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WO1999000205A1 - Verfahren und vorrichtung zur bewegungssteuerung einer giesspfanne mit geringer giesshöhe in einer giessanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bewegungssteuerung einer giesspfanne mit geringer giesshöhe in einer giessanlage Download PDF

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WO1999000205A1
WO1999000205A1 PCT/CH1998/000261 CH9800261W WO9900205A1 WO 1999000205 A1 WO1999000205 A1 WO 1999000205A1 CH 9800261 W CH9800261 W CH 9800261W WO 9900205 A1 WO9900205 A1 WO 9900205A1
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casting
ladle
casting machine
teeming
carriage
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Ceased
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PCT/CH1998/000261
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz Lauper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HUBO ENGINEERING GmbH
Original Assignee
HUBO ENGINEERING 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
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/04—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like tiltable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the movement of a ladle according to the preamble of claim 1 and a casting machine for carrying out the method according to the preamble of claim 4
  • a casting method has become known from EP-PS 592 365, in which the casting ladle after the first dessing process, while maintaining a certain safety distance between the pan body and the molding box, with the aid of a stationary tilting axis, can be moved further towards the center of the mold.
  • the fixed tilting axis with the lifting drive is attached to the front of the pouring spout, and since the tilting bearing required on the tilting axis must also be at a safety distance above the molding box or the weighting iron, this also leads to a high pouring height in terms of design.
  • a high pouring height entails significant disadvantages: since more kinetic energy has to be destroyed, a deeper pouring funnel is necessary so that the top box is not optimally used.
  • the invention now has as its object to avoid all the disadvantages mentioned and to provide a method and a casting machine for controlling the movement of a ladle, with which it is always possible to pour with a low pouring height, even if the pouring funnels are arranged at any point in the molding box and at which the theoretical snout pivot point is constantly brought into the lowest possible position.
  • This object is now achieved by the method and the casting machine, which have the characterizing features of patent claims 1 and 4.
  • Advantageous embodiments of the subject matter of the invention are listed in the dependent claims 2, 3 and 5 to 9.
  • FIG. 1 is a plan view of the casting machine shown in FIG. 1,
  • Fig. 3 is a view of the ladle in the pouring position
  • Fig. 4 sketchy a detail of the ladle suspension.
  • the casting machine 1 on wheels 2 of a longitudinal carriage 3 on rails 4 can be moved horizontally in the Y direction parallel to a casting mold path indicated by 5.
  • the longitudinal carriage 3 carries a transverse carriage 6 which can be displaced in the X direction by means of rail guides 7 transversely to that by means of a friction motor 8.
  • a holding device 13 for the ladle 14 is arranged such that it can be raised and lowered in the vertical direction Z.
  • the holding device 13 is suspended from chains 15, which is displaced via chain wheels 17 driven by a lifting motor 16.
  • the tilting shaft 18 pivots a projecting suspension plate 20, in which the ladle 14 is fastened so that it can be suspended.
  • the longitudinal carriage 3 with the casting ladle 14 filled with molten metal is moved in the Y direction until the pouring spout 21 at the level of the pouring funnel 22 is opposed to the casting mold 24 loaded with weighting iron 23, which is due to the electronic Control device 11 is effected.
  • the electronic control device 11 has previously been programmed in accordance with the dimensions of the casting molds to be cast. According to this program to be called up, the friction motor 8, the lifting motor 16 and the tilt motor 19 are now controlled in such a way that the theoretical snout pivot point D with the radius R of the snout stone 25 moves from top to bottom on the curve K1, which is always the case while maintaining a safety distance corresponds to the lowest possible pouring height.
  • the point of application K of the tilting moment on the curve K2 transmitted by the tilting shaft 18 via the suspension plate 20 to the pouring ladle 14 must move accordingly from bottom to top, which is done by correspondingly controlling the motors mentioned.
  • the casting process can be automatically stopped by the control device 11 depending on the cast melt weight and can be resumed in the following mold.
  • the electronic control device is programmed so that the lifting and lowering of the pouring spout is carried out at high speed during the pouring pause, which is to be kept as short as possible.
  • several molds can be filled until the curves K1 and K2 are run through and the ladle is thus emptied.
  • the casting machine has to drive to a loading and unloading station, where the empty ladle is replaced by a full one. After this, the casting process can be resumed after the drive back.
  • two casting machines can be arranged next to one another, so that if the casting ladle of the first casting machine is empty, the second one continues the casting process immediately, while the first replaces the empty casting ladle with a full one.
  • This method is that the loading and unloading station can be reached in both directions of the rails 4.
  • the ladle 14 lies on the bottom with a rounded projection 31 on a projecting part 32 of the suspension plate 20.
  • This pouring ladle suspension has numerous advantages: the casting machine can be made smaller, the accessibility between the pouring ladle and the casting mold is improved, only a vertical drive in the Z direction and a tilting drive around the axis A are required, and a rotating drive is required for changing the ladle enables this to be greatly accelerated and pans of different sizes can be used.
  • the snout 21 of the ladle 14 is equipped with an interchangeable snout stone 25.
  • the stone can be kept smaller and cheaper, it can be replaced quickly and easily when changing pans, and refractory material is saved.
  • the exact insertion of the snout stone is effected by a holder attached in the snout, so that the radius R of the snout stone moves exactly around the theoretical snout pivot point D, which prevents a pouring jet migration during the entire tipping process.
  • a specially shaped slag stone 33 is used in the vicinity of the snout 21 to hold back the slag, to break the waves and to destroy the kinetic energy generated in the pan by the tipping.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Während des Giessvorgangs wird die Giesspfanne relativ horizontal in X-Richtung und vertikal in Z-Richtung bewegt und um eine Drehachse A verschwenkt. Auf die Weise wird es beim automatischen Giessen ermöglicht, den theoretischen Schnauzendrehpunkt, um den die Giesspfanne unter Wahrung eines Sicherheitsabstandes zwischen Giesspfanne und Giessform gekippt wird, immer an der tiefstmöglichen Stelle zu halten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bewegungssteuerung einer Giesspfanne mit geringer
Giesshohe in einer Giessanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungssteuerung einer Giesspfanne gemass dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Giessmaschine zur Durchfuhrung des Verfahrens gemass dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4
Bestehende automatische Giessanlagen zum wiederholten geregelten Einfüllen flussiger Metalle aus einer kippbaren Pfanne in nacheinander zugefuhrte Formen funktionieren fol- gendermassen die Schmelze lauft wahrend des Giessens über einen Schnauzenstein mit dem Radius R aus der Pfanne, wobei die Kippachse der Pfanne mindestens annähernd durch den Mittelpunkt dieses Radius', den sogenannten theoretischen Schnauzendrehpunkt, verlauft, derart, dass unabhängig vom Kippwinkel der Pfanne annähernd gleiche geometrische und damit stromungstechnische Verhaltnisse erreicht werden Das Kippen erfolgt über einen geregelten Antneb, der über mechanische Verbindungsglieder an der Pfanne angreift
Mit derartigen Anlagen erreicht man einen einwandfreien Ablauf des Giessvorgangs beim Angiessen, wahrend des Giessens und bei der Beendigung desselben Hingegen weisen solche Anlagen den Nachteil auf, dass zum dessen mit einer relativ geringen Giesshohe, der Giesstπchter in der Nahe des Randes des Formkastens liegen muss Bei weiter innen liegenden Giesstnchtern und bei der Einhaltung eines notwendigen bestimmten Sicherheitsabstandes des Pfannenkorpers gegenüber dem Formkasten erhöht sich, durch die Segmentform der Giesspfanne bedingt, die Giesshohe
Da weit innen im Formkasten liegende Giesstπchter ungenügend erreicht werden können, muss der Trichter an den Rand gezogen werden, was bei bestenden Modellen zu kostspieligen Aenderungen fuhrt Bei Formkasten mit Beschwereisen müssen oft die Beschwereisen abgeändert werden, was wiederum zusätzliche Kosten bewirkt Weil aber nicht immer an den Modellen oder Beschwereisen Aenderungen vorgenommen werden können, kann wegen der hohen Giesshohe nur mit einer verlängerten Giessschnauze gegossen werden Eine solche Giessschnauze eignet sich aber nicht zum automatischen dessen und beim manuellen dessen ist sie nur schwierig zu handhaben
Aus der EP-PS 592 365 ist zwar ein Giessverfahren bekannt geworden, bei dem die Giesspfanne nach dem ersten dessvorgang unter Einhaltung eines bestimmten Sicherheitsabstandes des Pfannenkorpers gegenüber dem Formkasten mit Hilfte einer ortsfesten Kipp- achse, weiter gegen die Mitte der Giessform verschoben werden kann. Bei diesem Verfahren ist die ortsfeste Kippachse mit dem Hubantrieb vorne an der Giessschnauze angebracht und da das an der Kippachse benötigte Kipplager sich ebenfalls mit einem Sicherheitsabstand über dem Formkasten oder dem Beschwereisen befinden muss, führt dies konstruktiv ebenfalls zu einer hohen Giesshohe. Eine hohe Giesshohe bedingt aber wesentliche Nachteile: da mehr kinetische Energie vernichtet werden muss, wird ein tieferer Giesstrichter notwendig, so dass der Oberkasten nicht optimal ausgenützt wird. Weiter wird mehr Kreislaufmaterial benötigt, es gibt mehr Spritzeisen, ein unruhigeres Giessen mit mehr Turbulenzen im Trichter, es sind mehr Sandabspühlungen und mehr Sand- und Gaseinschlüsse im Gussstück zu erwarten. Bei Formkästen mit Beschwereisen wird die Giesshohe noch erhöht, da ja das Kipplager über dem Beschwereisen liegen muss.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, alle erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Giessmaschine zur Bewegungssteuerung einer Giesspfanne zu schaffen, mit welchen immer mit niedriger Giesshohe gegossen werden kann, auch wenn die Giesstrichter an jeder beliebigen Stelle im Formkasten angeordnet sind und bei welchen der theoretische Schnauzendrehpunkt beständig in die tieftst mögliche Lage geführt wird. Diese Aufgabe wird nun durch das Verfahren und die Giessmaschine gelöst, welche die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und 4 aufweisen. Vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Patentansprüchen 2, 3 und 5 bis 9 aufgeführt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Giessmaschine,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Giessmaschine,
Fig. 3 eine Ansicht auf die Giesspfanne in der Giessstellung und
Fig. 4 skizzenhaft ein Detail der Giesspfannenaufhängung.
Gemass Fig. 1 ist die Giessmaschine 1 auf Rädern 2 eines Längswagens 3 auf Schienen 4 parallel zu einer mit 5 angedeuteten Giessformenbahn horizontal in Y-Richtung verfahrbar. Der Längswagen 3 trägt einen Querwagen 6, der mittels Schienenführungen 7 quer zu jenem mittels eines Reibmotors 8 in X-Richtung verschiebbar ist. Auf dem Querwagen 6 ist der turmförmige Aufbau 9 der Giessmaschine und ihre Steuerkabine 10 mit der elektroni- sehen Steuereinrichtung 11 unter Zwischenanordnung von Druckmessdosen 12 gelagert. Im Aufbau 9 ist eine Halteeinrichtung 13 für die Giesspfanne 14 in vertikaler Richtung Z heb- und senkbar angeordnet. Die Halteeinrichtung 13 ist an Ketten 15 aufgehängt, die über von einem Hubmotor 16 angetriebene Kettenräder 17 verschoben wird. In der Halteeinrichtung 13 ist eine um eine Achse A drehbare Kippwelle 18 gelagert, die von einem Kippmotor 19 angetrieben wird. Die Kippwelle 18 verschwenkt eine vorstehende Aufhängeplatte 20, in welcher die Giesspfanne 14 einhängbar befestigt ist.
Beim Betrieb der Giessmaschine wird der Längswagen 3 mit der mit Metallschmelze gefüllten Giesspfanne 14 so weit in Y-Richtung verfahren, bis die Giessschnauze 21 auf der Höhe des Giesstrichters 22 der mit einem Beschwereisen 23 belasteten und zu giessenden Giessform 24 gegenübersteht, was durch die elektronische Steuereinrichtung 11 bewirkt wird. Die elektronische Steuereinrichtung 11 ist vorgängig entsprechend den Dimensionen der zu giessenden Giessformen programmiert worden. Nach diesem abzurufenden Programm werden nun der Reibmotor 8, der Hubmotor 16 und der Kippmotor 19 derart gesteuert, dass der theoretische Schnauzendrehpunkt D mit dem Radius R des Schnauzensteins 25 sich auf der Kurve K1 von oben nach unten bewegt, was unter Wahrung eines Sicherheitsabstandes immer der niedrigst möglichen Giesshohe entspricht. Dazu muss sich der durch die Kippwelle 18 über die Aufhängeplatte 20 auf die Giesspfanne 14 übertragene Angriffspunkt K des Kippmoments auf der Kurve K2 entsprechend von unten nach oben bewegen, was durch die entsprechende Steuerung der erwähnten Motoren geschieht.
Durch die als Wiegezellen arbeitenden Druckmessdosen 12 kann der Giessvorgang von der Steuereinrichtung 11 in Abhängigkeit vom vergossenen Schmelzegewicht automatisch abgestellt und bei der folgenden Giessform wieder aufgenommen werden. Dabei wird die elektronische Steuereinrichtung so programmiert, dass das Heben und Senken der Giessschnauze während der möglichst kurz zu haltenden Giesspause im Schnellgang vorgenommen wird. Bis die Kurven K1 und K2 durchlaufen werden und die Giesspfanne somit geleert ist, können im allgemeinen mehrere Giessformen gefüllt werden. Mit der leeren Giesspfanne muss die Giessmaschine zu einer Lade- und Entladestation fahren, wo die leere Giesspfanne durch eine volle ersetzt wird. Darauf kann nach dem Zurückfahren der Giessvorgang wieder aufgenommen werden. Um einen solchen zeitlichen Giessunterbruch zu vermeiden, können zwei Giessmaschinen nebeneinander angeordnet werden, so dass bei leerer Giesspfanne der ersten Giessmaschine die zweite den Giessvorgang sofort fortsetzt, während die erste die leere Giesspfanne durch eine volle ersetzt. Die einzige Bedingung dieses Verfahrens ist, dass in beiden Richtungen der Schienen 4 die Lade- und Entladestation erreicht werden kann.
Mit der vorstehenden Aufhängeplatte 20 ist es erstmals möglich, die Giesspfanne nur an einer ihrer Seitenflächen zu befestigen und zu kippen. Dies wird mit vorstehenden Kupplungsteilen 26 und 27 oben an der Giesspfanne erreicht, wobei der Teil 26 mit einer teilkreisförmigen Ausnehmung 28 in einen Achsstummel 29 und der Teil 27 in eine Öffnung 30 der Halteplatte 20 eingreift, wodurch die Giesspfanne an der Halteplatte aufgehängt wird. Zur seitlichen Stabilisierung liegt die Giesspfanne 14 unten mit einem abgerundeten Vorsprung 31 auf einem vorstehenden Teil 32 der Aufhängeplatte 20 auf. Mit dieser Giesspfan- nenaufhängung resultieren zahlreiche Vorteile: so kann die Giessmaschine kleiner ausgebildet werden, die Zugänglichkeit zwischen Giesspfanne und Giessform wird verbessert, es ist nur ein Vertikalantrieb in Z-Richtung und ein Kippantrieb um die Achse A notwendig, für den Pfannenwechsel wird ein Drehantrieb ermöglicht, wodurch dieser stark beschleunigt wird und es können Pfannen verschiedener Grosse eingesetzt werden.
Die Schnauze 21 der Giesspfanne 14 ist mit einem auswechselbaren Schnauzenstein 25 ausgerüstet. Auf diese Weise kann der Stein kleiner und billiger gehalten werden, beim Pfannenwechsel kann er schnell und einfach ausgetauscht werden und es wird Feuerfestmaterial gespart. Das genaue Einsetzen des Schnauzensteins wird durch eine in der Schnauze angebrachte Halterung bewirkt, so dass sich der Radius R des Schnauzensteins beim dessen genau um den theoretischen Schnauzendrehpunkt D bewegt, womit eine Giessstrahlwanderung während des ganzen Kippvorgangs vermieden wird.
Zum Zurückhalten der Schlacke, zum Brechen der Wellen und zum Vernichten der in der Pfanne durch das Kippen entstehenden kinetischen Energie, ist in der Nähe der Schnauze 21 ein speziell geformter Schlackenstein 33 eingesetzt.
Mit der beschriebenen Giessmaschine kann praktisch jedes beliebige Gussstück unabhängig von der dazugehörenden Formkastenhöhe gegossen werden, da bei einem Modellwechsel die elektronische Steuereinrichtung entsprechend neu programmiert wird, so dass die Kurven K1 und K2 auf das neue Modell abgestimmt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bewegungssteuerung einer Giesspfanne um einen theoretischen Schnauzendrehpunkt mit mindestens einer parallel zu einer Giessformenbahn verfahrbaren Giessmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesspfanne während des ganzen Giessvorgangs relativ horizontal in X-Richtung und vertikal in Z-Richtung bewegt und um eine Drehachse A verschwenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinrichtung der Giessmaschine mit den Bewegungen in X- und Z-Richtung und der Verschwenkung um die Drehachse A programmiert wird und zur Steuerung der die Bewegungen und die Verschwenkung bewirkenden Mittel beim Giessen abgerufen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Giessmaschi- nen nebeneinander angeordnet werden, wobei die zweite Giessmaschine den Giess- prozess fortsetzt, wenn die Giesspfanne der ersten Giessmaschine geleert ist.
4. Giessmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem auf Schienen verfahrbaren Längswagen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem quer zum Längswagen (3) verschiebbaren Querwagen (6) ein turmförmiger Aufbau (9) angeordnet ist, in welchem eine vertikal bewegbare Halteeinrichtung (13) mit einer Aufhängeplatte (20) für die Giesspfanne (14) vorgesehen ist, welche Aufhängeplatte (20) mit einer in der Haltevorrichtung (13) drehbar gelagerten Kippwelle (18) verbunden ist.
5. Giessmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querwagen (3) mit einer in einer Steuerkabine (10) angeordneten elektronischen Steuereinrichtung (11) versehen ist, welche Steuereinrichtung mit einem Reibmotor (8) zum Verschieben des Querwagens (6) auf Schienenführungen (7), mit einem Hubmotor (16) zum Heben und Senken der Halteeinrichtung (13) mittels Ketten (15) und mit einem Kippmotor (19) zum Antrieb der Kippwelle (18) steuerbar verbunden ist.
6. Giessmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesspfanne (14) mit zwei an einer ihrer Seiten vorstehenden Kupplungsteilen (26 und 27) in entsprechenden Gegenstücken (29 und 30) der Aufhängeplatte (20) einhängbar ist.
7. Giessmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der turmförmige Aufbau (9) und die Steuerkabine (10) unter Zwischenschaltung von Druck- messdosen(12) auf dem Querwagen (6) gelagert sind.
8. Giessmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesspfanne (14) mit einem auswechselbaren Schnauzenstein (25) ausgerüstet ist.
9. Giessmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesspfanne (14) in der Nähe der Schnauze (21) mit einem Schlackenstein (33) versehen ist.
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