem abtastenden Organ 21 erfaßt wird. Der Meßwert für das Taragewicht wird einer Zählanordnung oder einem Rechner 20 zugeführt, wo das Taragewicht γο£ dem Bruttogewicht subtrahiert wird, um eine Meßgröße für das Nettogewicht (W) zu erhalten. Diese Meßgröße wird anschließend differenziert, um eine Meßgröße zu erhalten, die dem Fluß (dW/dt = WO proportional ist. Die Dosierungspfanne 16 ist mittels eines geeigneten Antriebsorgans, z«B. eines hydraulischen Organs 18, entleerbar, wobei die Abgießgeschwindigkeit mit einem Programmierorgan gesteuert werden kann, um von Infang bis Ende einen günstigen Fluß zu erhalten. Bei der Dosierungspfanne wird (z.B. bei Eisenschmelzen) das Einimpfen von z.B. Ferrosilizium automatisch ausgeführt.

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Der Rechner 20 ist mit einem digitalen oder einem anderen Anzeigeglied 22 verbunden, und an der Schalttafel 23 kann man die Größen vorgeben, die bei 22 angezeigt werden sollen, wie Portionsgewicht, Totalgewicht, Taragewicht, Fluß, verbleibende Schmelze im Ofen usw.

Der Ofen 11 kann auch kippbar sein, z.B. Typ Tiegelofen, sowie mit Warmhaitungsorganen versehen sein«

Man kann an der Schalttafel 23 das gewünschte Portionsgewicht für ein bestimmtes Gießband vorgeben, wobei das Portionsgewicht von dem Füllgrad des Ofens 11 unabhängig sein soll·

Bei 31 ist ein anderes Glied angeordnet, von dem man einen geeigneten Sollwert für den Fluß dW/dt erhalten kann, der zusammen mit dem Istwertsignal dW/dt des Flusses einem Additionsglied 25 zugeführt wird. Das Additionsglied 25 bildet die algebraische Summe der eingegebenen Signale, im vorliegenden Falle deren Differenz· In einem digitalen Regelkreis beispielsweise kann ein solches Additionsglied aus vorwärts- und rückwärtszählenden Zählgliedern aufgebaut sein. Das Flußabweichungssignal vom Additionsglied 25 wird einem Flußregler 32 zugeführt, am besten einem Regelverstärker proportionalen, integrierenden Typs. Die Ausgangssignale von diesem Verstärker 32 bilden, wie aus dem nachfolgenden hervorgeht, den Sollwert für die Druckregelung (Druckabgießen von Ofen 11). Dieses Signal wird einem zweiten Additionsglied 27 zugeführt, zusammen mit einem Signal, das dem gemessenen Druck 28 über der Schmelz· im Ofen entspricht. Das Drucksignal wird auch über ein motorgetriebenes Potentiometer 34 aufgebracht, das einen "Speicherkreis" für den Druck während des Gießens bildet, der ja während des Entleerungsverlaufes nicht konstant

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ist, sondern sich nach einer gewissen Kurve ändert. Das Ausgangssignal von dem Potentiometer 34 wird nach Einschalten am Schluß der Füllung auf dasselbe AddJtiaiaglied 27 gegeben, und das Fehlersignal (Abweichungen von gewünschtem Druck im Ofen = Abgießgrad) wird einem Druckregelverstärker 33 zugeleitet, dessen Ausgangssignal einem Einstellorgan für den Druck im Ofen (Luft oder Inertgas, die bzw· das bei 14 zugeführt wird) zugelei'tet wird.

Man will, wie aus Fig. ^hervorgeht, die Gießgeschwindigkeit = Fluß ¥ (F S) bei einer Dosierungspfanne 16 erst nach einer geneigten Kurve zunehmen lassen und sie danach konstant halten, bis ein gewisses Richtsignal W erreicht ist, von dem an der

Fluß verlangsamt werden soll bis zu einem bestimmten Gewicht W-g, bei dem das Abfüllen abgeschlossen wird (Bei W wird das Abgießen von VL___ auf ¥_·„ umgeschaltet)_e T zeigt danach das Entleeren der Doeierungspfanne und F das darauffolgende Auffüllen. ¥g zeigt in Fig. 2, wann das Endgewicht erreicht werden soll und N das Niveau im Auslauf 13 des Ofens und wie dieses sich mit der Zeit t verändert.

Fig. 3 zeigt, wie der Entleerungs-(T) und Einfüll(F)-Ablauf bei zwei Pfannen 1,-2 angeordnet werden kann, und Fig. 4 zeigt eine entsprechende Lösung bei vier Pfannen 1, 2, 3» 4. Links in Fig. wird gezeigt, wie die Pfannen zum Entleeren (T) und Füllen (F) nach dem Revolversystem in Pfeilrichtung gedreht werden.

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W_G und W-j (Fig· 1) werden am Rechner 20 eingestellt, und wenn eine Portion W~ erreicht, erhält die Relaisspule 29 Ström und ihr Kontakt 29' schließt den Kreis W^j_n an den Sollwertgeber 31 an, nachdem zuvor Wj^_x eingeschaltet war, und man erhält ein Füllschema gemäß Fig. 2, bis W-g erreicht ist und die Relaisspule 48 Strom erhält und u.a. ihren Kontakt 48^! öffnet, und die Flußregelung aufhört, wobei das Potentiometer 34 mittels des Kontaktes 48" eingeschaltet wird, und das Regeln sowie die Drucksenkungsreferenz Δ Ρ übernimmt.

Die überwachung besteht nun aus einer Fotozelle 49» deren Ausgangssignal auf einen integrierenden Verstärker 36 gegeben wird, der, wenn die Spule 48 erregt ist, über den Kontakt 48»^ft auf das AHUaieglLed 27 geschaltet ist. Die Integrationszeit für den Verstärker 36 wird so gewählt, daß eine maximale Gießgeschwindigkeit ohne Gefahr eines Uberrinnens ausgenutzt wird. Δ P ist die gewünschte Drucksenkung während des Abgießens einer Portion.

Um unerwünschte Störungen beim erneuten Starten nach einem Abgießverlauf (siehe Fig. 2 beim zweiten F) zu vermeiden, wird ein Kreis 37 eingeschaltet, der so angeordnet ist, daß das Ausgangssignal von Flußregler 32 dem vorhandenen Druck beim Abgießen (bump-less-Funktion) entspricht.

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Der Regelverstärker 37 gibt, über den Kontakt 48"" (geschlossen, wenn die .Spule 48 Strom _;führt) ein Signal an das AddtoonsgBsd 25,., um auf. diese ,.Weise, das Ausgangssignal des .Flußregle.rs so zu beeinflussen, daß dieses mit dem-vorhandenen Druck beim, erneuten Starten übereinstimmt. . - . ■-,_...

Fig₀ 5 ,zeigt,- wie. man bei kleinen Taren die. Tarierungskontrolle anordnen kann. Die Pfanne 50 befindet sich am Ende eines. ..Hebelarms 51 oder an einem Punkt 54, drehbar zum Abgießen mittels . eines Motors 53 und eines Zahnradgebetriebes 52_O Fig. 6 zeigt denselben Verlauf von der Seite..Fig. 7 zeigt,.wie.die Achse 51 an einer fest angeordneten.Drehachse 54 angeordnet ist, an der die Wiegeanordnungen 19 angeordnet sind. Fig. 8 zeigt,, wie bei 19 eine Wiegeanordnung angeordnet ist, die ein geeignetes, dem Taragewicht entsprechendes Signal abgibt, das man auch bei sehr kleinen Tara-Gewichten erhalten kann» Fig. 9 zeigt eine Alternative, bei der die Wiegeanordnung unter einem Drehpunkt einer Achse angeordnet ist, an deren Ende die Pfanne 50 ange-. ordnet ist. '

Die Vorteile der Erfindung können wie'folgt zusammengefaßt werden: : . ■ ■ . ^:- .-.--,

Durch eine gesteuerte Abgießgeschwindigkeit wird, erreicht, daß während des größten Teils des Abgießverlaufes eine maximale Dosierungsgeschwindigkeit aufrechterhalten werden kann. Die Gießgeschwindigkeit wird durch Ableitung des Waagesignals bestimmmt,

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und man benötigt deshalb kein besonderes Meßglied für die Gießgeschwindigkeit selbst. Die Genauigkeitsforderung für die Plußregelung ist mäßig, da das Totalgewicht endgültig bestimmt, wann das Abgießen abgeschlossen wird.

Man erhält ein kontrolliertes Metallgewicht in der Dosierungspfanne vor dem Abgießen. Da enge Toleranzen eingehalten werden können, bedeutet dies eine wesentliche Ersparnis an Materialkosten,

Bei beendetem Abgießen wird das Niveau im Auslauf der Pfanne bis zur Schwelle der Gießschnauze 15 gesenkt, unabhängig vom Füllgrad des Ofens 11. Dies bedeutet außer Zeitersparnis, daß der Umsatz von Druckgas im Ofenherd (Ofenw»») auf ein Minimum reduziert wird. Dies ist beonders beim Gießen von Vergütungsstahl vorteilhaft.

Das Füllen des Ofens kann unabhängig davon erfolgen, ob abgegossen wird oder nicht.

Das System kann voll automatisiert werden.

Das System ermöglicht eine kontinuierliche Beschickung von Gießbändern. Unter Verwendung des Revolverprinzips und/oder oszillierender Dosierungspfannen 16 kann das Abgießen erfolgen, ohne daß das Gießband gestoppt werden muß.

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Die oben beschriebene Anordnung kann, in vielerlei ¥eisen im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche variiert werden»

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Claims

- 12 Patentansprüche:

1. Anordnung zur automatischen Kontrolle der Dosierung beim Abgießen aus einem Warmhalte- oder Abgießofen oder einer Abgießpfanne, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen bzw. die Abgießpfanne portionsweise in eine Dosierungspfanne (16) abfüllbar ist, die mit einer Wiegevorrichtung (19) versehenAst, deren Ausgangssignal differenziert wird und dann zusammen mit einem Sollwertsignal einem Vergüchsglied (25) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal das Abgießen vom Ofen bzw. der Abgießpfanne steuert,

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom gemessenen Gewicht überwachte Schaltmittel vorhanden sind, die beim Erreichen bestimmter Gewichtswerte den Abgießvorgang verlangsamen und/oder abbrechen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Flusses bei bestimmten Gewichtswerten umstellbar ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Warmhalte- oder Abgießofen ein Rinnenofen mit separatem Ein- und Auslauf (12, 13) und mit einem steuerbaren Druckmittelanschluß (14) am Herd verwendet wird·

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslauf (13) am Rinnenofen ein Niveaumesser angeordnet ist, der den Druck im Ofen steuert, wenn das Niveau unter der Gießschnauze

(15) des Ofens liegt. 309821/0280

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6. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der leeren Dosierungspfanne (Taragewicht) gemessen wird und von den Gewichtssignalen vor deren Verarbeitung subtrahiert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß '

die Gewichtssignale verstärkt werden, z.B. durch eine mechanische Übersetzung,

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dosierungspfannen vorhanden sind, die im sogenannten Revolversystem drehbar angeordnet sind und in Kokillen oder Gießflaschen abgießbar sind.

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