EP0128280A1 - Niederdruckgiessverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Niederdruckgiessverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung Download PDF

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EP0128280A1
EP0128280A1 EP84103463A EP84103463A EP0128280A1 EP 0128280 A1 EP0128280 A1 EP 0128280A1 EP 84103463 A EP84103463 A EP 84103463A EP 84103463 A EP84103463 A EP 84103463A EP 0128280 A1 EP0128280 A1 EP 0128280A1
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EP
European Patent Office
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pressure
computer
casting
furnace
probe
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Withdrawn
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EP84103463A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Theo Josupeit
Juan Erquicia
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Russ-Elektroofen Produktions- & Co KG GmbH
Original Assignee
Russ-Elektroofen Produktions- & Co KG GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/08—Controlling, supervising, e.g. for safety reasons

Definitions

  • the invention relates to a low-pressure casting process in which the casting is carried out by increasing the pressure in the charging chamber of the furnace.
  • the invention has for its object to avoid these disadvantages and to always have the same starting situation regardless of the degree of filling in the furnace with regard to the bath level in the metal outlet chamber, i.e. to bring the bath level to a certain height between the casting processes.
  • the invention aims to control the flow rate of the metal during casting very precisely in order to produce the smallest possible bath movements both in the furnace and in the metal outlet chamber, thereby the. Slag formation can be greatly reduced.
  • the invention provides that the height of the bath level is measured by a probe in the metal outlet chamber of the furnace, the electrical signals of which are fed to an electronic computer in which the casting pressure curve is also stored and which, when the bath level drops below a desired value the pressure in the charging chamber is increased until the feedback from the probe indicates that the specified bath level has been reached, the pressure required for this being stored in the computer as the output pressure and the programmed pressure increase for the casting in the computer being added to this output pressure while the casting process is being initiated and the casting time takes place from an electronic control connected to the computer.
  • the furnace is indicated at 1, which has a charging chamber 2 and a metal outlet chamber 3, which can be designed as a riser pipe, and is closed by a cover 4.
  • a probe 5 is provided in the metal outlet chamber 3 with two switching points S1 and S2, the lower switching point S1 being the working switching point, while the upper switching point S2 serves as a safety switching point.
  • An electrical line 6 leads from the probe 5 to an electronic control 7, which in turn is connected to an electronic computer 9 via an electrical line 8.
  • the pressure gas in the furnace which is necessary both for the height of the bath level in the metal outlet chamber 3 and for the casting itself, producing compressed gas, for example an internal protective gas, is supplied from a source (not shown) to a pressure regulator 11 via a pneumatic line 10 and supplied with the pressure controlled by the regulator 11 to the charging chamber 2 via a pneumatic working pressure line 12.
  • a pneumatic control line 13 leads from the charging chamber 2 back into the pressure regulator 11 and serves to report the actual pressure in the charging chamber 2.
  • Two mutually independent pressure transducers 14 and 15 are connected to line 12 via pneumatic measuring lines 16 and 17 and pass on the pressure prevailing in this line, ie also in charging chamber 2, to computer 9 as analog signals via electrical lines 18 and 19, where they are first compared with each other, with only the higher being processed. If the difference in measured values exceeds a certain amount, a fault in the corresponding pressure transmitter is displayed.
  • the processed higher value is compared in the computer with the target value, which is derived from the signals of the probe 5 and, if applicable, that in.
  • Computer stored casting pressure increase results the required pressure changes are supplied via an electrical line 20 to a signal converter 21, which is fed from the pneumatic line 10 via a pneumatic line 22 and converts the electrical signal into a pneumatic, which is fed to the pressure regulator 11 via a pneumatic control line 23 is and a corresponding change in the pressure in the newspaper 12 and thus the charging chamber 2 causes.
  • the procedure is as follows: If the bath level in the charging chamber 2 and the metal outlet chamber 3, which is initially depressurized, is below the switching point S1 of the probe 5, the computer 9 gives the signal "pressure build-up" to the computer 9, whereby the pressure build-up curve is preprogrammed in the computer.
  • the one corresponding to this curve Setpoint pressure is fed as an analog electrical signal via line 20 to the signal converter, in which it is converted into a pneumatic signal and forwarded to pressure regulator 11 via pneumatic control line 23.
  • a setpoint value is constantly available to the pressure regulator, which is compared with the actual pressure in the furnace, which is fed to the pressure regulator via the pneumatic control line 13, and is corrected via the pneumatic working pressure line 12 until the setpoint and actual pressure match.
  • the pressure controlled by the pressure regulator in the line 12 and in the charging chamber 2 is constantly monitored by the pressure transducers 14 and 15. and entered as an electrical signal via lines 18 and 19 into computer 9 and compared there with the programmed target pressure. If the difference exceeds a certain value or if the actual pressure does not follow a set pressure change, the entire system is depressurized.
  • the pressure build-up in the charging chamber 2 continues until the lower switching point S1 of the probe 5 is exceeded, whereupon the pressure build-up signal in the computer 9 is deleted via the electronic control 7.
  • the pressure now prevailing in the charging chamber 2 is stored in the computer as the actual pressure and is constant at the output of the computer as the target pressure, after which the furnace is ready for casting pressure. At the same time, this pressure is kept constant in the pressure regulator via the pneumatic control line 13.
  • the casting process is initiated via the electronics control 7.
  • the charging chamber of the furnace is below the value mentioned above for maintaining the bath level above the switching point S1 and this forms the initial value for the calculation of the casting pressure as a function of the casting pressure increase curve stored in the computer, the pressure increase being that described for the pressure build-up Way over the electric newspaper 12, the signal. converter 21 and the pneumatic control line 23 is passed on to the pressure regulator 11.
  • the casting time required for the casting process which is dependent on the casting pressure curve stored in the computer, is monitored by the electronics controller 7, which, after the casting process has ended, relieves the signal converter 21 and the controller 11 of the pressure 11 until the switching point S1 falls below. Then pressure builds up again until the bath level in the metal outlet chamber 3, which is always required to be ready for casting, is reached.
  • the computer is preferably programmed in such a way that the pressure is slowly increased and also slowly reduced both during pressure build-up and during casting, so that there is only a slight metal movement both in the charging chamber and especially in the metal outlet chamber cause and thereby greatly reduce the formation of slag.
  • the pressure in the charging chamber 2 required for the restoration of the bath level in the metal outlet chamber 3 is higher than before after the casting, is stored again in the computer and serves as a new output variable for the pressure increase during the next casting process.

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Abstract

Bei einem Niederdruckgießverfahren, bei dem der Guß durch Druckerhöhung in der Chargierkammer des Ofens (2) erfolgt, wird in der Metallauslaufkammer (3) die Höhe des Badspiegels von einer Sonde (5) gemessen, deren elektrische Signale einem elektronischen Rechner (9) zugeleitet werden, in dem auch der Gießdruckverlauf gespeichert ist und der beim Absinken des Badspiegels unter einen Sollwert den Gasdruck in der Chargierkammer erhöht, bis die Rückmeldung der Sonde das Erreichen des vorgegebenen Badspiegels anzeigt, wobei der hierfür jeweils erforderliche Druck als Ausgangsdruck im Rechner gespeichert und die programmierte Druckerhöhung für den Guß im Rechner zu diesem Ausgangsdruck addiert wird, während die Einleitung des Gießvorgangs und die Gießdauer von einer mit dem Rechner verbundenen Elektroniksteuerung (7) aus erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Niederdruckgießverfahren, bei dem der Guß durch Druckerhöhung in der Chargierkammer des Ofens erfolgt.
  • Bei einem solchen Ofen ist es bekannt, den Druck über einen Signalgeber und einen Volumenverstärker direkt dem Ofen zuzuführen. Der Signalumformer bekommt nach jedem Abguß einen fest vorgeschriebenen Wert zur Druckerhöhung, so daß bei abnehmender Metallmenge im Ofen mit einem immer höheren Druck gearbeitet wird. Beim Start des Gießzyklus läuft ein Zähler an, der nach einer festgelegten Zahl von Abgüssen den Ofen zum Nachfüllen drucklos macht. Ist bei Gußbeginn der Ofen nicht vorschriftsmäßig gefüllt, dann stimmt die Abgußzahl nicht mehr, bzw. die vorgegebene Druckerhöhung reicht nicht aus, um die Kokillen vorschriftsmäßig zu füllen. Ist der Ofen dagegen etwas zu hoch gefüllt, dann kann es passieren, daß Metall aus dem Ofen herausspritzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und unabhängig vom Füllungsgrad im Ofen hinsichtlich des Badspiegels in der Metallauslaufkammer immer die gleiche Ausgangssituation zu haben, d.h. den Badspiegel zwischen den Gießvorgängen auf eine bestimmte Höhe zu bringen. Darüberhinaus strebt die Erfindung an, die Fließgeschwindigkeit des Metalles während des Gusses sehr genau zu steuern, um möglichst geringe Badbewegungen sowohl im Ofen als auch in der Metallauslaufkammer zu erzeugen, wodurch die . Schlackenbildung stark verringert werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß in der Metallauslaufkammer des Ofens die Höhe des Badspiegels von einer Sonde gemessen wird, deren elektrische Signale einem elektronischen Rechner zugeleitet werden, in dem auch der Gießdruckverlauf gespeichert ist und der bei Absinken des Badspiegels unter einen Sollwert den Druck in der Chargierkammer erhöht, bis die Rückmeldung der Sonde das Erreichen des vorgegebenen Badspiegels anzeigt, wobei der hierfür jeweils erforderliche Druck als Ausgangsdruck im Rechner gespeichert und die programmierte Druckerhöhung für den Guß im Rechner zu diesem Ausgangsdruck addiert wird, während die Einleitung des Gießvorgangs und die Gießdauer von einer mit dem Rechner verbundenen Elektroniksteuerung aus erfolgt.
  • Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert, wobei elektrische Leitungen gestrichelt, pneumatische Steuer- und Regelleitungen strichpunktiert und pneumatische Arbeitsdruckleitungen voll ausgezogen dargestellt sind.
  • In der Zeichnung ist bei 1 der Ofen angedeutet, der eine Chargierkammer 2 und eine Metallauslaufkammer 3, die als Steigrohr ausgebildet sein kann, aufweist und von einem Deckel 4 verschlossen ist.
  • In der Metallauslaufkammer 3 ist eine Sonde 5 vorgesehen mit zwei Schaltpunkten S1 und S2, wobei der untere Schaltpunkt S1 der Arbeitsschaltpunkt ist, während der obere Schaltpunkt S2 als Sicherheitsschaltpunkt dient.
  • Von der Sonde 5 führt eine elektrische Leitung 6 zu einer Elektroniksteuerung 7, die wiederum über eine elektrische Leitung 8 mit einem elektronischen Rechner 9 verbunden ist.
  • Das den Überdruck im Ofen, der sowohl für die Höhe des Badspiegels in der Metallauslaufkammer 3 als auch für den Guß selbst erforderlich ist, erzeugende Druckgas, beispielsweise ein innertes Schutzgas, wird von einer nicht dargestellten Quelle kommend über eine Pneumatikleitung 10 einem Druckregler 11 zugeführt und mit dem durch den Regler 11 gesteuerten Druck der Chargierkammer 2 über eine pneumatische Arbeitsdruckleitung 12 zugeführt. Eine pneumatische Steuerleitung 13 führt von der Chargierkammer 2 zurück in den Druckregler 11 und dient d.er Rückmeldung des Istdruckes in der Chargierkammer 2.
  • Zwei voneinander unabhängige Druckmeßumformer 14 und 15 sind über pneumatische Meßleitungen 16 und 17 mit der Leitung 12 verbunden und geben den in dieser Leitung, also auch in der Chargierkammer 2, herrschenden Druck als analoge Signale über elektrische Leitungen 18 und 19 an den Rechner 9 weiter, wo sie zunächst miteinander verglichen werden, wobei nur das höhere weiterverarbeitet wird. Überschreitet dabei der Meßwertunterschied einen bestimmten Betrag, wird eine Störung des entsprechenden Druckmeßumformers angezeigt.
  • Der weiterverarbeitete höhere Wert wird im Rechner mit dem Sollwert verglichen, der sich aus den Signalen der Sonde 5 und gegebenenfalls der im. Rechner gespeicherten Gießdruckerhöhung ergibt, wobei erforderliche Druckänderungen über eine elektrische Leitung 20 einem Signalumformer 21 zugeführt werden, der von der Pneumatikleitung 10 aus über eine Pneumatikleitung 22 gespeist wird und das elektrische Signal in ein pneumatisches umformt, das über eine pneumatische Steuerleitung 23 dem Druckregler 11 zugeführt wird und eine entsprechende Änderung des Druckes in der Zeitung 12 und somit der Chargierkammer 2 bewirkt.
  • Die Verfahrensweise ist dabei folgende: Wenn bei zunächst drucklosem Ofen 1 der dabei in der Chargierkammer 2 und der Metallauslaufkammer 3 gleich hohe Badspiegel unterhalb des Schaltpunktes S1 der Sonde 5 liegt, wird über die Elektroniksteuerung 7 dem Rechner 9 das Signal "Druckaufbau" gegeben, wobei im Rechner die Druckaufbaukurve vorprogrammiert ist. Der dieser Kurve entsprechende Solldruck wird als analoges elektrisches Signal über die Leitung 20 dem Signalumformer zugeleitet, in dem es in ein pneumatisches Signal umgeformt und über die pneumatische Steuerleitung 23 an den Druckregler 11 weitergeleitet wird. Dadurch steht dem Druckregler ständig ein Sollwert zur Verfügung, der mit dem Istdruck im Ofen, der dem Druckregler über die pneumatische Steuerleitung 13 zugeführt wird, verglichen und über die pneumatische Arbeitsdruckleitung 12 so lange korrigiert wird, bis Soll- und Istdruck übereinstimmen.
  • Der vom Druckregler in der Leitung 12 und in der Chargierkammer 2 gesteuerte Druck wird ständig durch die Druckmeßumformer 14 und 15 überwacht. und als elektrisches Signal über die Leitungen 18 und 19 in den Rechner 9 eingegeben und dort mit dem programmierten Solldruck verglichen. Überschreitet die Differenz dabei einen bestimmten Wert oder folgt der Istdruck nicht auf eine Solldruckänderung, wird die gesamte Anlage drucklos gemacht.
  • Der gleiche Vorgang erfolgt, wenn während des Druckaufbaus nur der Sicherheitsschaltpunkt S2, nicht aber der Arbeitsschaltpunkt S1 anspricht. Auch in diesem Falle wird ein Störsignal ausgelöst und die Anlage drucklos gemacht.
  • Der Druckaufbau in der Chargierkammer 2 wird so lange fortgesetzt, bis der untere Schaltpunkt S1 der Sonde 5 überschritten wird, worauf über die Elektroniksteuerung 7 das Druckaufbausignal im Rechner 9 gelöscht wird. Der nunmehr in der Chargierkammer 2 herrschende Druck wird im Rechner als Istdruck gespeichert und steht konstant am Ausgang des Rechners als Solldruck an, worauf der Ofen gießdruckbereit ist. Gleichzeitig wird dieser Druck über die pneumatische Steuerleitung 13 im Druckregler konstant gehalten.
  • Der Gießvorgang wird über die Elektroniksteuerung 7 eingeleitet. Bei seinem Beginn steht die Chargierkammer des Ofens unter dem vorerwähnten für die Erhaltung des Badspiegels oberhalb des Schaltpunktes S1 erforderlichen Wert und dieser bildet den Ausgangswert für die Berechnung des Gießdruckes in Abhängigkeit von der im Rechner gespeicherten Gießdruckerhöhungskurve, wobei die Druckerhöhung in der für den Druckaufbau beschriebenen Weise über die elektrische Zeitung 12, den Signal-. umformer 21 und die pneumatische Steuerleitung 23 an den Druckregler 11 weitergegeben wird. Die für den Gießformvorgang erforderliche vom im Rechner gespeicherten Gießdruckverlauf abhängige Gießzeit wird von der Elektroniksteuerung 7 überwacht, die nach Beendigung des Gießvorganges über den Rechner 9 den Signalumformer 21 und den Regler 11 den Druck abbaut bis der Schaltpunkt S1 unterschritten wird. Danach erfolgt erneut ein Druckaufbau bis zum Erreichen des für die Gießbereitschaft erforderlichen immer gleich hohen Badspiegels in der Metallauslaufkammer 3.
  • Vorzugsweise ist der Rechner dabei so programmiert, daß sowohl beim Druckaufbau als auch beim Gießen der Druck langsam gesteigert und auch langsam wieder abgebaut wird, um sowohl in der Chargierkammer als auch vor allem in der Metallauslaufkammer nur eine geringe Metallbewegung hervorzurufen und dadurch die Schlackenbildung stark zu verringern.
  • Der für die Wiederherstellung des Badspiegels in der Metallauslaufkammer 3 erforderliche Druck in der Chargierkammer 2 ist nach dem Guß höher als vorher, wird erneut im Rechner gespeichert und dient als neue Ausgangsgröße für die Druckerhöhung während des nächsten Gießvorganges.
  • Die unabhängig vom Füllgrad des Ofens immer gleiche Ausgangssituation vor jedem Guß ermöglicht eine hohe Gießgenauigkeit.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1 Ofen
    • 2 Chargierkammer
    • 3 Metallauslaufkammer
    • 4 Deckel von 2
    • 5 Sonde in 3
    • S1 unterer Schaltpunkt von 5 (Arbeitsschaltpunkt)
    • S2 oberer Schaltpunkt von 5 (Sicherheitsschaltpunkt)
    • 6 elektrische Leitung zwischen 5 und 7
    • 7 Elektroniksteuerung
    • 8 elektrische Leitung zwischen 7 und 9
    • 9 elektronischer Rechner
    • 10 Pneumatikleitung zu 11
    • 11 Druckregler
    • 12 pneumatische Arbeitsdruckleitung zwischen 11 und 2
    • 13 pneumatische Steuerleitung zur Rückmeldung des Istdruckes in 2
    • 14 Druckmeßumformer
    • 15 Druckmeßumformer
    • 16 pneumatische Meßleitung zwischen 12 und 14
    • 17 pneumatische Meßleitung zwischen 12 und 15
    • 18 eletrische Leitung zwischen 14 und 9
    • 19 eletrische Leitung zwischen 15 und 9
    • 20 elektrische Leitung zwischen 9 und 21
    • 21 Signalumformer
    • 22 Pneumatikleitung zwischen 21 und 10
    • 23 pneumatische Steuerleitung zwischen 21 und 11

Claims (10)

1. Niederdruckgießverfahren bei dem der Guß durch Druckerhöhung in der Chargierkammer des Ofens erfolgt, dadurch gekennzeichnet , daß in der Metallauslaufkammer (3) des Ofens (1) die Höhe des Badspiegels von einer Sonde (5) gemessen wird, deren elektrische Signale einem elektronischen Rechner (9) zugeleitet werden, in dem auch der Gießdruckverlauf gespeichert ist, und der bei Absinken des Badspiegels unter einen Sollwert den Gasdruck in der Chargierkammer (2) erhöht, bis die Rückmeldung der Sonde (5) das Erreichen des vorgegebenen Badspiegels anzeigt, wobei der hierfür jeweils erforderliche Druck als Ausgangsdruck im Rechner (9) gespeichert und die programmierte Druckerhöhung für den Guß im Rechner zu diesem Ausgangsdruck addiert wird, während die Einleitung des Gießvorgangs und die Gießdauer von einer mit dem Rechner verbundenen Elektroniksteuerung (7) aus erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (9) so programmiert ist, daß während des Gießvorganges der Gasdruck nach einer vorgegebenen Kurve zunächst gesteigert und danach wieder gesenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Gießvorgang der Gasdruck bis unter den für die vorgegebene Höhe des Badspiegels erforderlichen Wert abgesenkt und dann wieder langsam auf den durch die Sonde (5) überwachten angehoben wird, der dann als Ausgangswert für den nächsten Gießvorgang im Rechner gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Istdruck in der pneumatischen Arbeitsdruckleitung (12) zur Chargierkammer (2) von zwei unabhängigen Druckmeßumformern (14,15) überwacht und als elektrische Signale dem Rechner (9) zugeführt werden, wobei nur das höhere ausgewertet und bei Überschreiten einer vorbestimmten Differenz zwischen beiden Signalen eine Störungsmeldung für den Druckmeßumwandler mit dem niedrigeren Signal ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß im Rechner (9) der programmierte Solldruck laufend mit dem von den Druckmeßumformern (14,15) ermittelten Istdruck verglichen und bei auch nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung dem Solldruck nicht folgendem Istdruck oder bei Überschreiten einer vorbestimmten Differenz zwischen beiden Drücken die Anlage drucklos gemacht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Sonde (5) zwei Schaltpunkte (S1,S2) aufweist, von welchen der untere (S1) der Arbeitsschaltpunkt und der obere (S2) ein Sicherheitsschaltpunkt ist, bei dessen alleinigem Ansprechen ein Störsignal ausgelöst und die Anlage drucklos gemacht wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Niederdruckgießofen mit Einrichtungen zur Druckerhöhung in seiner Chargierkammer einschließlich einer in ihr mündenden Druckgasleitung, dadurch gekennzeichnet daß in der Metallauslaufkammer (3) des Ofens (1) eine Sonde (5) angeordnet und elektrisch über eine Elektroniksteuerung (7) mit einem Rechner (9) verbunden ist, der über einen Signalumformer (21) einen Druckregler (11) steuert, der den Gasdruck in der Chargierkammer (2) des Ofens bestimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Sonde (5) zwei Schaltpunkte (S1, S2) hat, die unterschiedlich hohen Badspiegeln entsprechen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß an die Druckgasleitung (12) zwischen dem Druckregler (11) und dem Ofen (1) Druckmeßumformer (14,15) angeschlossen und elektrisch mit dem Rechner (9) zur Eingabe der Istwerte des zugeführten Druckgases verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckregler (11) mit dem Ofen (1) über eine pneumatische Steuerleitung (13) zur Erfassung des Istdruckes in der Dosierkammer (2) verbunden ist.
EP84103463A 1983-05-13 1984-03-29 Niederdruckgiessverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung Withdrawn EP0128280A1 (de)

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