DE2631015C3 - Automatische MetallschmelzengieSanlage - Google Patents
Automatische MetallschmelzengieSanlageInfo
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- B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Metallschmelzengießanlage der im Oberbegriff des
Patantanspruchs 1 vorausgesetzten Art, deren Gießpfanne automatisch einen geeigneten Metallschmelzen-
» Strömungsdurchsatz in jede Form verschiedener Typen
zu gießen vermag. Allgemeiner ist die Erfindung in Fällen anwendbar, wo es erforderlich ist, automatisch
irgendeine Flüssigkeit in verschiedenen Mengen in Gefäße verschiedener Abmessungen zu gießen.
Die gegenwärtige Praxis in der Metallgießereiindustrie besteht z. B. darin, eine Gießpfanne mit einem
Mechanismus zum Kippen der Gießpfanne über einen bestimmten Winkel zu allen Zeiten vorzusehen, so daß
sich die Gießpfanne kippen läßt, um Metallschmelze in
Vt die Hohlräume von Formen einzuführen, die längs der
Gießlinie zugefördert werden. So war es, wenn Formen verschiedener Hohlraumabmessungen, die an sich
verschiedene Gießströmungsdurchsätze erfordern, längs der Gießlinie herangeführt werden, üblich, den
v> Kippwinkel der Gießpfanne vorher derart zu wählen, daß der Mechanismus auf einen Gießpfannenkippwinkel
eingestellt wird, der für den Formhohlraum der größten Abmessung geeignet ist Als Ergebnis wurde
ein großer Gießströmungsdurchsatz an Metallschmelze
ν*, bisher auch einem Formhohlraum zugeführt, der einen
geringen Gießströmungsdurchsatz an Metallschmelze erfordert Weiter war es, da die Stellung der
Ausgußöffnung einer Gießpfanne in Abhängigkeit von deren Kippwinkel schwanken kann, bisher erforderlich,
die Größe eines Eingußtrichters am Kopf des Eingusses oder Speisers (einschließlich eines Gießbeckens, das die
gegossene Metallschmelze zwecks Entfernung von Schlacke und anderen Fremteilchen davon aufnimmt
und zeitweilig sammelt) mehr als nötig zu vergrößern.
μ Diese Faktoren waren verantwortlich für die niedrige
Ausbeute der Gußstücke. Die Temperatur der in den Eingußtrichter gegossenen und darin gesammeilen
Metallschmelze wird mit der Zeit niedriger. So
verursachte eine Steigerung der Abmessung des Eingußtrichters bisher eine Verschlechterung der
Qualität der hergestellten Gußstücke.
Es ist andererseits auch eine Metallschmelzengießanlage
der eingangs vorausgesetzten Art (DE-PS
12 42809) bekannt, bei der der Nebentümpel mittels
eines Verbindungskanals aber eine Oberlaufrinne mit
dem eigentlichen Eingußtrichter verbunden ist und erst beim Ende de? Gießvorganges mit Schmelze gefallt
wird, so daß die Fotozelle [ediglich das Ende des
Gießvorganges erfassen und daraufhin das Zurückschwenken der Gießpfanne steuern kann. Auch bei
dieser Gießanlage erfolgt also keine Anpassung des Gießströmungsdurchsatzes an verschieden große
Formhohlräume, so daß der Gießströmungsdurchsatz nicht in optimaler Höhe einstellbar ist
Weiter ist eine Gießpfannenkippvorrichtung bekannt (DE-PS 2 46 304), bei der die Gießschnauze unabhängig
vom KJppwinkel der Pfanne mittels eines Hebelmechanismus
stets an der gleichen Stelle gehalten wird.
Andererseits ist eine Anordnung zum automatischen Einregeln des Badspiegels einer Metallschmeli^ in einer
offenen Stranggießkokille mittels einer seitlich oberhalb
der Stranggießkokille angeordneten Fotozelle bekannt (DE-AS 14 58181), die jedoch zur Steuerung der
Verschlußorgane einer zugehörigen Gießpfanne nur dann in Funktion tritt, wenn der Badspiegel zu hoch
steigt
Ferner ist eine Vorrichtung zum selbsttätigen Abfüllen schmelzflüssiger Metalle aus einem kippbaren jo
Tiegel in offene Formen bekannt (DE-AS 12 35 520), die
zwei Fotozellen verwendet, nämlich eine auf den fallenden Gießstrahl gerichtete Fotozelle, die eine
Verlangsamung des Kippens steuert, und eine auf die Formwandung gerichtete Fotozelle, die den Rücklauf j5
der Kippbewegung einleitet
Außerdem ist eine Einrichtung zum Abgießen von Formen bekannt (DE-AS 10 64 206), die einen Hebelmechanismus
zum dauernden Halten der Gießöffnung an einer bestimmten Stelle und eine Wiegeeinrichtung zur
Steuerung der bestimmten zu vergießenden Metalhnenge aufweist
Auf Basis von Wiegemeßwerten arbeitet auch eine andere Vorrichtung zur Verteilung von flüssigem Metall
(DE-OS 21 01244) mit einer Regeleinrichtung zur v,
Steuerung der Kippbewegung eines Konverters.
Schließlich ist noch eine Vorrichtung zum Gießen von Formaten in offenen Formen bekannt (DE-PS
13 00 207), die außer Formstandort-Erfassungsmitteln,
einem hydraulisch betätigten Gießpfannen-Kippmechanismus
mit zugehörigem Kippwinkeldetektor und einer Steuereinrichtung zur Betätigung und Steuerung des
Kippmechanismus eine Fotozelle zum Erfassen des in der offenen Form nach und nach steigenden Schmelzenspiegels
zur Überwachung des Zeitpunktes des Gießbeginns und des Gießendes aufweist, wobei mit im
wesentlichen konstantem Gießströmungsdurchsatz gearbeitet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Metallschmelzengießanlage der eingangs bo
genannten Art derart zu verbessern, daß sie sich zum
Gießen mit dem optimalen Gießströmungsdurchsatz in jede geschlossene Form auch dann eignet, wenn
Formen verschiedener Typen, die unterschiedliche Gießströmungsdurchsätze zu ihren Hohlräumen erfor- .<
>1 dem, längs der Gießstrecke zugeführt werden, um die Ausbeute und die Qual.Ut der erzeugten Gußstücke
verbessern zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Durch die dauernde Füllung des Nebentümpels mit Schmelze während des Gießens ist eine ständige, nicht
durch Gießwirbel gestörte Erfassung des Schmelzenspiegels möglich, so daß eine laufende Steuerung des
Kippwinkels der Gießpfanne in dem Sinn erfolgen kann,
daß der Schmelzenspiegel während des ganzen Gießvorganges im Eingußtrichter automatisch konstant
gehalten wird und der Gießströmungsdurchsatz optimal ist
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert
Darin zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der automatischen
Metallschmelzengießanlage,
Fig.2 eine Schnittansicht zur V:ranschaulichung
einer Ausführungsform des Metalischmelzenspiege!-
Detektors,
Fig.3 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung
einer anderen Ausführungsform des Metallschmelzenspiegel-Detektors,
F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Zusatzeinrichtung zum Bewegen der
Gießpfanne in horizontaler Richtung,
Fig.5 eine schematische Darstellung einer anderen
Ausführungsform der Einrichtung zum Bewegen der Gießpfanne in horizontaler Richtung,
F i g. 6 eine Aufsicht und eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Eingußtrichters,
Fig.7 eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsart des Eingußtrichters,
Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung
zwischen der Höhe des Metallschmelzenspiegeh und dem Durchmesser der Oberfläche der Metallschmelze
des Nebentümpels nach F i g. 7,
Flg.9 eine Darstellung zur Erklärung des Lichtaufnahmebereichs
des Metallschmelzenspiegel-Detektors,
F i g. 10 eine Aufsicht und eine Schnittdarstellung zur
Veranschaulichung des Betriebs zum Erfassen des Metallschmelzenspiegels unter Verwendung des in
F i g. 7 dargestellten Nebentümpels,
F i g. 11 eine andere Aufsicht zur Erklärung des Lichtaufnahmebereichs des Metallschmelzenspiegel-Detektors,
F ig. 12 eine schema tische Darstellung der automatischen Metallschmelzengießanlage nach einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
F i p, 13 ein Diagramm zur Darstellung des Gießströmungsdurchsatzes
der in eine Form gegossenen Metallschmelze in Abhängigkeit von der Zeit
Fig. 1 zeigt schematisch die automatische MetallschmelzengießanJage
nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, jedoch noch ohne den Nebentümpel, der
erst anhand der F i 4.6 -11 näher erläutert wird. Gemäß
der Darstellung ist eine Gießpfanne 1, die von einer rotierbaren Welle 3 gehalten wird, zum Kippen durch
die Teleskopbewegung eines Kolbens 2 eingerichtet Wenn sich die Gießpfanne 1 in der Kippbewegung
bewegt, wird ihre Ausgußöffnung an einem festen Drehpunkt 4 abgestützt Eine Form 5, die einen
Eingußtrichter 6 und einen Eingußkanal oder Speiser 7 aufweist, ist in der Richtung des Pfeiles beförderbar. Ein
Markierungsdetektor 8 dient zur Identifizierung bzw.
Erfassung einer oben auf der Form angebrachten Markierung 9, wenn diese Markierung 9 einen
geeigneten Standort erreicht hat Ein Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 ist zum Erfassen des Metallschmelzenspiegels
im Eingußtrichter 6 vorgesehen.
Eine Steuereinrichtung 11, in der ein Datenspeicher
montiert ist, steht mit einem Hilfsventil 12 derart in Verbindung, daß sie das öffnen und Schließen des
letzteren steuert Der Kolben 2 und das Hilfsventil 12 stellen einen Gießpfannen-Kippmechanismus 13 dar.
Ein Gießßfannenkippwinkel-Detektor 14, der an der
drehbaren Welle 3 oder einem (nicht dargestellten) Träger montiert ist, dient zum Erfassen des Kippwinkels
der Gießpfanne 1. Signale vom Markierungsdetektor 8, vom Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 und vom
Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14 werden in die Steuereinrichtung 11 eingegeben, während das Hilfsventil
12 Drucköl von einer Druckölquelle 15 zum Kolben 2 durchläßt.
Der Betrieb der gemäß vorstehender Beschreibung aufgebauten Anlage soll nun erläutert werden. Zunächst
werden die Formstandort-Erfassungsmittel (die auch als Eingußtrichterlage- Erfassungsmittel bezeichnet werden
können) betriebsbereit gemacht. Im einzelnen stellt, wenn die Form 5 einen geeigneten Standort erreicht hat,
der Markierungsdetektor 8 die Markierung, z. B. den Reflektor 9 fest und erfaßt somit, daß sich die Form 5 am
geeigneten Standort befindet. Der Markierungsdetektor 8 erzeugt so ein Signal, das der Steuereinrichtung 11
als Eingang zugeführt wird. Auf das Erhalten dieses Signals hin liefert die Steuereinrichtung U ein Signal an
das Hilfsventil 12, zwecks Kippens der Gießpfanne 1, so daß das Hilfsventil 12 Drucköl zum Kolben 2 durchläßt,
dieser eine Teleskopbewegung ausführt, und so die Gießpfanne 1 gekippt wird. Daher wird Metallschmelze
in den Eingußtrichter 6 gegossen. Der Metallschmelzenspiegel im Eingußtrichter 6 wird vom Metallschmelzenspiegel-Detektor
10 erfaßt. Wenn der Metallschmelzenspiegel höher als ein bestimmtes Niveau wird, erreicht
ein Signal die Steuereinrichtung 11 und das Hilfsventil
12, so daß das Hilfsventil 12 derart betätigt wird, daß sich die Menge des dem Kolben 2 zugeführten Drucköls
vermindert Umgekehrt wird, wenn der Metallschmelzenspiegel niedriger als das bestimmte Niveau ist, das
Hilfsventil 12 in der Weise betätigt daß der Kippwinkel der Gießpfanne 1 durch Zuführen einer erhöhten
Menge an Drucköl zum Kolben 2 gesteigert wird. So läßt sich der Metallschmelzenspiegel im Eingußtrichter
6 zu allen Zeiten auf einem optimalen Niveau halten.
Bei Vollendung des Gießens der Metallschmelze wird die Gießpfanne 1 in ihre ursprüngliche Kippstellung
zurückgebracht und die Form 5 wird (vorwärts) in der
Richtung des Pfeiles weiterbefördert Der Winkel, um den die Gießpfanne 1 gekippt war, als das Vergießen der
Metallschmelze beendet wurde, wird im Datenspeicher der Steuereinrichtung 11 gespeichert So wird, wenn die
Metallschmelze in die nächstfolgende Form gegossen wird, die Gießpfanne schnell bis zu dem Kippwinkel
gekippt, bei dem der vorhergehende Gießvorgang abgeschlossen wurde, und anschließend wird ein
weiteres Kippen der Gießpfanne 1 in der Weise gesteuert, daß die Kippbewegung mit geeigneter
Geschwindigkeit erfolgt
Die Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel sollen nun im einzelnen anhand der F i g. 2 erläutert werden.
Gemäß der Darstellung ist der Metallschmelzenspiegel-Detektor
10 direkt fiber dem Eingußtrichter 6 angeordnet dessen Form konisch ist Es sind zwei
Metallschmelzenspiegelniveaus festgesetzt: Das eine ist ein unteres Niveau LS das andere ein höheres Niveau
HS. Der Metallschmelzenspiegel-Detektor «0 hat eine LichtaufnahmeoberfUche mit einer erheblichen Abmessung,
die einen photoelektrischen Strom eines Wertes erzeugt, der der Lichteinfallsfläche auf der Lichtaufnah
meolierfläche proportional ist So durchläuft die Lichteinfallsfläche auf der Lichtaufnahmeoberfläche des
Metallschmelzen-Detektors 10 Änderungen entspre
ίο chend den Änderungen des Lichtvolumens, das von der
Metallschmelze im EinguOtrichter ausgeht, wenn sich der Metallschmelzenspiegel vom unteren Niveau LS
zum höheren Niveau HS ändert. Dies verursacht entsprechende Änderungen im Wert des von der
ii Lichtaufnahmeoberfläche des Detektors 10 erzeugten
photoelektrischen Stroms. Es ist so möglich, den Metallschmelzenspiegel auf Basis des Wertes des von
der Lichtaufnahmeoberfläche des Detektors 10 erzeugten piiOiGCiCmriSCifCM oiiOimS ZU Ci laSSCn.
Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsart der Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel,
bei der der Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 schräg über dem Eingußtrichter 16 angeordnet ist Der Eingußtrichter ist hier in
Vertikalquerschnittsform quadratisch, wobei seine
r, Wände vertikal angeordnet sind. Im Eingußtrichter 16 gibt es nach der Darstellung zwei bestimmte Metallschmelzenspiegelniveaus,
d. h. ein unteres Niveau LS und ein höheres Niveau HS. Der Metallschmelzenspiegel
im Eingußtrichter 16 läßt sich auch hier auf der Basis
jo des Wertes des photoelektrischen Stroms bestimmen,
der in Abhängigkei! von der Lichtquerschnittsfläche schwanken kann, die von der Metallschmelze ausgeht,
die sich zwischen dem unteren Niveau LS oder dem oberen Niveau HS und einem Bezugsniveau SSbefindet.
r> Bei den Formstandort-Erfassungsmitteln kann die
oben auf der Form 5 angebrachte Markierung 9 festgestellt werden, wenn die Markierung ein Gegenstand
ist der viel heller als die Oberfläche der Form 5 ist. Beispielsweise kann die Markierung 9 ein Reflektor sein,
der auf der Form 5 in der Weise montiert ist, daß das vom Reflektor reflektierte Licht auf den Markierungsdetektor 8 einfällt während die Form 5 längs der
Gießlinie befördert wird. Wenn ein Mittel vorgesehen ist wodurch der auf der Form montierte Reflektor nach
4; Eingießen der Metallschmelze in eine nicht betriebsfähige
Lage gebracht werden kann, ist es möglich, ohne weiteres solche Formen, die bereits mit Metallschmelze
gefüllt sind, von solchen Formen zu unterscheiden, in die noch keine Metallschmelze gegossen wurde. Daneben
-,0 ist es möglich, einen Siebeinsatz zu verwenden, der in
jeden Eingußtrichter eingesetzt wird. Der Siebei. iatz
besteht aus einem Werkstoff, der viel heller als die Oberfläche der Form ist, so daß praktisch nur das vom
Siebeinsatz reflektierte licht auf den Markierungsdetektor 8 einfällt Durch Anwendung irgendeines dieser
passenden Standort zu erfassen und dann das Anhalten der Form an diesem Standort zu bewirken.
des Strahls der gegossenen Metallschmelze vorwärts (oder weiter von der Gießpfanne 1 weg) verschiebt
vorgeschlagen, eine in Fig.4 dargestellte Einrichtung
zur Rückwärtsbewegung der Gießpfanne 1 zu verwenden,
wenn Dir Kippwinkel steigt Mit Hilfe der
Verwendung dieser Gießpfannenbewegungseinrichtung
ist es möglich, die Metallschmelze stets gezielt in den EinguBtrichter 6 zu gießen und damit die Abmessung
des Eingußtrichters 6 verringern zu können. Im einzelnen umfaßt die in F i g. 4 dargestellte Gießpfannenbewegungseinrichtung
einen Wagen 19, auf den die Gießpfanne gesetzt ist Der Gießpfannenkippwinkel-Detektor
14 ist an der drehbaren Welle 3 der Gießpfd*-ne 1 montiert und erzeugt Signale, die, wie
erwähnt, den Kippwinkeln der Gießpfanne 1 entsprechen.
Die Gießpfannenbewegungseinrichtung weist weiter einen Kompensationskolben 20 auf, der durch
seine Teleskopbewegung zum Bewegen der Gießpfanne 1 in Horizontalrichtung dient. Ein Hilfsventil 21 ist in
einer Leitung montiert, die den Kompensationskolben 20 mit einer Druckölquelle 22 verbindet Ein Horizontal- 1 >
bewegungs-Steuergerät 23 ist zwischen dem Gießpfannenkippwinkel-Detektor
14 und dem Hilfsventil 21 eingeschaltet und steuert das öffnen oder Schließen des
Hüfsvsntüs 2! bei Empfang von Signalen vom
Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14.
Die vorstehend beschriebene, in Fig.4 dargestellte
Gießpfannenbewegungseinrichtung arbeitet folgendermaßen: Man läßt die Gießpfanne 1 während eines
Metallschmelzengießvorgangs kippen, und ihr Kippwinkel wird vom Gießpfannenkippwinkel-Detektor 14 y,
erfaßt. Das Ergebnis wird dem Horizontalbewegungs-Steuergerät 23 zugeführt, das das Hilfsventil 21
entweder öffnet oder schließt Das Drucköl wird von der Druckölquelle 22 durch das Hilfsventil 21 in seiner
offenen Stellung dem Kompensationskolben 20 züge- w
führt C ;es bewirkt eine Bewegung des die Gießpfanne 1 tragenden Wagens 19 in der Weise, daß die Gießpfanne
1 horizontal zu einer bestimmten Stelle verschoben wird, so daß der erfaßte Kippwinkel der Gießpfanne 1
horizontal kompensiert wird. r,
F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsart der Einrichtung zur Horizontalbewegung der Gießpfanne 1. Die in
Fig.4 dargestellte Gießpfanne 1 läßt man durch die
Teleskopbewegung des Kolbens 2 kippen. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 wird eine kübelartige
Gießpfanne 24 verwendet, und der auf das Innere der Gießpfanne 24 von einer pneumatischen Druckquelle 25
einwirkende Druck wird mittels eines pneumatischen Druckhilfsventils 26 justiert Die örtliche Lage des
Strahls der gegossenen Metallschmelze, die in Abhän- 4-,
gigkeit von dem auf das Innere der Gießpfanne 24 einwirkenden Druck variieren kann, wird erfaßt und ein
hydraulisches Druckhilfsventil 28 wird durch ein Horizontalbewegungs-Steuergerät 27 in der Weise
betätigt daß ein Kompensationskolben 30 durch 3η
Zuführen von Drucköl von einer Druckölquelle 29 in Bewegung gesetzt wird, wodurch die Gießpfanne 24
horizontal zur korrigierten Stellung bewegt werden kann. Das pneumatische Druckhilfsventil 26 wird durch
ein Gießströmungsdurchsatz-Steuergerät 31 geöffnet oder geschlossen, nachdem der Metallschmelzenspiegel
im Eingußtrichter durch den Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 erfaßt ist
F i g. 6(a) und F i g. 6(b) zeigen eine erfindungsgemäß zu verwendende Eingußtrichteranordnung, die im bO
wesentlichen aus einem eigentlichen Eingußtrichter und einem Nebentümpel zur Erleichterung der Erfassung
des Metallschmelzenspiegels besteht F i g. 6(a) ist eine Aufsicht der Eingußtrichteranordnung, während
F i g. 6(b) einen Vertikalschnitt dieser Anordnung zeigt Wie man erkennt, umfaßt die Etngußtrichieranordnung
32 den Eingußtrichter 33 und den Nebentümpel 34, der nahe bei dem Eingußtrichter 33 angeordnet ist, wobei
sowohl der Eingußtrichter als auch der NebentUmpel von konischer Form sind. Der Eingußtrichter 33 und der
NebentOmpel 34 sind untereinander wenigstens an ihren Bodenteilen durch einen Verbindungskanal 35 einer
Breite verbunden, die geringer als der größte Durchmesserteil entweder des Eingußtrichters 33 oder des
Nebentümpels 34 ist
Wenn Metallschmelze in den Eingußtrichter 33 gegossen wird, läuft Metalischmelze durch den Speiser 7
in den Hohlraum der Form 5 und fließt gleichzeitig durch den Verbindungskanal 35 in den NebentOmpel 34.
Da ständig Metallschmelze gegossen wird, ist die Oberfläche der Metallschmelze im Eingußtrichter 33
dauernd aufgerührt und gestört, doch ist die Oberfläche der Metallschmelze im Nebentümpel 34 nicht bewegt
und bleibt praktisch ungestört Fluktuationen des Metallschmelzenspiegels im Eingußtrichter 33 bewirken,
daß der Metallschmelzenspiegel im Nebentümpel 34 in gleicher Weise fiukiuierL So isi es durch
Überwachen des Metallschmelzenspiegels im Nebentümpel 34 möglich, dem Hohlraum jeder Form einen
geeigneten Gießströmungsdurchsatz von Metallschmelze zuzuführen.
Im einzelnen zeigt sich eine Fluktuation des Metallschmelzenspiegels als Vergrößerung oder Verkleinerung
der Abmessung der Oberfläche der Metallschmelze. Wenn sich eine geringe Menge von
Metallschmelze im Eingußtrichter 33 befindet ist ihr Spiegel am unteren Niveau 33L,- wenn sich eine große
Menge von Metallschmelze darin befindet ist ihr Spiegel am oberen Niveau 33//. Das untere Niveau 33Z.
und das höhere Niveau 33// entsprechen einem unteren Niveau 34L bzw. einem höheren Niveau 34// im
Nebentümpel 34. Falls die Form 5 z. B. eine Sendeform Sandform ist erscheint die Metallschmelze im Nebentümpel
34 sehr hell im Gegensatz zur Formoberfläche, wenn man sie von oben betrachtet So zeigt sich ein
Anstieg oder ein Absinken des Metallschmelzenspiegels als Vergrößerung oder Verkleinerung der Flächenabmessung
der Oberfläche der Metallschmelze im Nebentümpel 34.
Durch wirksames Ausnutzen der Wand des konischen Nebentümpels ist es möglich, den Metallschmelzenspiegel
mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu erfassen. Insbesondere wird der Nebentümpel 36 so aufgebaut,
daß die schräge Wand des im wesentlichen konischen Nebentümpels in mehrere Wandteile mit verschiedenen
Neigungsgraden, nämlich einen unteren, einen mittleren und einen oberen Wandteil unterteilt ist, wie F i g. 7
zeigt Der untere Wandteil ist mit A, der mittlere Wandteil mit B und der obere Wandteil mit C
bezeichnet, und diese drei Teile weisen untereinander verschiedene Neigungsgrade auf. Die Niveaus größten
Durchmessers der Wandteile A, Bund Cverschiedener
Neigungsgrade sind mit a, b und c bezeichnet Der
mittlere Wandteil B ist weniger steil als der untere Wandteil A und der obere Wandteil C geneigt Da der
mittlere Wandteil B schwächer als die übrigen Wandteile geneigt ist, bewirkt eine geringe Änderung
des Metallschmelzenspiegels hier eine relativ große Änderung des Durchmessers der Oberfläche der
Metallschmelze im mittleren Wandteil R
Diese Tatsache soll anhand von Fig.8 erläutert
werden, in der die Metallschmelzenspiegel längs der Horizontalachse gegen die Durchmesser der Metallschmeizenoberiiäche
im Nebentümpel aufgetragen sind. Im Fall des in Fig.6 dargestellten Nebentümpels 34
ändert sich, wenn sich der MetallschmelzensDieeel von
HA 'bis /Λ'ändert, der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche
nur von a'bis b'(gestrichelt dargestellt). Im Fall des Nebentümpels 36 nach F i g. 7 ändert sich
dagegen der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche hierfür von a bis b (mit ausgezogenen Linien
dargestellt). Die Neigungen oder Abhänge lassen sich wie folgt ausdrücken:
b' - α' b - α
Hb' - Ha' Hh- Ha
10
Man sieht, daß bei gleichen Niveauänderungen des Metallschmelzenspiegels der Nebentümpel nach F i g. 7
eine größere Änderung im Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche als der Nebentümpel nach F i g. 6 π
ergibt
Wenn ein Gießvorgang unter solchen Umständen durchgeführt wird, daß von Zeit zu Zeit Änderungen der
auftreten, läßt sich der Metallschmelzenspiegel mit .'«
erhöhter Genauigkeit messen, indem man die Lichtaufnahmeoberfläche des Metallschmelzenspiegel-Detektors
entsprechend Fig.9 aufbaut Wie in Fig.9 dargestellt ist, weist ein Lichtaufnahmebereich 37 eine
Vielzahl von in einer primären Ebene angeordneten Lichtaufnahmeelementen 40 auf. Der Metallschmelzenspiegel
wird durch die Flächenabmessung der Metallschmelzenoberfläche angezeigt So hat, wenn der
Metallschmelzenspiegel hoch ist, der Lichtaufnahmebereich eine große wirksame Fläche A; wenn der w
Metallschmelzenspiegel niedrig ist, hat der Lichtaufnahmebereich eine kleine wirksame Fläche B. Die
Abmessung der wirksamen Fläche bestimmt den Wert des elektrischen Stroms, in den die Abmessung der
wirksamen Fläche des Lichtaufnahmeoberflächenbe- π
reichs umgewandelt wird. Und zwar fließt, wenn die wirksame Fläche von großer Abmessung ist, ein Strom
von hoher Stärke. Die Lichtaufnahmeelemente 40 sind in einem schachbrettförmigen Muster in η Reihen und m
Säulen angeordnet, so daß ihre Zahl (η χ m) ist Jedes -to
von (η χ m) Elementen spricht auf die Nichthelligkeit
an. wenn das darauf einfallende I.irhtvnhimpn pin
bestimmtes Niveau überschreitet
Der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche kann mit erhöhter Genauigkeit gemessen werden, 4-,
obwohl eine Fehlausrichtung des Detektors 10 zum Nebentümpel toleriert wird, wenn folgende Schritte
beachtet werden. Die Zahl der Lichtaufnahmeelemente, auf welche Licht eines ein bestimmtes Niveau
überschreitenden Volumens einfällt, von allen den zwischen der ersten Säule und der ersten Reihe und der
ersten Säule und der η-ten Reihe des Lichtaufnahmebereichs 37 angeordneten Lichtaufnahmeelementen wird
von einem Computer berechnet Das Abtasten der Lichtaufnahmeelemente wird wiederholt von der ersten
Säule zur n-ten Säule durchgeführt, und die Zahl der
Lichtaufnahmeelemente jeder Säule, auf welche Licht des das bestimmte Niveau überschreitenden Volumens
einfällt, wird berechnet Die Zahl der Lichtaufnahmeelemente
der Säule, die die größte Zahl von Lichtaufnahmeelementen
aufweist, auf die Licht des bestimmten Lichtvolumens einfällt, wird verwendet um den
Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche zu bestimmen.
Da der Durchmesser der Metallschmelzenoberfläche proportional zum Metallschmelzenspiegel f;
ist, kann man ohne weiteres den Metallschmelzenspiegel durch Messen des Durchmessers der Metallschmelzenoberfläche
bestimmen.
Wenn ein Nebentümpel der in Fig. 10 dargestellten
Form verwendet wird, ist es möglich, die Metallschmelzenspiegel-Erfassungsmittel
zu vereinfachen und weite Toleranzen hinsichtlich der Ausrichtung des Detektors
zum Nebentümpel zuzulassen. Wie dargestellt ist, weist der Nebentümpel 38 eine solche Gestalt auf, daß er im
querliegenden Schnitt rechteckig und im senkrecht geführten Schnitt dreieckig ist Das eine Paar von
gegenüberliegenden Seitenwänden 38a und 386 ist schwach zum Boden geneigt, während das andere Paar
von gegenüberliegenden Seitenwänden 38c und 38c/ steil geneigt (im wesentlichen im gleichen Grad wie ein
Abzug) oder im wesentlichen vertikal angeordnet ist.
Durch diese Anordnung ist es möglich, den Metallschmelzenspiegel als Breite der Metallschmelzenoberfläche
mittels eines Lichtaufnahmebereichs 39 nacii Fig. 11 anzuzeigen. Auch wenn die relativen Lagen des
Lichtaufnahmebereichs 39 und des Nebentümpels 38 derart sind, daß der erstere gegenüber seiner normalen
Lage in der ^-Richtung in eine in der Figur gestrichelt angedeutete Lage versetzt ist kann man die Breite der
Metallschmelzenoberfläche mit hohem Genauigkeitsgrad messen. Eine Verschiebung des Lichtaufnahmebereichs
39 in der K-Richtung läßt sich durch Steigern der Zahl der Lichtaufnahmeelemente des Lichtaufnahmebereichs
39 kompensieren.
Fig. 12 zeigt eine automatische Metallschmelzengießanlage nach einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, womit eine möglichst geringe Schwankung des gewünschten Gießströmungsdurchsatzes der
in die Form gegossenen Metallschmelze ermöglicht wird und die Zeit des Abschlusses des Gusses genau
vorherbestimmbar ist wodurch die Beendigung des Gusses der Metallschmelze zur geeigneten Zeit
ermöglicht wird. Gemäß der Darstellung ist eine Integriersteuereinrichtung 42 zwischen der Steuereinrichtung
11 und dem Hilfsventil 12 eingeschaltet. Der Markierungsdetektor 8 erfaßt an Formen verschiedener
Arten angebrachte Markierungen und liefert durch einen Verstärker 43 der Integriersteuereinrichtung 42
ein Signal, das der erfaßten Markierung er. '.spricht Ein
MAtollc^hmAl^renffiARm^ncrÄn-riÄffttinr AA Af>r in R*»_
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trieb setzbar ist wenn die herangeführte Form 5 an einem bestimmten Standort anhält berechnet einen
integrierten Wert des Gießströmungsdurchsatzes von Metallschmelze und liefert ein entsprechendes Signal an
die Integriersteuereinrichtung 42.
Im Betrieb erfaßt wenn die Form 5 am geeigneten Standort anhält der Markierungsdetektor 8 die an der
Form 5 angebrachte Markierung und liefert der Integriersteuereinrichtung 42 ein Signal. Auf den
Empfang dieses Signals hin steuert die Einrichtung 42 den Kippgrad der Gießpfanne 1 so, daß Metallschmelze
in der folgenden Weise in die Form 5 gegossen werden kann. Zuerst wird die Metallschmelze für einen
Zeitabschnitt fi mit einem Gießströmungsdurchsatz gegossen, der ein idealer Strömungsdurchsatz der in
diese bestimmte Form 5 zu vergießenden Metallschmelze ist wie durch den ersten Teil einer ausgezogenen
Kurve A in F i g. 13 angedeutet ist Man ermittelt einen idealen Gießströmungsdurchsatzverlauf A für jeden
Formtyp. Nach Verstreichen des Zeitabschnitts fi wird
das Gießen der Metallschmelze für einen Zeitabschnitt f durchgeführt, während dessen der Metallschmelzenspiegel
durch den Metallschmelzenspiegel-Detektor 10 so erfaßt wird, daß das Gießen der Metallschmelze
fortgesetzt wird, ohne daß der Gießströmungsdurchsatz der Metallschmelze merklich von dem idealen Gießströ-
mungsdurchsatzverlauf A der Metallschmelze abweicht,
wie durch die gestrichelte Kurve Bangedeutet ist. Wenn
der Metalischmelzengießvolumen-Dctektor 44 erfaßt, daß der integrierte Wert des Metallschmelzengieflströmungsdurchsatzes
eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird das Gießen nach Ablauf der Zeitabschnitte t\ + t
noch für eine Zeitdauer h entsprechend dem vorbestimmten
Muster fortgesetzt, das durch den restlichen Teil der ausgezogenen Linie A angedeutet ist Es
werden besondere Metallschmelzengießmuster für verscniedene Arten von Formen ermittelt und in der
Integriersteuereinrichtung 42 gespeichert
Claims (6)
1. Automatische Metallschmelzengjeßanlage für
horizontal bewegte geschlossene Formen mit einem Eingußtrichter und einem mit diesem Ober eine
Rinne verbundenen Nebentümpel, bestehend aus einer hydraulisch kippbaren Gießpfanne, einem auf
den Nebentümpel gerichteten, aus einer Fotozelle bestehenden Metallschmelzenspiegeldetektor,
Formstandorterfassungsmitteln und einer Steuer- und Regeleinrichtung, die den Gießpfannenkippwinkel
in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Metallschmelzenspiegeldetektors und der Formstandorterfassungsmittel
steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingußtrichter (33) und
der damit durch einen Verbindungskanal (35) verbundene Nebentümpel (34) gleiche Tiefe aufweisen
und während des gesamten Gießvorganges mit Schmelze gefüllt sind, wobei die Höhe des
Schrnelzenspiege'iS im Ncbcntümpcl (34) von der
Fotozelle (10) ständig erfaßt und das von ihr gelieferte Ausgangssignal zur Steuerung des Kippwinkels
der Gießpfanne (1) benutzt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen K.ompensationskolben
(20) aufweist, der der Bewegung der Gießpfanne (1) in horizontaler Richtung dient und mit einem
Hilfsventil (21) verbunden ist, das zum Empfang eines Ausgangssignals eines anderen Steuergerätes
(23) und Bewegen der Gießpfanne (1) Ober eine die Kippbewegung der Gießpfanne kompensierende
Strecke in horizontaler Richtung dient
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fonmiandort- Erfassungsmittel einen an der Form (5) vorgesehenen Reflektor
(9) und einen Markierungsdetektor (8) zum Erfassen der Standorterreichung durch die Form (S) auf der
Basis des vom Reflektor (9) reflektierten Lichtvolumens aufweisen.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschmelzenspiegel-Detektor
(37) einen Lichtaufnahmebereich mit einer Vielzahl von Lichtaufnahmeelementen (40)
aufweist, die in einer Ebene angeordnet sind.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Metallschmeizengießvolumen-Detektor
(44) zum Erfassen des integrierten Wertes des Gießdurchsatzes der gegossenen Metallschmelze
und als Steuereinrichtung eine Integriersteuereinrichtung (42) zum Empfang von Signalen
vom Metallschmelzenspiegel-Detektor (10), von den Formstandort-Erfassungsmitteln (8) über einen Verstärker
(43), vom Metallschmelzengießvolumen-Detektor
(44) und vom Gießpfannenkippwinkel-Deteklor
(14) aufweist und daß die Integriersteuereinrichtung (42) zur Aufgabe von Signalen zur Betätigung
und Steuerung des Gießpfannen-Kippmechanismus (13) derart dient, daß die Metallschmelze für einen
ersten Zeitabschnitt (U) mit einem Gießströmungsdurchsatz gegossen wird, der ein vorab ermittelter
idealer Strömungsdurchsatz (A) der in die jeweilige Form (S) zu vergießenden Metallschmelze ist, daß in
einem anschließenden Zeitabschnitt (t) das Gießen so erfolgt, daß der Metallschmelzenspiegel durch
den Metallschmelzenspiegel-Detektor (10) so erfaßt wird, daß der Gießströmungsdurchsatz dev Metallschmelze
nicht merklich vom idealen Gießströ-
mungsdurchsateverlauf (A) der Metallschmelze
abweicht (Kurve 5), und daß, wenn der Metall·
schmelzengJeßvoIumen-Detektor (44) erfaßt, daß der integrierte Wert des MetaUscbmelzengießströmungsdurchsatzes
eine bestimmte Höhe erreicht hat, das Gießen nach Ablauf der ersten beiden
Zeitabschnitte (t\ + t) noch für eine Zeitdauer (ti)
entsprechend dem Restteil des idealen Strömungsdurchsatzverlaufs ßy fortgesetzt wird.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Integriersteuereinrichtung (42) einer
derartigen Steuerung dient, daß ein zum Zuführen von Drucköl zum Kolben (2) des Gießpfannen-Kippmechanismus
(13) vorgesehenes Hilfsventil (12) entsprechend dem vorbestimmten Gießströmungsdurchsatzverlauf
(A) durch Signale von der Steuereinrichtung (42), dem Verstärker (43) und dem
Metallschmelzengießmengen-Detektor (44} nur für Zeitabschnitte (U, ti) in der Angangs- und der
Endstufe eines Metallschmelzengießvorganges geöffnet und geschlossen wird und daß das Hilfsventil
während eines von den genannten Zeitabschnitten (U, ti) verschiedenen Zeitabschnittes (t) durch
Signale vom Metallschmelzenspiegel-Detektor (10) geöffnet und geschlossen wird.
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8381 | Inventor (new situation) |
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