DE2509372A1

DE2509372A1 - Einrichtung zum dosierten abgeben schmelzfluessigen inhalts aus einem vorratsgefaess

Info

Publication number: DE2509372A1
Application number: DE19752509372
Authority: DE
Inventors: Robert Steinemann
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1974-04-09
Filing date: 1975-03-04
Publication date: 1975-10-23
Also published as: FR2267177B1; ATA266275A; GB1499145A; FR2267177A1; IT1034887B; CH570222A5; US4010876A; DE2509372B2; SE414461B; AT336817B; SE7504091L; JPS50138861A

Description

PATENTANWÄLTE «.um 1975

DIl=TRiCH LEWJrJSKY 8231-IV/K

HHiNZ-JOACHiM HUBER
REINER PRIETSCH

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, 8201 Schaffhausen

Einrichtung zum dosierten Abgeben schmelzflüssigen Inhalts aus einem Vorratsgefäss

Die Erfindung betrifft eine druckgasbetriebene Einrichtung zum dosierten Abgeben schmelzflüssigen Inhalts aus einem dichten und beheizten Vorratsgefäss mit einem Ueberlaufrohr.

Bekannt sind verschiedene Einrichtungen, mit denen nach dem Prinzip der Druckgasförderung dosierte Mengen flüssigen Metalls abgegeben werden können. Dabei wird vorzugsweise das Prinzip von kommunizierenden Gefässen benützt.

Es ist - gemäss der US-PS J5 O58 180 - eine Einrichtung bekannt, mit der dosierte Mengen einer Schmelze abgegossen werden können. Die Dosierung wird dadurch erreicht, dass mittels zunehmendem Gasdruck das Schmelzeniveau in einem Vorratsgefäss pro Giesstakt um eine konstante Höhe abgesenkt wird. Zur Steuerung der dabei benötigten Gasmengen werden beispielsweise Pyrometer als Sonden in die Einfüllöffnungen gebracht, oder es wird die Gewichtszunahme der Form während dem Eingiessen gemessen.. Mit dieser Einrichtung ist ein Dichthalten des Vorratsgefässes nur beschränkt möglich,

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weil sie nach dem Prinzip von kommunizierenden Gefässen aufgebaut ist und somit unten mit den nicht verschliessbaren Eingussund Auslauföffnungen verbunden ist. Zudem zeigt diese Einrichtung den Nachteil, dass infolge Schaukelbewegungen von grossen Metallmengen, wie sie bei Gasdruckschwankungen oder Beschleunigen bzw. Verzögern derselben vorkommen, keine genaue Dosierung möglich ist. Ein weiterer Nachteil zeigt sich bei relativ grossflächigen Gefässen, indem das Abgeben kleiner Mengen nur ein minimales Absenken des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsgefäss bedingt, was wiederum mit den zur Verfügung stehenden Messeinrichtungen nur ungenau gemessen werden kann.

Es ist des weiteren - gemäss der GB-PS 1 100 475 - eine Einrichtung bekannt, bei der von einem dichten und beheizten Vorratsgefäss flüssiges Metall mittels Gasdruck durch ein Ueberlaufrohr in ein offenes Gefäss befördert wird, aus dem es entweder für die kontinuierliche Speisung von Stranggiesseinrichtungen oder intermittierend zum Füllen von Formen abgegeben wird. Die gesteuerte Abgabe wird dadurch erreicht, dass mit einem Stopfen eine sich am Boden befindende Ausgussöffnung geöffnet und geschlossen wird. Hiermit lassen sich dosierte Mengen flüssigen Metalls nur mit beschränkter Genauigkeit abgiessen und ausserdem ist die Schmelze im offenen Stopfengefäss den Einflüssen der Atmosphäre ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, schmelzflüssigen Inhalt, insbesondere eine Metallschmelze oder z.B. flüssige Schlacke oder dergleichen, aus einem Vorratsgefäss, das vorzugsweise als Warmhaltegefäss ausgebildet ist, in kleinen dosierten Mengen und in rascher Folge abzugeben.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Ueberlaufrohr vom Vorratsgefäss in ein dichtes Zwischengefäss mündet, welches mit einer Messeinrichtung für die im Zwischengefäss befind-

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liehe Füllmenge versehen ist und aus dem ein ansteigendes Ausgussrohr führt, wobei beide Gefässe mit einzelnen steuerbaren Gasdruckleitungen und Druckablasseinrichtungen verbunden sind.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dosiereinrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 das Diagramm eines möglichen zeitlichen Verlaufs der vergossenen Schmelzenmenge.

Fig. 1 zeigt ein Vorratsgefäss 1, z.B. für eine Gusseisenschmelze, aus welchem ein Ueberlaufrohr 2 vom Boden ausgeht und in ein Zwischengefäss 5 mündet. Als Füllstands- bzw. Mengenmesseinrichtung ist am Zwischengefäss 3 seitlich ausserhalb in senkrechter Anordnung ein Kondensator 4 mit um l8o gegenüberliegenden Platten eingebaut. Der Kondensator 4 könnte beispielsweise auch durch zwei (nicht dargestellte) Ringspulen für induktive Füllstandsmessung ersetzt werden, die ausserhalb am Zwischengefäss auf der Höhe des oberen und unteren Schmelzeniveaus angebracht würden. Am Boden des Zwischengefässes 3 beginnt ein Ausgussrohr 5 und endet etwas über der Höhe des maximalen Füllniveaus 11 im Zwischengefäss 3·

Das Vorratsgefäss 1 ist mit einer Abdeckung 6, in die eine Druckgassteuerleitung 7 führt, luftdicht verschliessbar. Die Abdeckung 6 weist eine Einfüllöffnung 8 auf, die mit einem Deckel 9 luftdicht verschlossen werden kann. Das Vorratsgefäss 1 ist mit einer Anzahl, in vorzugsweise senkrechten Bohrungen der Gefässwand stehenden und den Gefässinhalt gleichmässig umgebenden elektrischen Heizstäben 10 beheizbar. Zur Schmelzeniveau-Messung im Vorratsgefäss können verschiedene Messmethoden angewandt werden, wobei sich diejenige mit radioaktiven Strahlenquellen und entsprechenden Empfängern besonders bewährt hat.

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Das Zwischengefäss 3 ist mit einem wegnehmbaren Deckel 13 luftdicht verschliessbar. In das innere des Gefässes 3 münden ausser dem Ueberlaufrohr 2 eine Druckgassteuerleitung 14 und beispielsweise eine Impfmittelzuführleitung 15. Eine Einrichtung zur Impfmittelzuteilung besteht beispielsweise aus einem Vorratsbehälter 16, aus dem das Impfmittel beispielsweise Ferrosilizium, über eine Dosierrinne 17 mit Vibrationsantrieb in die Zuführleitung 15 gebracht wird. Die Leitung 15 besitzt ein Ventil 18, um das Zwischengefäss 3 jeweils nach der Zugabe des Impfmittels gasdicht verschliessen zu können. Die zugeführte Impfmittelmenge ist proportional zur jeweiligen Einschaltdauer der Dosierrinne 17· Das Zwischengefäss 3 ist mit einer Anzahl Heizstäben 19 beheizbar, die vorzugsweise in Bohrungen angebracht sind, welche senkrecht zur gezeigten Schnittfläche, unterhalb des Zwischengefässes 3 und auf der der Ausgussöffnung gegenüberliegenden Seite liegen. Das Ausgussrohr 5 ist ebenfalls mit Heizstäben 20 beheizbar, die vorzugsweise in Bohrungen angebracht sind, welche parallel zur Ausgussachse und im Umfang verteilt sind. In der Druckgassteuerleitung 14 ist vorzugsweise eine Drossel 21 und ein Speicher 22 eingebaut, zur Steuerung der zeitlich zu vergiessenden Menge schmelzflüssigen Metalls.

Das Vorratsgefäss 1 mit dem Ueberlaufrohr 2 sowie das Zwischengefäss 3 mit dem Ausgussrohr 5 sind mit feuerfestem Material ausgekleidet.

Nachstehend wird die Funktion der Einrichtung zum dosierten Abgeben schmelzflüssigen Inhalts beschrieben.

Eine grössere Menge Schmelze kann nach Bedarf durch die Einfüllöffnung 8 in das Vorratsgefäss 1 geschüttet werden.Ist die gewünschte Füllhöhe erreicht, so wird das Vorratsgefäss mit dem Deckel 9 luftdicht verschlossen. Durch Oeffnen des Ventiles 24 und Schliessen des Druckablassventiles 12 in der Steuerleitung

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wird dem Vorratsgefäss 1 Druckgas zugeführt, wodurch über das Rohr 2 Schmelze in das kleinere Zwischengefäss 3 geführt wird. Dabei bleibt im Zwischengefäss 3 der Gasdruck über das geöffnete Druckablassventil 26 auf Atmosphärendruck reduziert. Ist im Zwisengefäss 3 der Niveaustand entsprechend dem vorbestimmtem Giessgewicht für eine Giessform 25 erreicht, so beendet ein mit dem Kondensator 4 gesteuertes Gerät durch Schliessen des Ventiles die Druckgaszufuhr zum Vorratsgefäss und hält den erzeugten Druck konstant, wodurch die Schmelzezufuhr ins Zwischengefäss gestoppt wird.

Eine allfällige Impfmittelzugabe in das Zwischengefäss 3 über die Leitung 15 erfolgt jeweils vor der genannten Ueberleitung aus dem Vorratsgefäss 1, damit durch den Füllvorgang ein gutes Durchmischen von Schmelze und Impfmittel erreicht wird.

Um die im Zwischengefäss 3 bereitgestellte Schmelze in die Giessform 25 abzugeben, werden die Ventile l8 und 26 geschlossen und Ventil 23 geöffnet, worauf Druckgas über die Leitung 14 in das Zwischengefäss 3 einströmt und die Schmelze durch das Rohr 5 hinausdrückt. Dabei wird die Schmelze im Ueberlaufrohr 2 nur leicht zurückgedrängt, weil der Druck im Vorratsgefäss 1 gehalten wird. Ist das Zwischengefäss 3 bis zu einer vorbestimmten Spiegelhöhe II¹ entleert, so registriert das der Kondensator 4 und löst die Schliessung des Ventiles 23 aus. Damit ist der Dosiervorgang beendet, und das Druckgas kann durch Oeffnen des Ventiles 26 aus dem Zwischengefäss 3 ins Freie abströmen oder in einen (nicht dargestellten) Hauptspeicher zurückfliessen.

Herrscht im Zwischengefäss 3 wieder Atmosphärendruck, so kann ein neuer Takt beginnen, indem eine zum dosierten Abgeben bestimmte Menge vom Vorratsgefäss 1 mittels weiterer Gasdruckerhöhung in das Zwischengefäss 3 gebracht wird.

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Pig. 2 zeigt einen für das Abgiessen von Formen 25 bevorzugten zeitlichen Verlauf der vergossenen Eisenmenge, wobei die Abszisse X die Zeit und die Ordinate Y die Durchflussmenge darstellt. Die schraffierte Fläche entspricht der jeweils im Zwischengefäss 3 dosiert bereitgestellten, pro Takt abgegossenen Gesamtmenge. Der gezeigte variable Verlauf der Durchflussmenge wird durch entsprechende Steuerung des Druckgases in der Leitung 14 erreicht: Nach Oeffnen des Steuerventiles 23 wird durch plötzliches Abgeben des in einem Speicher 22 gespeicherten Gases unter gleichzeitigem Nachfliessen einer durch eine Drossel 21 zusätzlichen steuerbaren Gasmenge der Druck im Zwischengefäss 3 erhöht. Wie das Diagramm des resultierenden Kurvenverlaufs (Fig. 2) zeigt, wird anfänglich eine grössere Durchflussmenge zum raschen Füllen des Eingusssystems der Form 25 vergossen, während anschliessend lediglich der Giesstümpel (Trichter) der Form voll gehalten werden soll, bis der Formhohlraum gefüllt ist. Als Druckgas kann entweder Druckluft oder ein Inertgas, z.B. Stickstoff oder Argon, zur Vermeidung der Oxydation an der Oberfläche der Schmelze verwendet werden.

Die mit dieser Einrichtung erreichten Vorteile können wie folgt umschrieben werden:

Durch das Abgeben von schmelzflüssigem Inhalt aus eLnem kleineren Zwischengefäss 3 kann die Genauigkeit der Dosierung und die Abgabegeschwindigkeit bzw. Taktfolge stark erhöht und die Dynamik des Giessvorganges verbessert werden, da nur kleine Mengen zu beschleunigen sind.

Da die Einrichtung als eine durchgehend geschlossene Einheit mit optimalen Beheizungsmöglichkeiten ausgelegt ist, können beispieL';--weise auch magnesiumbehandelte Gusseisensorten für Kugelgraphit-Ausscheidung bei minimalein Magnesiumabbrand und Teir.peraturver- lust während langer Zeit gehalten werden.

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Mit der Möglichkeit, Impfmittel kurz vor dem Vergiessen beigeben zu können, kann der sog. Impfabklingeffekt möglichst klein gehalten, d.h. eine gute und gleichbleibende Impfwirkung erzielt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Druckgasbetriebene Einrichtung zum dosierten Abgeben schmelzflüssigen Inhalts aus einem dichten und beheizten Vorratsgefäss mit Ueberlaufrohr, dadurch gekennzeichnet, dass das Ueberlaufrohr (2) in ein dichtes Zwischengefäss (5) mündet, welches mit einer Messeinrichtung (4) für die im Zwischengefäss befindliche Füllmenge versehen ist und aus dem ein ansteigendes Ausgussrohr (5) führt, wobei beide Gefässe (1, 5) mit einzeln steuerbaren Gasdruckleitungen (7, I²O und Druckablasseinrichtungen (24, 26) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Zwischengefäss (5) führende Gasdruckleitung (14) Steuermittel zur Beeinflussung des zeitlichen Verlaufs der Metall-Abgabe über das Ausgussrohr (20) enthält.

3» Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuermittel eine Drossel (21) in der Druckleitung (14) eingebaut ist, die mit einem Speicher (22) verbunden ist und von welchem die Druckleitung (14) über ein Ventil (25) zum Zwischengefäss (3) führt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messeinrichtung für die Füllmenge im Zwischengefäss (j5) ein Kondensator (4) dient, der in den Seitenwänden eingebaut ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, als Messeinrichtung für die Füllmenge Ringspulen im Mantel oder ausserhalb des Zwischengefässes (j5) angebracht sind.

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6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgussrohr (5) vom Boden des Zwischengefässes (3) ausgeht und bis über die Höhe des maximalen Füllniveaus (11) in demselben reicht.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischengefäss (5) mit einer Dosiervorrichtung zur Zugabe eines Impfmittels versehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung aus einem Vorratsbehälter (l6) und
einer anschliessenden Dosierrinne (17) besteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ueberlaufrohr (2) und/oder das Zwischengefäss (3) und/ oder das Ausgussrohr (5) beheizbar, insbesondere elektrisch beheizbar sind.

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT

19.Febr.1975

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