DE2834900C2

DE2834900C2 - Vorrichtung zur Einführung von Pulver oder Granulat in geschmolzenes Metall

Info

Publication number: DE2834900C2
Application number: DE2834900A
Authority: DE
Inventors: Ronald George West Heat Birmingham Godding; William Priory Field Estate Studley Warwickshire McCormack
Original assignee: Bcira
Current assignee: Bcira
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1983-10-27
Also published as: CA1112457A; EP0006758B1; DE2834900A1; ES482030A1; AU523775B2; AU4849579A; EP0006758A1; JPS5540090A; US4352605A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einführung von Stoffen in Pulverform oder granulierter Form in einem Strom geschmolzenen Metalls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von Gußeisen ist es üblich, einen »Impfstoff« zuzusetzen, um eine Keimbildung des Graphits im Eisen zu beschleunigen, wobei der Zusatz üblicherweise entweder in der Gießpfanne oder in der Gußform selbst erfolgt. Eine Auskleidung der Gußform ist unbefriedigend und fürt zu ungleichen Ergebnissen; die Zugabe des »Impfstoffes« in der Gießpfanne führt ebenfalls zu ungenauen Ergebnissen und ist darüber hinaus verschwenderisch.

Eine gewisse Abhilfe schafft die gattungsgemäße, bekannte Vorrichtung (DE-OS 23 21 847), bei welcher Eisenpulver in den freien Schmelzestrahl eingeblasen wird, um hierdurch die Bildung von Innenlunkern zu vermeiden. Hierbei ist es möglich, die Zusatzstoffe mit hoher Genauigkeit der Schmelze zuzuführen jnd hierbei einen einwandfreien und gleichmäßigen Guß zu erreichen. Der andere Nachteil des Standes der Technik, nämlich die zu wenig sparsame Dosierung der Zusatzstoffe, wird durch die bekannte Vorrichtung nicht behoben.

Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, nicht nur die genaue, sondern auch die sparsame Dosierung von Zusatzstoffen zu einer Gußschmelze zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Hierzu wird ein Detektor verwendet, der an der Strömungsbahn des freien Schmelzestrahles angeordnet ist und das Vorhandensein eben dieses Schmelzestrahles feststellt.

Stromabwärts vom Detektor wird dann, wenn dieser das Vorhandensein eines Schmelzestrahles feststellt, der Zusatzstoff in diesen eingeblasen. Der Abstand zwischen dieser genannten Stelle und dem Detektor kann so eingestellt werden, daß die Zeit, die der Schmelzestrahl zum Zurücklegen dieses Abstandes benötigt, gleich ist der Ansprechzeit der Einrichtung zum Einblasen der Zusatzstoffe. Es werden somit Zusatzstoffe erst dann in den Schmelzestrahl eingeblasen, wenn dieser vorliegt, und das Einblasen endet mit dem Abreißen des Schmelzestrahles.

Zwar ist es bereits bekannt (DE-AS 26 37 421 und DE-OS 27 51 446), mittels optischer Detektoren einen Gießstrahl zu überwachen und in Abhängigkeit von Änderungen dieses Gießstrahles eine Einrichtung auszulösen, doch handelt es sich hierbei nicht um Einrichtungen, die das Vorliegen eines Gießstrahles feststellen, sondern vielmehr um Einrichtungen, die dessen Helligkeitsänderung feststellen. Ferner wird durch die bekannten Detektoren eine vom jeweiligen Detektor stromaufwärts gelegene Einrichtung betätigt, so daß deren Einwirkung auf den Gießstrahl erst dann einsetzt, wenn bereits ein Teil dieses Gießstrahles bis zum Detektor gelangt ist und somit der Einwirkung durch diese Einrichtung entzogen ist. Mit einer derartigen Anordnung aber wäre die aufgabengemäß geforderte Genauigkeit beim Einbringen von Zusatzstoffen in den Gießstrahl nicht erreichbar.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Vorrichtung, wobei ihre räumliche Zuordnung zum vertikal fallenden Strom geschmolzenen Metalls dargestellt ist, der von einer Gießpfanne in eine Form strömt,

F i g. 2 eine schematische Ansicht der Komponenten, die an der Einführung des Zusatzstoffs in den Hauptstrom beteiligt sind, und

Fig.3 eine schematische Ansicht des Detektors zur Feststellung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Stromes aus geschmolzenem Metall.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht die Vorrichtung aus einem Gehäuse 1, das so angeordnet ist (beispielsweise mittels eines nicht gezeigten verstellbaren Trägers), daß es längs des Weges eines frei fallenden vertikalen Stroms 2 geschmolzenen Metalls, beispielsweise Eisen, der von einer Pfanne 3 in die Einfüllbüchse 4 einer Gießform 5 fällt, befestigt ist. In einer unteren Ecke des Gehäuses 1 ist ein Detektor 6 angeordnet, der nachfolgend genauer beschrieben wird, dessen Gesichtsfeld (in der Figur strichpunktiert angedeutet) auf

einen Punkt A des fallenden Metallstroms gerichtet ist Vom Boden des Gehäuses 1 ist schräg nach unten ein Zufuhrrohr 7 aus Weicheisen angeordnet, das so ausgebildet ist, daß durch das Rohr ein Strom von Zusätzen in den fallenden Metallstrom 2 im Punkt B gerichtet werden kann, der eine bestimmte Entfernung unerhalb des Punktes A liegt

In Fig.2 ist die Zuführeinrichtung gezeigt die innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist und die einen Trichter 8 für die Zusätze umfaßt welcher im oberen Teil des Gehäuses befestigt ist und von einer aulien angeordneten Trommel 9 (Fig. 1) ständig nachgefüllt wird. Der Auslaß am unteren Ende des Trichters wird von einer Schwingklappe 10 überwacht die über einen Hebel 11 und einen Winkelhebel 12 durch eine Magnetspule 13 betätigt wird. Wenn das Magnetventil aktiviert ist befindet sich die Winkelklappe in ihrer Offenstellung, bei desaktivierter Magnetspule ist die Schwingklappe geschlossen.

Der Strom der Additive bzw. Zusätze wird (bei offener Schwingklappe) dadurch gemessen, daß die Zusätze eine kalibrierte Bohrung 14 in einer Platte 15 durchströmen müssen. Diese Platte ist scheibenförmig und um einen Bolzen 16 verdrehbar, um jeweils eine von Bohrungen verschiedener Größe (z. B. insgesamt 10 Stück) in den Weg der Strömung zu bringen. Bei Entfernung des Bolzens 16 ist es möglich, die Scheibe völlig zu entfernen und sie durch eine andere Scheibe zu ersetzen, die einen unterschiedlichen Größenbereich von Bohrungen aufweist.

Die Zusätze fallen unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem Trichter 8 in einen weiteren Trichter 17, dtr wiederum in eine Mischkammer 18 führt. Ein Luftstrom von einem der üblichen Drucklufterzeuger (nicht gezeigt) wird der Kammer 18 über eine Düse 19 zugeführt und nimmt die fallenden Zusatzstoffe auf, beschleunigt sie kraftvoll innerhalb des Zuführrohres 7 und führt sie auf diese Weise in den Strom des herunterfallenden geschmolzenen Metalls ein.

Der in Fig.3 gezeigte Detektor besteht aus einem Zylindermantel 20 mit einer Endplatte 21, in der sich ein schmaler Schlitz 22 befindet. Vom anderen Ende der Platte 21 führt eine Lichtleitung zu einer Linse 23, welche das Licht auf einen lichtempfindiichen Schalter 24 wirft, der im Handel ohne Schwierigkeiten erhältlich ist. Die Form des Zylindermantels 20 und die Größe des Schlitzes 22 sind so, daß lediglich Licht vom fallenden Metallstrom 2 in die Lichtleitung gelangen kann, jedoch kein Licht aus der Pfanne 3 oder vom Metall in der Einfüllbuchse 4. Aus einer Düse 25 wird Luft über ein mit stark ausgebildeten Rippen versehenes Gehäuse 26 geblasen, das um den Schalter 24 herum angeordnet ist, um diesen kühl zu halten.

Sobald das vordere Ende des geschmolzenen Metallstroms den Punkt A passiert, aktiviert das von dem Strom ausgehende Licht den Schalter 24. Du^ch nicht gezeigte Relais wird die Magnetspule 13 aktiviert, öffnet die Schwingklappe 10 und ermöglicht es damit, daß Zusatzstoffe in die Kammer 18 hineinfallen, welche bereits von einem ständigen Luftstrom aus Düse 19 durchströmt wird. Die Zusatzstoffe werden mitgerissen und entlang des Zuführrohres 7 beschleunigt, um in den Metallstrom bei B einzudringen. Durch geeignete Versuche ist es möglich, die Trägheit der Magnetspule und die Zeit, welche die Zusatzstoffe benötigen, um von der Schwingklappe 10 in die Kammer 18 einzufallen, zu berücksichtigen, so daß das Eintreffen der ersten Zusatzstoffe im Punkt B mit der Ankunft des Vorderendes des Metallstroms vom Punkt A zusammenfällt Auf diese Weise bleibt kein in die Gießform eintretendes Metall unbehandelt in Praxis wird sich sogar ein leichter Überschuß von Zusatzstoffen im ersten Teil des in die Gießform einströmenden Metalls einstellen, da sich Zusatzstoffe zwischen der kalibrierten

ίο Bohrung 14 und der Schwingklappe 10 akkumuliert haben, die im wesentlichen gleichzeitig in die Kammer 18 einfallen, wenn die Schwingklappe 10 geöffnet wird.

Sobald das Eingießen vollendet ist d. h. wenn der

Metallstrom nachläßt wird Schalter 24 und damit auch die Magnetspule 13 deaktiviert wodurch die Schwingklappe 10 geschlossen wird. Eine Verschwendung von Zusatzstoffen tritt somit nicht auf.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Zusatzstoffe für eine bestimmte Bohrungsgröße hängt von der Korngröße des Materials und anderen physikalischen Eigenschaften ab. In Praxis kann die Platte 15 kalibriert werden und es kann eine Reihe von Platten auf Vorrat gehalten werden, die jeweils einer bestimmten Qualität des Zusatzstoffes zugeordnet ist und jeweils einen bekannten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten für das bestimmte Material erzeugt, in dem die geeignete kalibrierte Bohrung ausgewählt wird. Gemäß einer typischen Ausführungsform wurden 10 Bohrungen vorgesehen, deren Durchmesser im Bereich von drei bis neun Millimetern lag.

Die Vorrichtung kann die Form eines selbsttragenden Aufbaus aufweisen, wobei das Gehäuse 1 die hauptmechanischen Komponenten enthält, wie sie vorstehend beschrieben wurden und weiterhin ein zweites Gehäuse, das die Stromversorgung und Relais enthält und das mit dem Gehäuse 1 über ein flexibles Vielfachkabel (was auch die Druckluftzuführung aufweisen kann) verbunden ist, so daß die elektrischen Komponenten, außer der Magnetspule 13 und dem Schalter 24 ausreichend weit von Wärme- und Staubanfall entfernt gehalten werden können, die beim Metallgießen auftreten. Die Vorrichtung kann auch aus Ersatzbatterien gespeist werden, die voll geladen bereitgehalten werden, so daß die Vorrichtung zumindest für eine begrenzte Zeit weiterarbeiten kann, wenn die Hauptstromquelle ausfällt.

Zur Behandlung einer bestimmten Zahl von Gießstükken kann der benötigte Durchsatz von Zusatzstoffen leicht errechnet werden, wenn der gewünschte Prozentsatz des Zusatzstoffes, das Gewicht des Gußstücks und die durchschnittliche Gießzeit bekannt sind. Die Platte 15 kann dann entsprechend eingestellt werden, nachdem sie vorher kalibriert worden ist.

Die Strömung der Additive könnte weiterhin nicht nur durch eine Schwingklappe im Weg des Materials selbst sondern auch durch ein An- und Abschalten (oder Teilen) des aus der Düse strömenden Luftstroms erreicht werden. Anstelle einer Überwachung und einem Materialzusatz an den vertikal fallenden Metallstrom kann die Vorrichtung auch verwendet werden, um Jas Material einem in einem Kanal strömenden Metallfaden zuzusetzen. Anstelle vorgewählter Durchsätze kann die Vorrichtung auch so ausgebildet werden, daß der Durchsatz der Zusätze in Abhängigkeit einer Detektoranzeige, welche den Durchsatz des Hauptmetallstroms mißt, selbsttätig nachgeregelt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Einführung von Stoffen in Pulverform oder granulierter Form in einen Strom geschmolzenen Metalls mit einer Düse, die mit einer Druckgasquelle verbunden ist, und einer Einrichtung zur Zuführung der Zusatzstoffe in die von der Düse ausgehende Gasströmung, sowie einer Einrichtung zum Durchlassen oder Sperren des Stroms der Zusatzstoffe entsprechend dem Vorhandensein oder Fehlen des Metallstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13, 10) zum Durchlassen oder Sperren des Stroms der Zusatzstoffe mit einem an sich bekannten Detektor (6) gekoppelt ist, der das Vorhandensein des Metallstromes (2) berührungsfrei feststellt, und daß der Detektor (6) derart angeordnet ist, daß das Vorhandensein des Metallstroms (2) an eater Stelle (A) festgestellt wird, die stromauf einer Stelle (B) liegt, in welcher das Gas mit den Zusatzstoffen auf den Metailstrom (2) auftriff t

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurCfi gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (14, 15) vorgesehen ist, welche die Strömung der Zusatzstoffe auf einem konstanten Wert hält

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (14,15) auf einem bestimmten Wert in einem Bereich von Strömungswerten einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (6) so angeordnet ist, daß er auf eine vom Metallstrom (2) ausgehende Strahlung anspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (6) die Strömung der Zusatzstoffe steuert, indem er eine Schwingklappe (10) überwacht, die im Strömungskanal des unter Schwerkrafteinfluß geforderten Materials angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingklappe (10) unterhalb der Meßeinrichtung (14,15) angeordnet ist.

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