DE2709052C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Eingießen vorbestimmter Metallschmelzenmengen in aufeinanderfolgende Kokillen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eingießen vorbestimmter Metallschmelzenmengen in aufeinanderfolgende Kokillen und zur Steuerung bzw. zum Ausgleichen der Mengenänderungen in den Kokillen mittels einer Gießvorrichtung, mittels der die Metallschmelze in vorbestimmter Menge in eine Kokille eingegossen wird, wobei die eingegossene Menge gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, um ein Ausgangssignal mit einer Größe zur Beseitigung der

Abweichungen des gemessenen Wertes vom Sollwen zu liefern und entsprechend diesem Ausgangssignal einen Stellmotor der Gießvorrichtung zu betätigen, derart, daß die Änderung der Menge an Metallschmelze in den Kokillen gesteuert bez. ausgeglichen und. sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verlahrens mit einer Einrichtung zur Messung der in die Kokillen eingegossenen Menge und zum Vergleich mit einem Sollwert sowie mit einem Stellmotor zur Betätigung der Gießvorrichtung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem gemessenen Wert d'.-r eingegossenen Menge und dem Sollwert.

Ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist aus der Dl AS 12 17 558 bekannt. Die bekannte Vorrichtung dient /um nacheinanderfolgenden Eingießen vorbestimmter Metallschmelzenmengen in eine Vielzahl von auf einem Karussell angeordneten Kokillen. Zum Ausgleich der Mengenänderungen in den Kokillen dienen an einer vorbestimmten, hinter der F.ingußstelle liegenden Stelle des Karussells angeordnete Druckmeßdosen, die das effektiv^ Gewicht der gefüllten Kokillen in ein Rechengerät übermitteln, und ein mit dem Rechengerät zusammenwirkendes S'euergerät, das den Kippwinkel und die Kippdauer der Gießmulde bestimmt. Der Kippwinkel und die Kippdauer hängen von der Differenz zwischen dem Ist-Gewicht und einem durch das Rechengerat festgelegten Soll-Gewicht ab.

Die Korrektur des Gießvorganges im Sinne einer Verlängerung oder Verkürzung der Kippdauer der Gießpfanne oder einer Veränderung ihres Neigungswinkels erfolgt bei der bekannten Lösung auf relativ komplizierte Weise, wobei die dem Rechengerät eingegebene Funktion des Programms für das SoII-Ge-

wicht jeweils neu experimentell ermittelt werden muß. Die bekannte Lösung arbeitet nicht mit einem festen Bezugswert, so daß Korrekturen stets relativ zu den gerade vorangegangenen Meß- und Vergieichswerten erfolgen. Daher erfordert die bekannte Lösung eine komplizierte Steuerung und Recheneinheit, wobei zudem nach Feststellung von Fehlwerten eine geraume Zeitspanne vergeht, bis die Fehlwerte wieder ausgeglichen sind Schließlich besteht die Gefahr, daß Fehlwe-te als Bezugswerte dienen.

Aus der DE-OS 24 38 160 ist es an sich bekannt, die zu vergießende Metallschmelzenmenge mit einem Nadelventil zu regulieren, das in Abhängigkeit von dem Impuls eines optischen Schmelzenspiegel-Änderungsfühlers zur Bestimmung des Schmelzenspiegels in einer Gießform mehr oder weniger weit öffnet. Im übrigen bezieht sich die aus der DE-OS 24 38 160 bekannte Lösung nicht auf ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum nacheinanderfolgenden Eingießen vorbestimmter Metallschmelzenmengen in eine Vielzahl von Kokillen, sondern auf ein Stranggießverfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, das bzw. die bei denkbar einfachem Verfahrensablauf für das Messen und Vergleichen und bei relativ einfacher Steuerung der Mengenänderung in den Kokillen eine konstante Metallschmelzennlenge in den Kokillen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Abstand zwischen der Oberfläche der Metallschmelze in der Kokille und einem Schmel/enspicgel-Ändcrungsfühler oder -Detektor zur Lieferung von für diesen Abstand repräsentativen Signalen gemessen wird, daß aus diesen Signalen mittels eines Speicher- oder Halte-Verstärkers, der mit einem Grcnzschalier zur Lieferung eines Haltesignals zusammenwirkt, ein Signal ausgewählt wird, und daß dieses Signal mit einem vorbestimmten festen Bezugswert entsprechend einer vorbestimmten Schmelzenmenge in der Kokille verglichen wird, um ein Ausgangssignal zur Betätigung des Stellmotors zu liefern.

Bezüglich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gießvorrichtung in an sich bekannter Weise mit einem Nadelventil zur Regulierung der in die Kokillen zu vergießenden Me'-illschmelzenmenge und mit einem Schmelzenspiegel-Änderungsfühler oder-Detektor zur Bestimmung des Schmelzen-Spiegels in den Kokillen versehen ist. daß ein Speicherb/w. Haltevcrstärker zur Auswahl eines Signals aas den vom Fühler gelieferten Signalen im Zusammenwirken mit einem mit den Kokillen zusammenwirkenden Grenzschalter vorhanden ist und daß ein Regler zum Vergleichen und Berechnen eines Unterschieds zwischen einem vom Halteverstärker gelieferten Auswahlsignal und einem vorbestimmten Bezugswert sowie ein Stellungsgeber vorgesehen sind, welcher einen Unterschied zwischen den Signal vom Regler und dem vom Stellmotor gelieferten Sign··¹ . ■·. bgabe eines Signals zur Betätigung des Nadelventils durch den Stellmotor berechnet.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen äußerst einfachen Verfalirensablauf für das Messen und Vergleichen aus. Ferner ist bei relativ einfacher Steuerung der Mengenänderung in den Kokillen eine konstante Melallschmelzenmenge in diesen gewährleistet

Ferner wird durch die Anordnung eines Stellungsgebers, der den Unterschied zwischen dem Signal vom Regler und dem vom Stellmotor gelieferten Signal berechnet, die Genauigkeit des Signals für den Stellmotor zur Betätigung des Nadelventils erheblich erhöht. Die Erfindung besticht durch Einfachheit und dennoch ausreichend hohe Genauigkeit

Im folgenden ist ein bevorzugtes Allsführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine Vorrichtung mit konstanter Gießmenge gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig.1,

Fi g. 3 eine Vorderansicht derselben,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Vorderansicht einer bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Kühlvorrichtung und

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie Vl-VI in F: g. 5.

Bei der in den Figuren dargestellten Auslührungsform wird eine Metallschmelze, die mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung, etwa einer Pumpe, von einem nicht dargestellten Schmelzofen zur Aufrechterhaltung des Schmelzzustands abgenommen wurde, zunächst dem einen Ende einer Dosierwanne oder -pfanne zugeführt, die durch einen Zylinder 6 in eine durch die strichpunktierten Linien in Fig. 2 veranschaulichte Stellung verkippbar ist.

Die Wanne oder Pfanne 1 ist mit Leitplalten 5 versehen, die vorbestimmte Abstände zwischen ihren Unterkamen und dem Gießpfannenboden festlegen. Die Le!tplatten 5 dienen zur Verhinderung einer Störung der Metallschmelze aufgrund von Änderungen ihres Oberflächenspiegels in der Pfanne und zum Absetzen lassen b/w. Ruhenlassen der Schmelze zur Erleichterung des Entfernens von oxidhaltigem Schaum, der in der Schmelze eingeschlossen ist, während sich diese im Ofen befindet. Der Schaumabzug erfolgt dabei über einen am anderen Ende der Pfanne 1 vorgesehenen Überlauf.

Die Pfanne 1 weist am einen Ende einen Auslaß 11 für die Metallschmelze auf. der vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und in den ein Regulierventil 4 eingesetzt ist. Das als Nadelventil ausgebildete Regulierventil 4 ist dem Auslaß (zum Verschließen desselben) genau angepaßt und betrieblich mit einer Einrichtung zum Messen des Schmelzenspiegels verbunden, um dadurch die Schmelzenzufuhr zu den Kokillen zu regeln. Der Spalt zwischen dem Regulierventil 4 und dem Umfangsrand des Auslasses ist mithin einstellbar, um unterschiedliche Durchflußmengen der Metallschmelze einstellen zu können.

Die Wanne oder Pfanne 1 vermag nur eine vorbestimmte Schmelzenmenge aufzunehmen. Die überschüssige Schmelze fließt am anderen Ende der Pfanne 1 über, um über eine Rücklaiifleimiig oder -rinne 9 zum Ofen zurückgeführt zu werden

Die über das Regulierventil 4 .ms dem Auslaß 11 ausgetragene Metallschmelze flieüi d.inn über kipp- oder drehbare Zwischen- und Leitbehälter 2 bzw. 3 in Kokillen 12 hinein.

Wenn der Gießvorgang infolge einer zufälligen Stillsetzung der Gießvorrichtung oder aus ähnlichen Gründen unterbrochen werden muß, kann der Zwischenbehälter 2 durch einen Zylinder 7 in die in Fig. 2

strichpunktiert eingezeichnete Stellung gekippt werden, um die über den Auslaß 11 zugeführte Schmelze über eine weitere Rücklaufleitung oder -rinne 10 zum Ofen zurückzuführen.

An der Gießvorrichtung sind mehrere Leitbehälter 3 vorgesehen, die ein Überfließen der Schmelze zwischen aufeinanderfolgenden Kokillen verhindern sollen, wenn eine vorangehende Kokille durch die Gießvorrichtung mit einer vorbestimmten Schmelzenmenge beschickt worden ist. Wenn nämlich eine der aufeinanderfolgenden Kokillen bis zu einer bestimmten Höhe mit Schmelze gefüllt worden ist, werden die Leitbehälter 3 durch einen zugeordneten Zylinder 8 in die in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnete Stellung gedreht, so daß sie die Schmelze in die nachfolgende Kokille einführen.

Die mit der Metallschmelze beschickten Kokillen werden dann beispielsweise durch einen Kettenförderer zur Position eines berührungsfrei arbeitenden Schmelzenspiegel-Änderungsfühlers 101 gefördert.

Der Fühler oder Detektor 101 vermag den Abstand zwischen sich und der Oberfläche der Metallschmelze zu messen. Zu diesem Zweck weist der Fühler 101 eine Hochfrequenz-Induktionsspule auf, die mit einem Hochfrequenzstrom in der Größenordnung von z. B. 1 MH/ speisbar ist. Die Induktivität der Spule ändert sich, wenn sich ihr ein Metall annähert, im vorliegenden Fall die Schmelze in der Kokille. Infolgedessen wird durch einen Volt/Volt- bzw. Spannungswandler 102 eine Ausgangsspannung von 0—1 V entsprechend dem Abstand zwischen dem Schmelzenspiegel und dem Änderungsfühler 101 abgegeben.

In der Nähe des Änderungsfühlers HOI ist eine Kühleinrichtung 109 vorgesehen, die den Fühler 101 vor der Strahlungswärme der in der Kokille enthaltenen Schmelze schützt und welche weiterhin die in der Kokille befindliche Metallschmelze zu kühlen vermag. Die Kühleinrichtung 109 besteht aus einem Wassersprührohr 135 und einer allgemein mit 131 bezeichneten Luftdüsenvorrichtung, die eine unter dem Wassersprührohr 135 angeordnete Schrägfläche 136 aufweist. Die Luftdüsenvorrichtung 131 weist weiterhin eine Schlitzdüse 134 auf, über welche die von einer Luftleitung zugeführte Luft gegen den Fühler 101 und die Oberfläche der Metallschmelze ausgeblasen wird.

Das durch eine Wasserleitung 133 zugeführte Wasser tropft aus dem Sprührohr 135 auf die Schrägfläche 136 herab, um längs dieser zur Schlitzdüse 134 zu fließen, an welcher es durch den aus dieser Schlitzdüse austretenden Luftstrahl zerstäubt wird. Hierdurch wird die Kühlwirkung verbessert.

Aufgrund der Anordnung dieser Kühleinrichtung vermag der Änderungsfühler oder -detektor !01 der Hitze der in der Kokille enthaltenen Metallschmelze zu widerstehen.

Der mit dem Fühler 101 verbundene Wandler 102 ist seinerseits mit einem v/i-Wandler (Spannung/Strom-Wandler) 103 verbunden, der das Ausgangssignal des Wandlers 102 in ein Signal von 0—20 mA umzuwandeln vermag, das dann einem mit dem Wandler 103 verbundenen Speicher- oder Halteverstärker 104 eingespeist wird.

Da der Schmelzenspiegel-Änderungsfühler 101 zur Lieferung eines kontinuierlichen Ausgangssignals das Ultraschallwellensignal kontinuierlich überträgt, besteht sein Ausgangssignal aus einem Signal, das nicht nur den Abstand zwischen dem Fühler und der Schmelzenoberfläche, sondern auch den Abstand zwischen dem Fühler und der Oberkante der Kokillenwand wiedergibt. Die Kokillenreihe umfaßt nicht nur die üblichen Kokillen 12, sondern auch Kokillen für schenkelige Barren. Da diese Kokillen zusätzliche Formräume für die Schenkel aufweisen, stimmt der Schmelzenspiegel in diesen Kokillen nicht mit dem der üblichen Kokillen überein.

Der Speicher- oder Halte-Verstärker 104 wählt aus den vom Änderungsfühler 101 gelieferten Signalen unter Vernachlässigung der unnötigen Signale die für die anschließende oder Folgeregelung nötigen Signale aus. Diese Auswahl wird durch einen mit dem Verstärker verbundenen Grenzschalter 110 bewirkt, welcher dem Verstärker ein Haltesignal zu liefern vermag.

Der dicht an der Bewegungsbahn der Kokillen angeordnete Grenzschalter ίϊΟ ist mit einem an jeder der aufeinanderfolgenden Kokillen angeformten Ansatz 119 in Berührung bringbar. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 liefert der Grenzschalter 110 ein Haltesignal an den Verstärker 104. wenn er mit dem Ansatz 119 in Berührung kommt, d.h. wenn sich der Ansatz 119 innerhalb eines Haltesignalbereichs C befindet, so daß das vom Änderungsfühler 101 abgegebene Signal nicht aufgenommen wird.

Bei der Weiterbewegung der Kokille kommt der Grenzschalter 110 vom Ansatz 119 frei, so daß sich die Kokille nunmehr in einem Meßbereich B befindet. Hierbei nimmt der Verstärker 104 das vom Änderungsfühler 101 abgegebene Signal auf, das dann einem an den Verstärker 104 angeschlossenen Regler 105 eingespeist wird. Der Regler 105 vergleicht das vom Verstärker 104 zugeführte Signal mit einem vorbestimmten Wert entsprechend einer vorbestimmten Schmelzenmenge in der Kokille, und er liefert ein Gleichstromsignal von 4 —2OmA, das rückgekoppelt wird, um den Unterschied zwischen dem vorbestimmten Bezugswert und dem Ausgangssignal des Verstärkers 104 zu negieren.

Das Signal vom Regler 105 wird zu einem mit diesem verbundenen Stellungsgeber 106 übertragen, der einerseits mit einem Regel- oder Stellmotor 107 und andererseits mit einem Doppelzeiigeber 111 verbunden ist.

Der Stellungsgeber 106 vermag die Betätigungsgröße

« bzw. -dauer des Stellmotors 107 entsprechend dem vom Regler 105 gelieferten Signal zu steuern.

Genauer gesagt, vermag der Stellungsgeber 106 ein vom Regler 105 geliefertes Signal zur Einstellung des Öffnungsgrads des Ventils mit einem vom Stellmotor rückgekoppelten, für den tatsächlichen Öffnungsgrad des Ventils repräsentativen Signa! zu vergleichen und den Stellmotor mit einem Signal zu speisen, um letzteren unter Vernachlässigung des Unterschieds zwischen den verglichenen Signalen zu betätigen.

Der Stellmotor ist so mit dem Nadelventil 4 verbunden, daß die Drehung des Regelmotors aufgrund des vom Stellungsgeber zugeführten Signals auf das Nadelventil 4 übertragen wird. Infolgedessen wird der Öffnungsgrad des Nadelventils 4 in Abhängigkeit vom Schmelzenspiegel, d. h. von der Schmeizenmenge in der Kokille 112 geregelt

Der an den Stellungsgeber 106 angeschlossene Doppelzeitgeber 111 regelt oder steuert die Betätigungszeit des Stellungsgebers in der Weise, daß letzterer in vorbestimmten Intervallen betätigbar ist. Der Stellmotor arbeitet somit in Abhängigkeit von dem vom Stellungsgeber gelieferten Signal intermittierend, um eine zu häufige Betätigung des Nadelventils zu

vermeiden. Der Ausgleich der Schmelzenmenge in der Kokille erfolgt somit allmählich bzw. schrittweise.

Dem Stellmotor 107 ist ein von außen her betätigbarer Grenzschalter 108 zugeordnet, so daß eine wahlweise Betätigung des Stellmotors 107 unabhängig vom Stellungsgeber möglich ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß erfindungsgemäß ein kontinuierliches Eingießen der Metallschmelze in die aufeinanderfolgenden Kokillen unter Ausschaltung der sog. Stockung (Zeitverlust) vorgesehen ist, ohne dabei ein unerwünschtes Überfließen oder Herauslecken der Metallschmelze auftritt.

Da hierbei zudem die Rücklaufmenge der Schmelze zu dem den geschmolzenen Zustand des Metalls erhaltenden Ofen verringert wird, kann die Pumpe zur Förderung der zu vergießenden Metallschmelze eine kleinere Leistung besitzen.

Zudem werden Schwankungen oder Änderungen der Metallschmel/.enmenge in den einzelnen Kokillen durch die automatische Steuerung des Öffnungsgrads des Nadelventils in Abhängigkeit von der tatsächlichen Änderung der in die Kokille eingegossenen Schmelzenmenge beträchtlich verringert, woraus sich eine verbesserte Gießleistung der Anlage ergibt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eingießen vorbestimmter Metallschmelzenmengen in aufeinanderfolgende Kokillen und zur Steuerung bzw. zum Ausgleich der Mengenänderungen in den Kokillen mittels einer Gießvorrichtung, mittels der die Metallschmelze in vorbestimmter Menge in eine Kokille eingegossen wird, wobei die eingegossene Menge gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, um ein Ausgangssignal mit einer Größe zur Beseitigung der Abweichungen des gemessenen Wertes vom Sollwert zu liefern und entsprechend diesem Ausgangssignal einen Stellmotor der Gießvorrichtung zu betätigen, derart, daß die Änderung der Menge an Metallschmelze in den Kokillen gesteuert bzw. ausgeglichen wird, dadurch gekenrtzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Abstand zwischen der Oberfläche der Metallschmelze in der Kokille und einem Schmelzenspiegel-Änderungsfühler oder -detektor zur Lieferung von für diesen Abstand repräsentativen Signalen gemessen wird, daß aus diesen Signalen mittels eines Speicher- oder Halte-Verstärkers, der mit einem Grenzschalter zur Lieferung eines Haltesignals zusammenwirkt, ein Signal ausgewählt wird, und daß dieses Signal mit einem vorbestimmten festen Bezugswert entsprechend einer vorbestimmten Schmelzenmenge in der Kokille verglichen wird, um ein Ausgangssignal zur Betätigung des Stellmotors zu liefern.

2. Vorrichtung zum nacheinanderfolgenden Fingießen vorbestimmter Metallschmelzcnmengen in eine Vielzahl von Kokillen und zur Steuerung der Änderungen der in den Kokillen enthaltenen Schmelzenmengen mit einer Einrichtung /ur Messung der in die Kokillen eingegossenen Menge und zum Vergleich mit einem Sollwert sowie einem Stellmotor zur Betätigung der Gießvorrichtung in Abhängigkeit von der Dilferenz zwischen dem gemessenen Wert der eingegossenen Menge und dem Sollwert, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießvorrichtung in an sich bekannter Weise mit einem Nadelventil (4) zur Regulierung der in die Kokillen (112) zu vergießenden Metallschmelzcnmenge und mit einem Schmelzenspiegcl-Änderungsfühler oder -detektor (101) zur Bestimmung des Schmelzenspiegels in den Kokillen (112) versehen ist, daß ein Speicher- b/w. Halteverstärker (104) zur Auswahl eines Signals aus den vom Fühler (101) gelieferten Signalen im Zusammenwirken mit einem mit den Kokillen zusammenwirkenden Grenzschalter (110) vorhanden ist, und daß ein Regler (105) zum Vergleichen und Berechnen eines Unterschieds zwischen einem vom Halteverstärker (104) gelieferten Auswahlsignal und einem vorbestimmten Bezugswert sowie ein .Stellungsgeber (106) vorgesehen sind, welcher einen Unterschied zwischen dem Signal vom Regler (i05) und dem vom Stellmotor (107) gelieferten Signal zur Abgabe eines Signals zur Betätigung des Nadelventils (4) durch den Stellmotor (107) berechnet

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Stellungsgeber (106) verbundener Doppelzeitgeber (111) vorgesehen ist, welcher den Stellungsgeber (106) während eines vorbestimmten Zeitintervalls intermittierend arbeiten läßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Stellmotor (107) ein von außen betätigbarer Grenzschalter (108) zur Betätigung des Stellmotors unabhängig von dem vom Fühler (101) gelieferten Signal verbunden ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießvorrichtung eine Gießpfanne (1), die am einen Ende einen Auslaß (11) für die Metallschmelze und am anderen Ende einen Überlauf aufweist, einen Zwischenbehälter (2), dessen eines Ende mit einem Auslaß für die Schmelze versehen ist und der zur Aufnahme des Schmelzenstroms von der Gießpfanne (1) kippbar angeordnet ist und einen Leitbehälter (3) zur Überführung der Schmelze vom Zwischenbehälter (2) zu den aufeinanderfolgenden Kokillen (112) aufweist, wobei die Gießpfanne (1) mit dem Nadelventil (4) zur Regulierung der zu vergießenden Metallschmelzenmenge versehen ist und der Leitbehälter (3) zum Umschalten des Schmelzenstroms von einer Kokille (112) auf die nächste kippbar ist.