DE2624435B2

DE2624435B2 - Verfahren zum dosierten Vergießen schelzflüssiger Metalle

Info

Publication number: DE2624435B2
Application number: DE19762624435
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Ing.(grad.) 4600 Dortmund Domres; Gerd Wilhelm Dipl.-Ing. 4618 Kamen Drees
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE2624435A1

Description

eingestellt wird Die Abtostsonde wird nach Einstellen des Vorniveaus aus der Gießöffnung herausgefahren. Zum Abgießen wird ein konstanter Druck zu dem Vordruck addiert, so daß sich der Gießdruck ergibt. Während des Abgießens wird entsprechend der abgegebenen Metallmenge der Wert für den Vordruck korrigiert. Nach Beendigung des Abgießvorganges wird der Schmelzspiegel durch Verringern des Druckes auf den korrigierten Vordruck auf das gewünschte Vorniveau abgesenkt Eine Oberprüfung des Vorniveaus erfolgt jedoch nicht, so daß nicht sichergestellt ist, ob der Schmelzspiegel den gewünschten Wert des Vorniveaus erreicht Hierdurch ergeben sich dann Ungenauigkeiten bei der Dosierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einfachen Mitteln durchzuführendes Verfahren mit höherer Dosiergenauigkeit der eingangs beschriebenen Gattung aufzuzeigen, wobei die Nachteile der bekannten Verfahren z. B. ein Überschwappen der Schmelze beim Gießanfang oder beim Gußende vermieden werden sollen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß während des Gießvorganges der Gießdruck im Ofenkessel und damit auch die Gießgeschwirrdigkeit durch eine Niveauregelung des Badspiegels im Ausgußkanal mittels mindestens einem Kontaktorgan und einem elektronisch-pneumatischen Druckregler kontinuierlich geregelt werden, und daß nach Beendigung des Gießvorganges der Badspiegel im Ausguß durch eine Sollwertverstellung des elektronisch-pneumatischen Druckreglers auf ein Bereitschaftsniveau unterhalb der Ausgußöffnung, jedoch oberhalb des maximalen Füllstandes im Ofenkessel abgesenkt wird, und daß beim Beginn jedes Gießvorganges die Abgießgeschwindigkeit durch eine Sollwertverstellung des elektronischpneumatischen Druckreglers nach einer vorgegebenen, nicht sprunghaften Funktion verläuft

In vorteilhaften Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein,
daß der Druckanstieg vom Bereitschafts- auf Gießniveau zum beginn eines Gießvorganges für die Angießgeschwindigkeit nach einer Rampenfunktion mit einem Anstieg von 0.1 bis 0,2 bar/sec einges\ellt wird, daß zur Niveauregelung des Badspiegels zwei oder drei Kontaktstifte verwendet werden, die aus schwer oxidierbaren Sintermetallwerkstoffen bestehen und mit einer aufgetragenen Schutzhaut, vorzugsweise Zirkonoxid oder Aluminiumoxid, versehen sind, daß die Gießgeschwindigkeit von Gießvorgang /u Gießvorgang und/oder während des Gießvorganges nach einem Programm, durch Verfahren der Kontakiorgane verändert und nachgeregelt wird, daß der Druckregler entsprechend der Gießgeschwindigkeii elektronisch nachgeführt wird, und daß als Druckgas irn Ofenkessel ein Inertgas verwendet wird, das in einem geschlossenen Kreislauf gefördert und durch Filter aufbereitet wird.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Pig. I ein Funktionsschema der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fi g. 2 das elektrische lilockschalthild der Einrichtung.

Der Vergießofen I vuit¹ /um Dosieren von schmclzi'lussigen Metallen «■'!"geVi/t. Die Förderung aus dem Ofcngefäß mit Siph'^neirV'ilJ und -ausguß erfolgt durch die bekannte Drucklrasfc/Jeruntr. 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 Gießge-■5 schwindigkejt ergibt sich aus dem Querschnitt der Ausgußöffnung und aus der Differenzhöhe zwischen Ausgußöffnung und geregeltem Gießniveau. Eine Änderung der Gießgeschwindigkeii kann erstens durch Anheben des Gießniveaus und zweitens durch Wechsein des Ausgußsteines erfolgen.

Das Anheben der Schmelze auf das Gießniveau 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 Oberschwingen der Schmelze über das gewünschte Gießniveau verhindert.

Das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der Einrich'ung nach Fig. I hat den Vorteil, daß der Gießdruck direkt geregelt wird. Dv, »-h Abtasten des Badspiegels beim Gießen mitteis 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 Ändern; -g des Gießdrucks 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 Ritern gereinigt worden ist. Das Ventil 7 ist ein Sicherheitsdruckventil und die Druckschalter 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 geschlossenen Drucksystem Leckverluste auftreten. Die Ventile 11 sind Sicherheitsüberdruckventile für die Behälter 4 und 6.

Die Regelung des Gießdruckes im Ofen 3 übernimmt der Druckregler 12 mit elektrischem Stellmotor 13, der nacl. 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 Kontaktstift 1 das Ventil 14 zeitlich verzögert geöffnet und der Gießdruck über ein Geschwindigkeitsreglerventil 15 abgesenkt, wobei das Ventil 16 geöffnet bleibt. Die Kontaktstifte 1 sind beweglich über Hubzylinder angeordnet, so daß sie nur

■>o 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.

Bei: ι Gießen wird Ventil 16 geöffnet und 14, Yi und 18 geschlossen. Nach Beendigung des Gießvorganges wird Ventil 16 geschlossen und Ventil 1? kurzzeitig geöffnet. Gleichzeitig wird der Druckregler 12überdem Stellmotor 13 entsprechend verstellt. Nach dem Absetzen der Schmelze auf ein Niveau unterhalb der

w> Ausgußöffnung wild Ventil 16 geöffnet und Ventil 17 geschlossen, Das Ventil 18 entlüftet bei Not bzw. auch bei Ausfall der Slcucrspannung den Ofen J. du es in Ruhestellung geöffnet ist.

Außerdem wird es (lurch 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 F i κ. 1 ist der Aufbau der

Regeleleklronik 21 anhand des in I'ig. 2 dargestellten Blockschaltbildes erkennbar.

In Signaluniformerstufen 31 wird die Lage der Kontaktstifte relativ /um Niveau des Badspiegels erfaßt und verglichen. Über den [-'ingnbcicil 32 werden verschiedene .Steuersignale übernommen. Dazu gehören ii. a. die Signale »Hand/Automatik«. »Abguß Start«, »Nachfüllen«. Ferner wird die von einem optischen Meßgerät 2 erfaßte Dauer des Gießstrahls beim Ciießvorgang eingegeben. Alle über 31 und 32 gebildete Gingabesignale werden in der Steuerelektronik 34 gespeichert und nach einem Programm verarbeitet. Die Steuerclektronik umfaßt Logik-, l'unktionsgeber und Keglerbausteine. Sie legen den Ablauf des Gießvorganges fest. Die Dauer des Gießvorganges wird durch eine elektronische Zeitmessung ii bestimmt. Die Gieß/eil wird über /iffernschaller vorgewählt und mit Leuchtziffern angezeigt. Die in der Stellerelektronik gebildeten Befehle werden über die Ausgabekanäle 35, }6, 37 an die Anlage weitergegeben. Ein Ausgabekanal 35 steuert den Stellmotor I J zur f'estlegung des Sollwertes für den Druckregler 12. Über den zweiten Ausgabekanal 36 werden die Ventile 14, 16, 17 und 18 betätigt. Über den dritten Ausgabekanal 37 werden die Kontaktstifte I verfahren.

Füngabesignale und Steuerelektronik werden in der Überwaehungseinheii 38 überprüft. Im Störungsfall gibt ehe Überwachungscinheil entsprechende l-ehlermeldungen 39 aus und bringt die Anlage in einen sicheren Zustand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum dosierten Vergießen von schmelzflüssigen Metallen aus einem geschlossenen VergieOofen mit Siphoneinguß ur.d -ausguß nach dem Prinzip der Druckgasförderung, 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, dadurch gekennzeichnet, daß während des Gießvorganges der Gießdruck im Ofenkessel (3) und damit auch die Gießgeschwindigkeit durch eine Niveauregelung des Badspiegeis im Ausgußkanal mittels mindestens einem Kontaktorgan (1) und einem elektronischpneumatischen Druckregler (12) kontinuierlich geregelt werden, und daß nach Beendigung des Gießvorganges der Badspiegel im Ausguß durch eine Sollwertverstellung des elektronisch-pneumalischen Druckreglers auf ein Bereitschaftsniveau unterhalb tier Ausgußöffnung, jedoch oberhalb des maximalen Füllstandes im Ofenkessel abgesenkt wird, und daß bei Beginn jedes Gießvorganges die Angießgeschwindigkeit durch eine Sollwertverstellung des elektronisch-pneumatischen Druckreglers nach einer vorgegebenen, nicht sprunghaften Funktion verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanstieg vom Bereitschaftsauf Gießniveau zu Beginn eines Gießvorganges für die Angießgefchwindigkeit nach einer Rampenfunktion mit einem Anstieg von 0,1 bis 0,2bar/sec eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Niveau egelung des Badspiegels zwei oder drei Kontaktstifte (1) verwendet werden, die aus schwer oxidierbaren Sintermetallwerkstoffen bestehen und mit einer aufgetragenen Schutzhaut, vorzugsweise Zirkonoxid oder Aluminiumoxid, versehen sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit von Gießvorgang zu Gießvorgang und/oder während des Gießvorganges nach einem Programm durch Verfahren der Kontaktorgane verändert und nachgeregelt wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler entsprechend der Gießgeschwindigkeit elektronisch nachgeführt wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas im Ofenkessel ein Inertgas verwendet wird, das in einem geschlossenen Kreislauf gefördert und durch Filter aufbereitet wird.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch elektronische Kontaktorgane (I) zum Abtasten des Badspiegels in der Ausgußöffnung des Gießofens (3), einem optischen Meßgerät (2) zum Erfassen der Gießzeit, einem elektroprteumatischen Druckregler (J2) zur Regelung des Gießdruckes sowie 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).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dosierten Vergießen von schmelzflüssigen Metallen aus einem geschlossenen Vergießofen mit Siphoneinguß und -ausguß nach dem Prinzip der Druckgasförderung, bei der ohne Neueinstellung oder Korrektur der Niveauregelung der Ofenkessel während des Gießvorganges als auch in den Gießpausen über den Eingußsiphon nachgefüllt werden kann. Bei den bekannten Verfahren zum Vergießen von

to Metallen mittels Druckgas wird ein Vordruck im Ofen derart geregelt, daß die Schmelze auf einem bestimmten Vorniveau unterhalb der Ausgußöffnung gehalten wird. Durch eine Erhöhung des Druckes im Ofen auf den Gießdruck wird die Schmelze auf das Gießniveau

is gehoben. Das Gießende wird meist bei den bekannten Anordnungen durch ein Zeitschaltwerk eingeleitet, wie z. B. bei einer Anlage gemäß der DE-AS 15 08 813. Bei der aus dieser Auslegeschrift bekannten Vorrichtung ist parallel zum Regler für den Vordruck ein weiterer

M Regler für den Gießdruck angeordnet, der über ein Magnetventil eingeschaltet wird, so daß der Druck sprunghaft auf den Gießdruck ansteigt. Nach der durch den Zeitschalter begrenzten Gießzeit wird von dem Gießdruck auf den Vordruck umgeschaltet

Die DE-OS 17 58 657 zeigt eine andere Vorrichtung zum Vergießen, bei der mittels eines keramischen Schwimmers das Varniveau eingeregelt wird. Bei Einleiten des Gießens wird der Druck in dem Ofen auf den Gießdruck plötzlich erhöht Die Gießzeit wird von

JO einem Zähler, der mittels von der Gießgeschwindigkeit abgeleiteten Signalen beeinflußt wird, dadurch beendet, daß der Gießdruck auf den Vordruck abgesenkt wird. Nach der DE-PS 20 22 989 wird das Vorniveau der Schmelze über Tastelektroden durch Ändern des

J5 Vordruckes im Ofen eingeregelt. Bei Gießbeginn wird ein konstanter Druck zu dem Vordruck addiert, so daß die Schmelze auf das Gießniveau angehoben wird. Nach Ablauf der durch ein Zeitrelais bestimmten Gießzeit wird der Gießdruck abgeschaltet und die Schmelze sinkt auf das Vorniveau zurück.

Auch bei der aus DE-OS 22 54 946 bekannten Anordnung wird die Schmelze im Ofen durch Ändern des Druckes auf ein bestimmtes Vorniveau eingeregelt. Bei dieser Anlage wird aus dem Ofen nicht unmittelbar

«5 in eine Form, sondern in eine Gießpfanne abgegossen, die auf Wiegeelementen gelagert ist. Daher ist ihr Gewicht kontinuierlich erfaßbar, und durch Differenzierung kann die Gießgeschwindigkeit ermittelt werden. Zusätzlich wird über eine Fotozelle die Ausgießöffnung überwacht. Nach Erreichen des gewünschten Gewichts in der Gießpfanne wird der Druck auf den Vordruck abgesenkt und die Schmelze sinkt auf das Vorniveau zurück. .

Auch bei einer Vorrichtung gemäß der DE-OS

« 23 07 846 wird in der Ausgußöffnung durch Druckerhöhung im Ofen ein gewünschtes Vorniveau der Schmelze eingestellt. Der Wert dieses Vordruckes wird in Abhängigkeit von dem Gewicht des Ofens vorgegeben. Die Schmelze wird direkt in die Form abgegossen,

«>⁰ wobei der Gießvorgang von einer Fotozelle überwacht wird, die den Gießvorgang unterbricht, wenn die in der

Form aufsteigende Schmelze einen bestimmten Wert

erreicht hat.

Auch bei einer Anordnung gemiiß der DK-AS

^h5 24 J3 060 wird das Vornivean unter Verwendung einer Abtiistsonde eingeregelt. Beim AbgieUen mehrerer weitgehend gleicher Formen ist es ausreichend, wenn einmal vor Heßinn des ersten Gusses der Vordruck