NO178919B - Nivåreguleringssystem for kontinuerlig eller semikontinuerlig metallstöpeutstyr - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et nivåreguleringssystem for regulering av metallnivået i kontinuerlig eller semikontinuerlig støpeutstyr, f.eks. støpeutstyr for fremstilling av valseblokk eller pressbolt av aluminium, hvilket støpeutstyr omfatter en støpeform med en oppad åpen ifyllingsåpning for smeltet metall og en tilførselsrenne e.l., med et utløp anordnet over ifyllingsåpningen, for overføring av det smeltede metallet fra en holdeovn e.l.

Ved kontinuerlig eller semikontinuerlig støping av metall som nevnt ovenfor benyttes i dag mest vanlig et mengdereguleringssystem ved tilførsel av smeltet metall som baserer seg på anvendelse av flottører. Et slikt system gir begrenset mulighet til å regulere metallnivået under støpeoperasjonen og ingen mulighet til å styre metalltilførselen under oppstarten av støpeoperasjonen. Dessuten er reguleringen treg ved et slikt system, noe som bl.a. gir ujevn kvalitet for de støpte metallegemene.

Spesielt ved støping av valseblokker er metalltilførselen i startfasen og dermed metallnivået i støpeformen av meget stor betydning da de fleste problemer som senere oppstår ofte har sin årsak i disse forhold.

US patentskrift nr. 4.304.287 og GB patentskrift nr. 2.232.104 viser begge regulerings-/stengeinnretninger som baserer seg på anvendelse av lasere for bestemmelse av metallnivå i forbindelse med metallstøping.

Denne type løsning er beheftet med flere ulemper.

Under metallstøping oppstår det ofte røyk som vil bryte og derved hindre at laserstrålen blir returnert til deteksjonsutstyret for måleapparaturen. Dette vil også kunne skje dersom en gjenstand, f.eks. i forbindelse med "avskumming" av metallsmelten kommer mellom emitter/detektor og metalloverflaten.

Anvendelse av laser ved metallstøping representerer derfor ikke en tilstrekkelig sikker løsning for registrering av metallnivå.

For øvrig vil anvendelse av laser kreve spesielt kjøleutstyr for emitterutstyret fordi dette i seg selv utvikler mye varme og må monteres i nærheten av smeiten som i tillegg avgir mye varme. Anvendelse av laser representerer derfor også en dyr løsning.

GB patentskrift nr. 2.087.682 viser måleutstyr for måling av avstanden til en væskeoverflate mikrobølger eller akustiske bølger. Det er i patentskriftet ikke sagt noe om anvendelse av radar i forbindelse med nivåregulering av metallsmelter i forbindelse med metallstøping.

Med foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til et nivåreguleringssystem som gir jevn og hurtig regulering av metalltilførselen i alle faser av støpeoperasjonen, som er driftssikkert og enkelt å anvende og som kan forprogrammeres slik at det til enhver tid under støpeoperasjonen oppnås optimale støpeforhold. Dette gir en rekke fordeler: - Ved støping med flere støpeformer vil det kunne oppnås samme metallmengde og ifyliingshastighet for samtlige støpeformer,

- Samme ifyllingshastighet fra støp til støp.

- Likt metallnivå i formene ved oppstart, fra støp til støp.

- Jevn ifyllingshastighet i støpeformen vil gi en jevn "såle" mot støpeskoen, hvilket sikrer at varmetransporten fra støpeemnet til støpesko blir lik fra støp til støp. Dette vil også påvirke

oppkrympingstendensen, og dermed sikre at støpeemnet står mer stabilt på støpeskoen.

- Mindre fare for kaldlegg og sprekkinitiering.

- Mindre fare for overflateoksider som kan være initieringsteder for startsprekk.

- Mindre fare for uhell (ulykker).

Oppfinnelsen erkarakterisert vedat metallnivået er innrettet til å reguleres ved hjelp av en PLS-enhet på basis av signal fra en radarsensor som registrerer metallspeilets nivå, idet metalltilførselen reguleres ved hjelp av en aktuatordrevet stengeanordning på basis av signal fra PLS-enheten som angitt i vedføyde krav 1. De uselvstendige kravene 2-6 angir fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives nærmere ved hjelp av eksempel og under henvisning til vedføyde tegning som skjematisk viser delvis gjennomskåret en del av et semikontinuerlig støpeutstyr 1 for fremstilling av valseblokk, samt et nivåreguleringssystem 2 for regulering av metallnivået i støpeutstyret.

Støpeutstyret omfatter, kort beskrevet, en støpeform 3 med en oppad åpen ifyllingsåpning 4 for smeltet metall, samt en i tilknytning til undersiden av støpeformen, på en vertikalt bevegbar understøttelse 5, anordnet støpesko 6. Metallet er innrettet til å ifylles støpeformen via en renne 7 e.l. som står i forbindelse med en vippbar holdeovn e.l. (ikke nærmere vist).

Nivåreguleringssystemet 2 omfatter på sin side en radarsensor 8, en PLS (programmerbar logisk styring) 9, et hydraulikkaggregat 10, en proposjonalitets- eller servoventil 11 og en hydraulisk aktuator 12. Radarsensoren 8 som innbefatter en antenne (ikke nærmere vist) er anordnet over støpeutstyret, i avstand fra dette, og er innrettet il å måle avstanden til metallspeilet i ifyllingsåpningen 4. Fortrinnsvis kan radarsensoren være anordnet i god avstand fra støpeutstyret, f.eks. i taket i støpehallen hvor utstyret er plassert. Derved vil det ikke være i veien under støpeoperasjonene eller under arbeide med støpeutstyret, f.eks. i forbindelse med vedlikeholdsarbeider med utstyret. Dessuten vil en ved en slik plassering av radarsensoren hindre at den kommer for nær og blir skadet av det varme metallet. Anvendelse av en radarsensor som avstandsmåler representerer derfor en vesentlig fordel ved oppfinnelsen.

Radarsensoren, dvs. antennen, genererer et modulert mikrobølgesignal og mottar et reflektert signal fra metalloverflaten. Det reflekterte signalet blir demodulert, filtrert for uønskede refleksjoner og analysert av en mikroprosessor i sensoren, som i sin tur avgir elektrisk signal til PLS-enheten 9 i samsvar med nivået for metallspeilet. Målenøyaktigheten for radarsensoren er ved testing funnet å være bedre enn ± 0.5 mm.

Metallgjennomstrømmingen i rennen 7 reguleres av et spjeld 13 som strekker seg ned i rennen og som er bevegbart i vertikalretningen ved hjelp av en hydraulisk aktuator 12. Aktuatoren utgjøres av en hydraulisk stempel/sylinderenhet som drives av hydraulikkolje fra et hydraulikkaggregat 10. Den har innebygget elektronisk posisjonsarigivelse ved hjelp av en sensor (ikke nærmere vist) som avgir signal til PLS-enheten om stempelets og derved spjeldets posisjon i rennen.

Tilførselen av hydraulikkfluid til aktuatoren 12 reguleres på sin side av en proporsjonalitetsventil eller servoventil 11 som mottar elektrisk signal fra PLS-enheten 9.

PLS-enheten er selve "hjernen" i reguleringssystemet og kan programmeres slik at metallspeilet under støpeoperasjonen til enhver tid holdes på det nivå som er ønsket for å oppnå et optimalt støperesultat.

Reguleringssystemet i henhold til oppfinnelsen virker ellers kort beskrevet som følger. Når støpeprosessen starter, åpnes spjeldet i rennen ved hjelp av aktuatoren 12 slik at flytende metall i ønsket mengde kan strømme ned i ifyllingsåpningen 4 for støpeformen 3. Nivået for metallspeilet i støpeformen registreres av radarsensoren som kontinuerlig oversender signal til PLS-enheten i samsvar med dette. Fra starten av og under hele støpeoperasjonen avgir PLS-enheten elektrisk signal til servoventilen 11 som i sin tur påvirker hydraulikkfluidtilførselen til aktuatoren slik at denne regulerer spjeldets stilling i rennen i henhold til den ønskede metallgjennomstrømmingsmengde. Den hydrauliske aktuatoren avgir kontinuerlig signal til PLS-enheten om spjeldets posisjon i rennen.

Når det gjelder radarsensoren 11, kan denne, foruten å benyttes til å registrere metallspeilets nivå, også benyttes til å registrere støpeskoens posisjon (høyde) i forhold til støpeformen fornt for igangsettelse av støpeoperasjonen. Dette representerer en vesentlig fordel ved oppfinnelsen som hindrer vanninntrenging i skoen, skader på utstyret og sikrer at metallekkasjer unngås.

Oppfinnelsen slik den er definert i kravene er for øvrig ikke begrenset til det eksempel som er vist i tegningen og beskrevet i det foranstående. Således kan det istedenfor en hydraulisk drevet aktuator benyttes en elektrisk drevet aktuator. En hydraulisk aktuator er dog å foretrekke idet den er mindre følsom for høye temperaturer (varme). Videre kan det istedenfor en stengeanordning i form av et spjeld 13 benyttes en dyse/pinneanordning der aktuatoren beveger en pinne som strekker seg ned i en dyseåpning i rennen.

Ellers skal bemerkes at PLS-enheten foruten å regulere nivået for metallspeilet også som en integrert funksjon kan benyttes til å regulerer tømmefunksjonen (vippjsstillingen) for holdeovnen ved at PLS-enheten avgir signal til en servoventil for et hydraulikksystem som styrer vippingen av holdeqynen på basis av den metallmengde som det er nødvendigjå tilføre rennen 7.

Claims (6)

1. Nivåreguleringssystem for regulering av metallnivået i kontinuerlig eller semikontinuerlig støpeutstyr, f.eks. støpeutstyr for fremstilling av valseblokk eller pressbolt av aluminium, hvilket støpeutstyr omfatter en støpeform (3) med en oppad åpen ifyllingsåpning (4) for smeltet metall og en tilførselsrenne (7) e.l., med et utløp anordnet over ifyllingsåpningen, for overføring av det smeltede metallet fra en holdeovn e.l.,karakterisert ved at metallnivået er innrettet til å reguleres ved hjelp av en PLS-enhet (9) på basis av signal fra en radarsensor (8) som registrerer metallspeilets nivå, idet metalltilførselen reguleres ved hjelp av en aktuatordrevet (12) stengeanordning (13) på basis av signal fra PLS-enheten (9).

2. Nivåreguleringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at aktuatoren (12) er hydraulisk drevet og styres av en proposjonalitetsventil eller servoventil (12).

3. Nivåreguleringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at aktuatoren er elektrisk drevet.

4. Nivåreguleringssystem ifølge krav 1-3, karakterisert ved at stengeanordningen utgjøres av et i rennen (7) hev- og senkbart eller vridbart spjeld (14).

5. Nivåreguleringssystem ifølge krav 1-3,karakterisert ved at stengeanordningen (13) utgjøres av et dyse/pinnearrangement.

6. Nivåreguleringssystem ifølge krav 1-5,karakterisert ved at PLS-enheten (9) avgir signal til en servoventil (12) for et hydraulikksystem som styrer vippingen av holdeovnen på basis av den metallmengde som det er nødvendig å tilføre rennen (7).