DE2746799C3 - Vorrichtung zur Steuerung einer Gießpfanne - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung einer GießpfanneInfo
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Description
a) im oberen Bereich des Gießrohrs (5) ist ein Niveaumeßgerät (11) zur direkten Messung des
Schmelzeniveaus (N) im Gießrohr (5) vorhanden, das zwischen den Gießvorgängen aufrechterhalten
wird;
b) das Niveaumeßgerät (11) weist eine mit einem
Wechselstromgenerator (Wa) verbundene Wicklung auf, die um den oberen Teil des Gießrohrs
(5) in der Gießpfanne (1) angeordnet ist und als deren Tauchkolben die in dem Gießrohr
(5) enthaltene Flüssigkeitssäule dient;
c) die Einlaßleitung (17) umfaßt zwei parallele Zweigleitungen (18,19);
d) die erste Zweigleitung (19) weist einen voreingestellten Druckregulierhahn (21) auf, der vom
Niveaumeßgerät (11) in der Weise gesteuert wird, daß er bei einem Schmelzeniveaus unterhalb
des zwischen den Gießvorgängen im Gießrohr (5) aufrechtzuerhaltenden Schmelzeniveaus
(N) geöffnet ist, bei dessen Erreichen jedoch schließt;
e) die zweite Zweigleitung (18) weist einen vom Druckmeßgerät (12) gesteuerten Druckregler
(23) sowie ein Ventil (24) auf, das vom Druckmeßgerät (12) und von einem Zeitsteuerorgan
(25) gesteuert wird, wobei die Steuerung in der Weise erfolgt, daß beim Erreichen des Druckes
PO, der in der Gießpfanne (1) beim Erreichen des zwischen den Gießvorgängen im Gießrohr
(5) aufrechtzuerhaltenden Schmelzeniveaus (N) vorliegt, der Druckregler (23) auf einen Gesamtdruck
ρ = PO= PC
mit PCaIs dem zusätzlichen Gießdruck gestellt
wird und das Ventil (24) geöffnet und vom Zeitsteuerorgan (25) eine vorbestimmte Zeit
(Imp + foMang offengehalten wird;
f) der Gasauslaß besteht aus einer Gasauslaßleitung (13) mit einem Auslaßventil (15), das nach
dem Schließen des Ventils (24) — gesteuert durch das Druckmeßgerät (12) — öffnet und —
gesteuert durch das Niveaumeßgerät (11) — schließt, sobald das Schmelzeniveau im Gießrohr
(5) auf das zwischen den Gießvorgängen aufrechtzuerhaltenden Niveau (N) abgesunken
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung ein Metallrohr (10) aufweist,
das schraubenlinienförmig gewickelt und in ein feuerfestes Material eingesetzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (10) mit einer Kühlwas
serumwälzeinrichtung versehen ist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der FR-OS 22 95 808 bekannt. Gasein- und -auslaß bestehen dabei
ίο aus einem oben in die Gießpfanne ragenden Rohr, das
über ein Ventil entweder mit einer Druckgasquelle für das Antriebsgas (Gaseinlaß) oder mit der Atmosphäre
(Gasauslaß) verbunden wird. An einem Manometer kann der in der Gießpfanne herrschende Druck abgelesen
werden. Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß Höhe und Einwirkungsdauer des aufgebrachten
Druckes je nach der Betätigung des Ventils bei jedem Gießvorgang unterschiedlich sein können. Ferner ist es
nachteilig, daß bei jedem Entlüften der Gießpfanne zur Atmosphäre das Schmelzeniveau im Gießrohr bis auf
das Niveau der übrigen Schmelze in der Gießpfanne absinkt und beim nächsten Gießvorgang wieder bis auf
die Höhe der Blindsandform angehoben werden muß. Das ist zeitraubend und erschwert zusätzlich ein genaues
Steuern des Gießvorganges.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels der ein reproduzierbares Gießen in Blindsandformen
einfach, sicher und genau durchgeführt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale.
Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es möglich, nach jedem Gießvorgang die Schmelze in dem Gießrohr nicht unter ein vorbestimmtes Niveau sinken zu lassen, das nahe dem Auslaß des Rohres liegt. Dabei werden direkt das Niveau der Schmelze in dem Gießrohr bei dem zwischen den Gießvorgängen einzuhaltenden Wert und der Druck des Antriebsgases gemessen, der in der Pfanne herrscht, wenn die Schmelze das bestimmte Niveau erreicht hat, und die Durchsatzmenge und die Austrittsdauer des Gases in Abhängigkeit von der vor dem Gießvorgang durchgeführten Druckmessung werden derart gesteuert, daß für alle Gießvorgänge eine bestimmte Druckanstiegszeit und eine bestimmte Druckabfallzeit eingehalten werden können. Nach jedem Gießvorgang wird das Antriebsgas abgelassen, wobei das Schmelzeniveau in dem Gießrohr gemessen und das Ablassen unterbrochen wird, wenn die Schmelze auf das bestimmte Niveau abgefallen ist.
Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es möglich, nach jedem Gießvorgang die Schmelze in dem Gießrohr nicht unter ein vorbestimmtes Niveau sinken zu lassen, das nahe dem Auslaß des Rohres liegt. Dabei werden direkt das Niveau der Schmelze in dem Gießrohr bei dem zwischen den Gießvorgängen einzuhaltenden Wert und der Druck des Antriebsgases gemessen, der in der Pfanne herrscht, wenn die Schmelze das bestimmte Niveau erreicht hat, und die Durchsatzmenge und die Austrittsdauer des Gases in Abhängigkeit von der vor dem Gießvorgang durchgeführten Druckmessung werden derart gesteuert, daß für alle Gießvorgänge eine bestimmte Druckanstiegszeit und eine bestimmte Druckabfallzeit eingehalten werden können. Nach jedem Gießvorgang wird das Antriebsgas abgelassen, wobei das Schmelzeniveau in dem Gießrohr gemessen und das Ablassen unterbrochen wird, wenn die Schmelze auf das bestimmte Niveau abgefallen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit das Gießen mit einer exakten Reproduzierbarkeil der
Füllzustände der Form durch unmittelbare Ermittlung des Niveaus der Metallschmelze im Gießrohr und entsprechende
Aussteuerung auf ein konstantes Schmelzeniveau im Gießrohr zwischen den Gießvorgängen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1
und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gießanlage,
die mit einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist, und
Fig. 2 Änderungskurve des in der Gießpfanne über
dem Flüssigmetallniveau herrschenden Druckes in Abhängigkeit von der Zeit für eine Ausführungsform gemäß
Fig. 1.
Die Anlage nach F i g. 1 besteht aus einer Gießpfanne 1. die dazu bestimmt ist, das flüssige Metall 2 aufzunehmen,
das zum Füllen der Formen 3 dient die ?m oberen freien Ende 4 eines vertikalen Gießrohrs 5 auteinanderfolgend
zugeführt werden, das in das Metall taucht Das Metall 2 wird somit aus der Pfanne 1 zu den Ausnehmungen
der Formen 3 durch das Gießrohr 5 unter der Druckwirkung eines Antriebsgases transportiert das
am oberen Teil der Pfanne 1 durch eine Einlaßöffnung ϊ>
zugeführt wird und durch eine Auslaßöffnung 7 etwa in der gleichen Höhe wie die Einlaßöffnung austritt Die
Öffnungen 6 und 7 müssen alle über dem Niveau des flüssigen Metalls in der Pfanne liegen und sind hierzu
nahe dem Pfannendeckel angeordnet Das zum Transportieren des flüssigen Metalls verwendete Gas ist gegenüber
dem Metall vorzugsweise vollkommen inert Wenn das Metall Kugelgraphitgußeisen ist ist das Gas
ζ. B.Stickstoff.
Das untere Ende 9 des Gießrohrs 5 ist nahe dem Boden la der Pfanne 1 angeordnet um diese nahezu
vollständig leeren zu können. Zwischen dem unteren Ende des Gießrohrs 5 und dem Boden la der Pfanne 1
wird ein Abstand daufrechterhalten.
Die horizontalen Linien N1 und N 2 zeigt jeweils das
minimale und maximale Niveau des Metalls in der Pfanne 1. Die horizontale Linie N, die nahe dem oberen Ende
des Gießrohrs 5 liegt zeigt das konstante Niveau, das zweckmäßigerweise in diesem Rohr zwischen den Gießvorgängen
aufrechterhalten wird, unabhängig vom Niveau des Metalls in der Pfanne, das zwischen den Niveaus
N1 und N 2 veränderbar ist
Ein Kupferrohr 10, das in feuerfestem Beton eingesetzt ist und das Gießrohr 5 in der Nähe des Niveaus N
und beiseitig von diesem schraubenlinienförmig umgibt, bildet ein Niveaumeßgerät 11 in Form einer Wicklung,
die als Tauchkern den in dem Gießrohr 5 enthaltenden Flüssigmetallzylinder aufnimmt. Die Rohrwand der
Wicklung ist mit einem Generator 11a außerhalb der Pfanne 1 verbunden und wird von einem Strom durchflossen,
der eine Frequenz von etwa 4000 Hz hat. Dieses Kupferrohr wird von einem Wasserstrom durchflossen,
der dessen Kühlung ermöglicht. Die Leistung des Generators 11a beträgt z.B. 100 bis 200 Watt. Wenn die
Wicklung erregt wird, erzeugt sie ein Signal, wie später gezeigt wird.
Ein Druckmeßgerät 12 liefert, wenn es erregt wird, ein Signal in Abhängigkeit von dem in der Pfanne 1 über
dein flüssigen Metall herrschenden Druck.
Von der Auslaßöffnung 7 der Pfanne 1 geht eine Gasauslaßleitung 13 aus, die in einen Auslaß 14 mündet,
wobei ein gesteuertes Auslaßventil 15 zwischengeschaltet ist.
Auf der Einlaßseite verbindet eine Einlaßleitung 17, deren mittlerer Teil zwei parallele Zweigleitungen 13
und 19 aufweist, die Einlaßöffnung 6 der Pfanne 1 mit einer Druckquelle 20. In der Zweigleitung 19 ist ein
Druckregulierhahn 21 vorgesehen, während die Zweigleitung 18 einen Druckbehälter 22 aufweist, der in Strömungsrichtung
oberhalb einen gesteuerten Druckregler
23 und in Strömungsrichtung unterhalb ein gesteuertes Ventil 24 aufweist. Ein Zeitsteuerorgan 25 ist dem Ventil
24 zugeordnet. Es kann sich hierbei um eine manuelle Steuerung handeln, die von einer Bedienungsperson
durchgeführt wird, oder um eine automatische Steuerung, die z. B. durch das Anordnen einer Form 3 auf dem
Gießrohr 5 durchgeführt wird. Das Steuer 25 ist mit einem Zeitgeber versehen, um das Ventil 24 während
einer vorbestimmten Zeit zu öffnen, während es in Betrieb ist
Wenn Luft verwendet wird, um den Druck zu erzeugen, der zum Transport des Metalls 2 verwendet wird,
kann die Druckquelle 20 z. B. aus einer Abzweigung an einem Druckluftnetz der Anlage bestehen.
Verschiedene Signalübertragungs- bzw. Steuerleitungen Li bis L 5 verbinden das Druckmeßgerät 12, das
Zeitsteuerorgan 25 und das Niveaumeßgerät 11 mit den gesteuerten Ventilen 15 und 24 und den Reglern 21 und
23. Diese Leitungen können hydraulische, pneumatische oder elektrische Steuerleitungen sein. Im einzelnen verbindet
die Leitung L 1 das Niveaumeßgerät 11 mit dem Druckregulierhahn 21 in der Zweigleitung 9, die Leitung
L 2 das Druckmeßgerät 12 mit dem gesteuerten Ventil 24 und dem Druckregler 23, die Leitung L 3 dient zur
Steuerung des Ventils 24 ausgehend von dem Zeitsteuerorgan 25, die Leitung L 4 verbindet das Druckmeßgerät
12 mit dem Auslaßventil 15 an der Gasauslaßleitung 13, und die Leitung L 5 verbindet das Niveaumeßgerät
11 mit dem Auslaßventil 15.
Die F i g. 1 umfaßt zwei Funktionsausführungsformen,
wobei die erste mit den Leitungen L 1 bis L 4 und die zweite mit den Leitungen L 1 bis L 5 arbeitet
Das gesteuerte Ventil 24 wird von dem Zeitsteuerorgan 25 aus der voll geöffneten in die voll geschlossene
Stellung gebracht. Die volle Öffnung dieses Ventils ist in Abhängigkeit von den Signalen regulierbar, die von
dem Druckmeßgerät 12 abgegeben werden. Das Ventil 24 hat einen Doppelverschluß, nämlich ein Verschlußglied,
das die geöffnete und geschlossene Stellung, und eine Einstell- bzw. Reguliereinrichtung der Durchlaßmenge,
die es ermöglicht die Durchlaßöffnung zu regulieren, wenn das Ventil offen ist. Das Auslaßventil 15 ist
vom gleichen Typ, jedoch bestimmt das Signal, das es über die Leitung L 4 empfängt, die Einstellung einer
Durchflußmenge und die gesamte Öffnung des Ventils bei dieser Durchsatzmenge das Auslaßventil 15 ist außerdem
mit einem Zeitgeber versehen.
Der Druckregler 23 stellt in Abhängigkeit von über die Leitung L 2 empfangenen Signalen einen Druck ein. Er öffnet, wenn der Druck in Strömungsrichtung unterhalb geringer als der entsprechenden Einstelldruck ist. und schließt wenn der Druck in Strömungsrichtung unterhalb dem Druck gleich wird, der der Einstellung entspricht; er arbeitet somit wie eine Rückschlagklappe mit regulierbarer Druckeinstellung.
Der Druckregler 23 stellt in Abhängigkeit von über die Leitung L 2 empfangenen Signalen einen Druck ein. Er öffnet, wenn der Druck in Strömungsrichtung unterhalb geringer als der entsprechenden Einstelldruck ist. und schließt wenn der Druck in Strömungsrichtung unterhalb dem Druck gleich wird, der der Einstellung entspricht; er arbeitet somit wie eine Rückschlagklappe mit regulierbarer Druckeinstellung.
Der Druckregulierhahn 21 hat einerseits einen voreingestellten Druckregler und andererseits ein Verschlußglied,
das sich entsprechend dem von der Leitung L 1 empfangenen Signal öffnet und schließt.
Das Niveaumeßgerät 11 gibt ein Signal ab, dessen Intensität von dem Niveau des Metalls im Gießrohr 5
abhängt. Wenn dieses Niveaus unter dem Niveau N ist, ermöglicht es das vom Niveaumeßgerät 11 abgegebene
Signal, wenn es auf die Leitung L 1 gegeben wird, den Druck auf der Einlaßseite zu erhöhen, oder wenn es auf
die Leitung L 5 gegeben wird, die Durchlaßmenge auf der Auslaßseite zu unterbrechen.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Anlage ist folgende:
Der Druck P, der zum Verschieben des Metalls 2 dient, setzt sich aus zwei Werten zusammen,
(F = PO + PC).
Der Druck PO bzw. der Vordruck ist der Druck, der in der Pfanne 1 herrschen muß, damit das Metall das
Niveau N im Gießrohrs 5 erreicht Dieser Druck ist in Abhängigkeit von dem Niveau des Metalls in der Pfan-
ne 1 zwischen Ni und Λ/2 veränderbar. Dieser Druck
ist gleich der Höhe der Metallsäule im Rohr 5, d. h. der Differenz zwischen dem Niveau N und dem Niveau des
in der Pfanne enthaltenen Metalls. Zum Beispiel entspricht ein Bar etwa einer Höhe von 1,4 m Gießmaterial.
Berücksichtigt man die Abmessungen der Anlage, so ist ersichtlich, daß der Druck PO einen Wert hat, der zwischen
einem Wert etwas über dem atmosphärischen Druck (Differenz zwischen Nund N2) und einem maximalen
Wert in der Größenordnung von einigen Bar hat, wobei die maximale Niveaudifferenz der Abstand zwischen
jVund N1 ist. Der Druckregulierhahn 21 wird auf
diesen maximalen Vordruck eingestellt.
Der Druck PC bzw. der »Gießdruck« ist der Druck, der in der Pfanne 1 zusätzlich zu dem Druck PO herrschen
muß, damit das Metall von dem Niveau N im Gießrohr 5 bis zu einem Niveau steigt, das eine einwandfreie
Füllung der Ausnehmungen der Form 3 ermöglicht.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zwischen zwei Gießvorgängen stets ein Druck PO in der
Pfanne 1 aufrechterhalten, der es ermöglicht, das Niveau N in dem Gießrohr 5 einzuhalten. Wenn alle Formen
3 gleich sind, ergibt sich daraus, daß der Druck PC unabhängig von dem Niveau des Metalls in der Pfanne 1
konstant ist.
Bei der anfänglichen Inbetriebnahme der Vorrichtung (Phase AB in F i g. 2) wird eine erste Form 3 an dem
Ende 4 des Gießrohr 5 angeordnet. Der Druck in der Pfanne 1 über dem Niveau des flüssigen Metalls ist der
atmosphärische Druck. Das Metall befindet sich somit in der Pfanne 1 auf der gleichen Höhe η wie in dem
Gießrohrs 5. Das Niveaumeßgerät 11 wird kontinuierlich erregt und gibt ein Signal ab. das sich aufgrund des
Nichtvorhandenseins des Metalls in dem Kupferrohr 10 ergibt, d. h. aufgrund des Nichtvorhandenseins des
Tauchkerns. Das abgegebene Signal wird über die Leitung L 1 zu dem Druckregulierhahn 21 übertragen, der
über die Zweigleitung 19 direkt mit der Druckquelle 20 verbunden ist, und das Öffnen dieses Organs bewirkt.
Daher wird der Druck in der Pfanne 1 erhöht, so daß das Niveau des Metalls im Gießrohr 5 steigt. Wenn das
Niveau N erreicht wird, bewirkt das von dem Niveaumeßgerät 11 abgegebene und über die Leitung LX
übertragene Signal das Schließen des Druckregulierhahns 21. Das Niveau des Metalls in der Pfanne wird N 2
und das des Metalls in dem Gießrohrs 5 wird N. Es herrscht daher in der Pfanne 1 der zuvor definierte
Druck PO.
Das Druckmeßgerät 12 wird nun erregt und gibt ein Signal entsprechend dem erfaßten Druck PO ab. Dieses
über die Leitung L 2 übertragene Signal stellt den Druckregler 23 auf den Druck PO + PC und das gesteuerte
Ventil 24 auf eine solche Durchflußmenge ein, daß sich der Übergang von PO auf PO + PC in einer
bestimmten Zeit UfA der Druckanstiegszeit, ergibt Diese
Einstellung bewirkt vom Druckregler 23 her die Abgabe eines Druckes PO + PC an den Druckbehälter 22,
der als Druckquelle für den Gießvorgang dient.
Die Anlage ist nun für den ersten Gießvorgang bereit, der in der folgenden Weise durchgeführt wird:
Das Zeitsteuerorgan 25 steuert (automatisch programmiert oder manuell) über die Leitung L 3 das vollständige
öffnen des Ventils 24 entsprechend der Einstellung, die durch das Signal des Druckmeßgerätes 12
hervorgerufen wird. Das Niveau des Metalls im Gießrohr 5 steigt an und die Ausnehmungen der Form 3
füllen sich. Während dieser Zeit nimmt das Niveau N 2 ab. Die Form ist nach Ablauf einer Druckaufrechterhaltungszeit
ic richtig gefüllt, wie in der zuvor erwähnten
FR-OS 22 95 808 erläutert ist. Am Ende der Zeit tMP + te schließt das Zeitsteuerorgan 25 das Ventil 24.
Das Druckmeßgerät 12 ist nun erregt, erfaßt in der Pfanne 1 einen Druck, der größer als der Druck PO ist,
und gibt ein Signal auf die Leitung L 4. Dieses Signal hai eine doppelte Wirkung, es stellt nämlich einerseits am
Auslaßventil 15 eine Durchflußmenge entsprechend
dem Übergang von PO + PC auf PO in einer vorbestimmten
Zeit top, der Druckabfallzeit, ein und bewirkt andererseits das vollständige Öffnen des Auslaßventils
15, so daß der Druck in der Pfanne 1 absinkt. Zum Schließen des Auslaßventils 15 wird die Leitung L 5 verwendet,
die ein von dem Niveaumeßgerät U erzeugtes Signal überträgt.
Die Arbeitsweise für die Endphase des ersten Gießvorganges ist daher folgende: Das Niveaumeßgerät 11
wird am Ende der Zeit f/wp + tc kontinuierlich erregt.
Das Vorhandensein des Tauchkolbens über die gesamte Höhe der Wicklung bewirkt die Abgabe eines Signals,
das auf das gesteuerte Auslaßventil 15 zusammen mit dem Signal, das auf die Leitung L 4 gegeben wird, wirkt.
Die Höhe in dem Gießrohr 5 nimmt ab und, wenn sie das Niveau N erreicht, ist das von dem Niveaumeßgerät 11
abgegebene Signal derart, daß es das Schließen des gesteuerten Auslaßventils 15 bewirkt. Man erhält daher
direkt das Niveau N. Es ist ersichtlich, daß die Druckabfallzeit nicht exakt gleich der vorbestimmten Zeit ti>r ist,
sondern etwas niedriger, da PO 1 > PO. Die Differenz zwischen den beiden Zeiten ist jedoch in der Praxis
vernachlässigbar.
Das durch die Wicklung des Niveaumeßgerätes 11 erzeugte Induktionsfeld ermöglicht eine Erhitzung des
oberen Endes des Gießrohrs 5, das sich aufgrund der Nähe der Umgebungsluft und der Tatsache, daß das
flüssige Gießmaterial, das nach jedem Gießvorgang wiedergewonnen wird, kühler ist als das in der eigentlichen
Pfanne enthaltene Gießmaterial, dazu neigt, sich abzukühlen.
Man kann das Druckmeßgerät 12 direkt dazu verwenden,
zu signalisieren, wann der Druck PO den dem Niveau N1 entsprechenden Wert erreicht, d. h. wenn
die Pfanne mit Metaü zu füllen ist. Das Druckmeßgerät 12 kann auch dazu dienen, einen anormal langsamen
Druckanstieg oder übermäßige Druckänderungen bei theoretischen Abstufungen zu signalisieren, was es ermöglicht,
anormale Zustände wie das Vorhandensein von Rissen im Rohr 5 oder Leckstellen in der Pfanne 1
festzustellen. Dies ist im Falle von hochaulomatisierten Anlagen wichtig.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das Gießen von Gußeisen begrenzt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Vorrichtung zur Steuerung einer Gießpfanne zum wiederholten Gießen von Metallen bei niedrigem
Druck in Blindsandformen, die zur Aufnahme einer Schmelze bestimmt ist und mit einem aufsteigendem
Gießrohr, einer Einlaßleitung für ein Antriebsgas, einem Gasauslaß und einem Druckmeßgerät
zur Messung des Druckes in der Pfanne versehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
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