DE2624435A1

DE2624435A1 - Verfahren zum dosierten vergiessen schmelzfluessiger metalle

Info

Publication number: DE2624435A1
Application number: DE19762624435
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Ing Grad Domres; Gerd Wilhelm Dipl Ing Drees
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1977-12-22
Also published as: DE2624435B2

Description

Verfahren zum dosierten Vergießen schmelzflüssiger metalle.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Vergießen von schmelzflüssigen Metallen aus einem geschlossenen Vergießofen mit Siphoneinguß und -ausguß nach dem Prinzip der Druckgas förderung, bei der ohne Neueinstellung oder Korrektur der Niveauregelung der Ofenkessel sowohl während des Gießvorganges als auch in den Gießpausen über den Eingußsiphon nachgefüllt werden kann.
Bei einem bekannten Verfahren gemäß der DT-AS 2 433 060 wird der Vordruck im Ofengefäß geregelt, wodurch die Schmelze auf ein bestimmtes Niveau unterhalb der Ausgußöffnung gehalten wird. Durch Addition eines Differenzdruckes bzw. sprunghafte Erhöhung auf den Gießdruck wird die Förderung der Schmelze eingeleitet. Während des Vergießens wird entsprechend der abgegebenen Metallmenge der Vordruck ausgeglichen. Durch ein Zeitrelais wird eine zeitliche Änderung des Vordruckes eingestellt. Da die Gießgenauigkeit von einem konstanten Gießniveau abhängig ist, ergeben sich Ungenauigkeiten bei der Dosierung.
Bei einer anderen Ausführung nach der DT-AS 1 508 813 erfolgt ebenfalls eine sprunghafte Änderung von Vordruck auf Gießdruck, wobei jedoch beide Drücke geregelt werden. Durch die Verwendung einer Druckgasleitung, die in die Schmelze eintaucht, besteht jedoch die Gefahr von Schlackenansätzen und Infiltration, wodurch sich eine Änderung der konstant angenommenen Widerstände bzw. Drücke und damit ein unkontrolliertes Gieß- und Bereitschaftsniveau der Schmelze ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einfachen Mitteln durchzuführendes Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung aufzuzeigen, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren überwunden sind und das inbesondere eine genaue Dosierung der Schmelze ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Gießdruck im Ofenkessel und die Gießgeschwindigkeit durch die Ausgußöffnung während des Gießvorganges durch eine Niveauregelung des Badspiegels im Ausgußkanal mittels mindestens einem Kont akt organ und einem el ektr onis ch-pneumat is chen Druckregler kontinuierlich geregelt werden und der Badspiegel im Ausguß nach Beendigung eines Gießvorganges durch eine Sollwertverstellung des elektronisch-pneumatischen Druckreglers auf ein Bereitschaftsniveau unterhalb der Ausgußöffnung, jedoch oberhalb des maximalen Füllstandes im Ofenkessel abgesenlrt werden kann, und die Angießgeschvindigkeit beim Beginn des nächsten Gießvorganges durch eine weitere Sollwertverstellung des elektronisch-pneunatischen Druckreglers nach einer vorgegebenen, nicht sprunghaften Funktion verläuft. Hierdurch wird ein Überschwingen der Schmelze über das Gießniveau im Ausgußkanal verhindert und ein optimales Füllen der Gießform erreicht.
In vorteilhaften Aus gestaltungen des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, daß die Niveauregelung beim Nachfüllen in den Gießpausen vom Gießniveau auf das Bereitschaftsniveau durch Absenken der Kontaktorgane umgeschaltet wird, daß die Gießgeschwindigkeit von Abguß zu Abguß und/oder während des Gießvorganges nach einem Programm durch Verfahren der Kontaktorgane in ihren Sollwerten verändert und nachgeregelt wird, daß die Stellgeschtrindigkeit des Druckreglers entsprechend der Gießgeschwindigkeit elektronisch nachgeftihrt wird, daß der Druckanstieg vom Bereitschafts- auf Gießniveau zu Beginn eines Gießvorganges für die Angießgeschwindigkeit nach einer Rampenfunktion mit einem Anstieg von vorzugsweise 0,1 bis 0,2 bar/sec eingestellt wird, daß zur Niveauregelung des Badspiegels vorzugsweise zwei oder drei Kontaktstifte verwendet werden, die aus schwer oxidierbaren Sintermetallwerkstoffen bestehen und mit einer aufgetragenen feuerfesten Scllutzhaut, vorzugsweise Zirkonoxid oder Aluminiumoxid, versehen sind, und daß als Druckgas 4m Ofenkessel vorzugsweise ein Inertgas venrendet wird, das beispielsweise in einem geschlossenen Kreislauf gefördert und durch Filter aufbereitet wird.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand beiliegender Zeichnung naher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Funktionsschema der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 das elektrische Blockschaltbild der Einrichtung.
Der Vergießofen 3 wird zum Dosieren von schmelzflüssigen Metallen eingesetzt. Die Förderung aus dem Ofengefäß mit Siphoneinguß und -ausguß erfolgt durch die bekannte Druckgasförderung.
Das gasdichte Ofengefäß wird mit Druckgas beaufschlagt, wodurch die Schmelze im Ausgußkanal bis zu den Kontaktstiften 1 angehoben wird und auf diesem Gießniveau durch Regelung des Gießdruckes gehalten wird. Die Gießgeschwindigkeit ergibt sich aus dem Querschnitt der ausgußöffnung und aus der Differenzhöhe zwischen Ausgußöffnung und geregeltem Gießniveau. Eine Änderung der Gießgeschwindigkeit kann erstens durch Anheben des Gießniveaus und zweitens durch Wechseln des Ausgußsteines erfolgen.
Das Anheben der Schmelzeauf das Gießnieveu erfolgt nicht sprunghaft, z.B. durch Addition eines festen Differenzdruckes zum Bereitschaftsdruck, sondern wird durch eine dem Druckregler 12 vorgegebene Funktion mit einem Anlaufwert von 0,1 bis 0,2 bar/sec kontinuierlich eingestellt. Hierdurch wird ein Überschwingen der Schmelze über das geRmschte Gießniveau verhindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der Einrichtung nach Fig. 1 hat den Vorteil, daß der Gießdruck direkt geregelt wird. Durch Abtasten des Badspiegels beim Gießen mittels Elektroden stellt sich eine konstante Gießgeschwindigkeit ein. Die Gießzeit wird durch ein optisches Meßgerät 2 gemessen. Der veränderliche Füllstand im Ofen 3 wird somit durch Änderung des Gießdruckes beim Gießen ausgeglichen.
Die Druckgasversorgung besteht aus einem geschlossenen System.
Der Druckspeicher 4 wird vom Kompressor 5 gefüllt. In dem Zwischenspeicher 6 wird das Gas nach Verlassen des Ofens 3 gesammelt, nachdem es von den Filtern 22 gereinigt worden ist.
Das Ventil 7 ist ein Sicherheitsdruckventil und die Druclschalter 8 signalisieren den Füllstand im Ofen 3 und verhindern ein Überfüllen bzw. zu weites Entleeren. Das Manometer 9 dient zur Anzeige des Gießdruckes für das Bedienungspersonal.
Das Ventil 10 füllt den Behälter 4 mit Gas auf, wenn in dem geschlossaien Drucksystem Beckverluste auftreten. Die Venti].e 11 sind Sicherheitsüberdruckventile für die Behälter 4 und 6.
Die Regelung des Gießdruckes im Ofen 3 übernimmt der Druckregler 12 mit elektrischem Stellro-Lor 13, der nach einem Programm von der Regelelektronik 21 geregelt wird. Um beim Gießbetrieb gleichzeitig den Ofen 3 nachfüllen zu können, wird nach Kontaktgabe der Schmelze am mittleren Kontakt stift 1 das Ventil 14 zeitlich verzögert geöffnet und der GieBdruck über ein Geschlfindigkeitsreglventil 15 abgesenkt, wobei das Ventil 16 geöffnet bleibt. Die Kontaktstifte 1 sind beweglich über Hubzylinder angeordnet, so daß sie nur während der Gießbereitschaft abgesenkt werden, wenn gleichzeitig auch Schmelze in den Ofen 3 nachgefüllt wird. In der übrigen Zeit befinden sich die Stifte 1 in der oberen Position zum Abtasten des Gießniveaus.
Beim Gießen wird Ventil 16 geöffnet und 14, 17 und 18 geschlossen. Nach Beendigung des Gießvorganges wird Ventil 16 geschlossen und Ventil 17 kurzzeitig geöffnet. Gleichzeitig wird der Druckregler 12 über dem Stellmotor 13 entsprechend verstellt.
Nach dem Absetzen der Schmelze auf ein Niveau unterhalb der Ausgußöffnung wird Ventil 16 geöffnet und Ventil 17 geschlossen. Das Ventil 18 entlüftet bei Not bzw. auch bei Ausfall der Steuerspannung den Ofen 3, da es in Ruhestellung geöffnet ist.
Außerdem wird es durch die Druckwächter 8 geöffnet, wenn der minimale Badstand im Ofen 3 erreicht wird. Die Steuerung der Heizung 20 wird von der Schaltanlage 19 übernommen.
Von der Einrichtung nach Figur 1 ist der Aufbau der Regelelektronik 21 anhand des in Figur 2 dargestellten Blockschaltbildes erkennbar.
In Signalumformerstufen 31 1 wird die Lage der Irontaktstifte relativ zum Niveau des Badspiegels erfaßt und verglichen. Über den Eingabeteil 32 werden verschiedene Steuersignale übernommen. Dazu gehören u. a. die Signale "Hand/Automatik", "Abguß Start", "STachfüllen". Ferner wird die von einem optischen Meßgerät 2 erfaßte Dauer des Gießstrahls beim Gießvorgang eingegeben. Alle über 31 und 32 gebildeten Eingabesignale werden in der Steuerelektronik 34 gespeichert und nach einem Programm verarbeitet. Die Steuerelektronik umfaßt Logik-, Funktionsgeber und Reglerbausteine. Sie legen den Ablauf des Gießvorganges fest. Die Dauer des Gießvorganges wird durch eine elektronische Zeitmessung 33 bestimmt. Die Gießzeit wird über Ziffernschalter vorgewählt und mit teuchtziffern angezeigt. Die in der Steuerelektronik gebildeten Befehle werden über die-Ausgabekanäle 35, 36, 37 an die Anlage weitergegeben. Ein Ausgabekanal 35 steuert den Stellmotor 13 zur Festlegung des Sollwertes für den Druckregler 12.
Über den breiten Ausgabekanal 36 werden die Ventile 14, 16, 17 und 18 betätigt. Über den dritten Ausgabekanal 37 werden die Kontaktstifte 1 verfahren.
Eingabesignale und Steuerelektronik werden in der Überwachungseinheit 38 überprüft. Im Störungsfall gibt die Überwachungseinheit entsprechende Fehlermeldungen 39 aus und bringt die Anlage in einen -sicheren Zustand.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum dosierten Vergießen von schmelzflüssigen Metallen aus einen geschlossenen Vergießofen mit Siphoneinguß und -ausguß nach dem Prinzip der Druckgasfördung, bei der ohne Neueinstellung oder Korrektul der Niveauregelung der Ofenkessel sowohl wällrend des Gießvorganges als auch in den Gießpausen über den Eingu5siophon nachgefüllt werden kann, d a d u r c h g e k e n n z e c h e n e t. daß der Gießdruck im Ofenkessel (3) und die Gießgeschwindigkeit durch die Ausgußöffnung während des Gießvorganges durch eine Niveauregelung des Badspiegels im Ausgußkanal mittels mindestens einer Kontakiorgan (1) und einem elelStronisch-pneumatischen Druckregler (12) Kontinuierlich geregelt werden und der Badspiegel im Ausguß nach Beendigung des Gießvorganges durch eine Soliwertverstellung des elektronisch-pneumatischen Druckreglers auf ein Bereitschaftsniveau unterhalb der Ausgußöffnung, jedoch oberhalb des maximalen Füllstandes im Ofenkessel abgesenkt werden kann, und die Angießgeschwindigkeit beim Beginn des nächsten Gießvorganges durch eine weitere 5 ollwertverst wellung des elektr onisch-pneumatischen Druckreglers nach einer vorgegebenen, nicht sprunghaften Funktion verläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauregelung beim Nachfüllen in den Gießpausen vom Gießniveau auf das Bereitschaftsniveau durch Absenken der Kontaktorgane (1) umgeschaltet .wird
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit von Abguß zu Abguß und/oder während des Gießvorganges nach einem Programm durch Verfahren der Kontaktorgane in ihren Sollwerten verändert und nachgeregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgeschwindigkeit des Druckreglers entsprechend der Gießgeschwindigkeit elektronisch nachgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennseichnet, daß der Dnickanstieg vom Bereitschafts-auf Gießniveau zu Beginn eines Gießvorganges für die Angießgeschwindigkeit nach einer Rampenfunktion mit einem Anstieg von vorzugsweise 0,1 bis 0,2 bar/sec eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Niveauregelung des Badspiegels vorzugsweise zwei.

oder drei Kontakt stifte (1) verwendet werden, die aus schwer oxidierbaren Sintermetallwerkstoffen bestehen und mit einer aufgetragenen Schutzhaut, vorzugsweise Zirkonoxid oder Aluminiumoxid, versehen sind.
7 Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas im Ofenkessel vorzugsweise ein Inertgas verwendet wird, das beispielsweise in einem geschlossenen Kreislauf gefördert und durch Filter aufbereitet wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeicimet durch elektronische Kontaktorgane (1) zum Abtasten des Badspiegels in der Ausgußöffnung des Gießofens (5), einem optischen Meßgerät (2) zum Erfassen der Gießzeit, einem elektro-pneumatischen Druckregler (12) zur Regelung des Gießdruckes solrS.e einer Regelelektronik (21) zur Steuerung eines den Druckregler (12) betätigenden Stellmotors (13) sowie zur Betätigung der Ventile (14, 16, 17, 18) und zur Verstellung der Kontaktorgane (1).