DE2409670B2

DE2409670B2 - Vorrichtung zur steuerung des schmelzenausflusses aus einem mit einer bodenausgussoeffnung versehenen giessgefaess

Info

Publication number: DE2409670B2
Application number: DE19742409670
Authority: DE
Inventors: Champaign 111 Shapland jun. Earl Page (VStA)
Original assignee: Ausscheidung in 24 62 292 USS Engineers and Consultants, Inc, Pittsburgh, Pa (VStA)
Priority date: 1973-03-01
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1977-11-10
Also published as: BR7401422D0; NO139513B; US3866806A; NO740690L; HU168703B; FR2219815B1; AR211762A1; BE811663A; FI57887C; IE39420B1; AR207440A1; ZA741121B; NO139513C; JPS5040429A; FI57887B; YU39916B; AU6590374A; NL174434C; GB1469411A; JPS5226743B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des SchmelzenausHusses aus einem mit einer Bodenausgußöffnung versehenen Gießgefäß, mittels Sperr- und Öffnungsschieberplatten, die auf einer an einem Rahmen befindlichen Schiebertragvorrichtung durch eine Antriebsvorrichtung aus einer Bereitschaftslage in eine Betriebslage unterhalb der Ausgußöffnung und in eine Speicherlage jenseits der Ausgußöffnung verschiebbar sind.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (US-PS 52 465) ist aufgrund der Bauweise ihrer hydraulischen Steuerung für die Sperr- und Öffnungsschieberplatten nicht in der Lage, den Durchflußquerschnitt der Bodenausgußöffnung des Gießgefäßes durch eine entsprechende Einstellung der öffnung des Öffnungsschiebers den gewünschten Durchfluß- bzw. Geschwindigkeitsverhältnissen anzupassen, um durch. Drosselung des Schmelzenflusses und damit durch eine Geschwindigkeitsregulierung des Schmelzenflusses ein Zusetzen der Ausgußöffnung zu vermeiden bzw. in den Fällen, in denen sich bereits Ablagerungen gebildet haben, diese wegzuspülen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßeri Art zur Steuerung des Schmel/.enausflusses zu schaffen, die nicht nur eine Drosselung des GieBstroms ermöglicht, um ein Zusetzen der Ausgußöffnung zu vermeiden, auch feine Einstellungen der Schieberöffnung

in bezug auf die Ausguß- bzw. Düsenöffnung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebsvorrichtung aus einem Hauptantrieb und einem Hilfsantrieb besteht, die von dem Rahmen ϊ und an den gegenüberliegenden Enden der Schiebertragvorrichtung getragen werden, wobei der Hilfsantrieb eine Einrichtung zur Abbremsung der Bewegungsgeschwindigkeit und Feineinstellung der Lage der Schieberplatten in bezug auf die Ausgußöffnung besitzt.

Durch diese Konstruktion wird die Antriebsvorrichtung für die Schieber in einen Hauptantrieb und einen Hilfsantrieb unterteilt, wobei letzterer als Bremsvorrichtung der Antriebsbewegung des Hauptantriebs entgegenwirkt, um den Schieber gleichzeitig zum Stillstand zu bringen und vor allem feine Einstellungen der Schieberöffnung zu ermöglichen. Außerdem kann der Steuerschieber momentan in eine Stellung bewegt werden, in der die Ausgußöffnung vollständig geöffnet ist, um dadurch die Ablagerungen wegzuspülen, woraufhin der Schieber in seine Drosselstellung zurückgeführt wird. Der Öffnungsschieber kann aus einer Bereitschaftslage schnell in einen Bereich langsamer Bewegung unterhalb der Ausgußöffnung geschoben werden, aus dem er dann langsam und genau gesteuert in jeder Richtung in eine gewünschte Abgußstellung innerhalb dieses Bereiches positioniert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht der Vorrichtung zur Steuerung des Schmelzenausflusses und der Lagerplatte zur Befestigung der Vorrichtung an einem Gießgefäßboden, F i g. 2 eine Seitenansicht eines Teils eines Gießgefäßbodens, an dem die Vorrichtung angebracht ist,

F i g. 3 eine Längsschnittansicht längs der Linie 111-111 in Fig. 1,

F i g. 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 1V-1V in F i g. 2,

F i g. 5 eine Querschnittsansicht längs der Linie V-V in Fig. 2,
Fig.6 ein Schaubild, das den Zusammenhang zwischen dem Metallschmelzenstrom aus einem Gießgefäß und der Druckhöhe des in diesem Gefäß befindlichen Metalls bei teilweise geöffneter und bei vollständig geöffneter Ausgußöffnung zeigt und F i g. 7 ein Schaltbild der hydraulischen und pneumatisehen Schaltkreise, die bei der Vorrichtung Verwendung finden.

Die Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen einen Teil eines herkömmlichen, mit einer Bodenabgußöffnung versehenen Gießgefäßes für Metallschmelzen. Das Gießgefäß weist einen Metallmantel 10, eine hitzebeständige Auskleidung 12 und eine hitzebeständige Ausgußdüse 13 auf, die sich durch die Auskleidung und den Mantel hindurcherstreckt und die Ausgußöffnung bildet. Eine Lagerplatte 14 ist an der Bodenwand des Gießgefäßes

bo befestigt und umgibt den unteren Teil der Düse Zwischen der Bodenwand und der Lagerplatte wird vorzugsweise eine Schicht 15 eines Wärmeisoliermaterials angeordnet. Die Lagerplatte ist mit mehreren nacr unten ragenden Zapfen 19 zur Anbringung dei Vorrichtung zur Steuerung des Schmelzenausflusses ar (Jem GicSgcfä!3 versehen. Diese Zapfen sind mi Querbohrungen 20 ausgestattet.

Die Vorrichtung ist als Einbaueinheit gebaut, die siel

als Ganzes an der Lagerplatte 14 befestigen oder von dieser Platte entfernen läßt. Sie weist einen vorgefertigten Rahmen 21 auf, auf dem die anderen Teile angebracht werden. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, ist dieser Rahmen mit einer waagerechten Platte 22, einem Durchlaufflansch 23, der von einen Seitenkante der Platte nach unten ragt, und mit in senkrechter Richtung mit Abstand angeordneten, oberen und unteren Schienen 24 und 25 als Schiebertragvorrichtung versehen, die von dein Flan-ch nach innen ragen. An ihrer gegenüberliegenden Seitenkante trägt die Platte nach unter, ragende Flanschteile 26, 27 und 28, von denen aus sich in waagrechter Richtung mit Abstand getrennte obere Schienensegmente 29, 30 und 31 nach innen erstrecken. In horizontaler Richtung mit Abstand angeordnete untere Schienensegmente 32 und 33 ragen von den Flanschteilen 26 bzw. 28 nach innen. Die obigen Teile des Rahmens sind miteinander verbunden, wobei sich jedoch die untere Schiene 25 und die Schienensegmente 32 und 33 sowie die unteren Teile des Flansches 23 und die Flanschteile 26 und 28 vorzugsweise entfernen lassen. Die Aufgabe der unteren Schiene und der Schienensegmente besteht darin, einen Gießrohrhalter 34 zu tragen. Die Platte 22 ist mit senkrechten Löchern 35 und waagrechten Löchern 36 versehen, wobei letztere mit den entsprechenden senkrechten Löchern in Verbindung stehen. Die Zapfen 19 auf der Lagerplatte 14 passen in die senkrechten Löcher hinein und werden von diesen aufgenommen. Die Stifte 37 werden durch die miteinander fluchtend ausgerichteten waagrechten Bohrungen 20 und 36 in den Zapfen 19 bzw. der Platte 22 gesteckt, um die Vorrichtung an dem Gießgefäß festzuhalten. Wie im folgenden im einzelnen noch dargelegt wird, sind die obere Schiene 24 und die Schienensegmente 29, 30 und 31 so gebaut, daß sie hitzebeständige Sperrschieberplatten 38 und Öffnungsschieberplatten 39 tragen, so daß diese auf einer geraden Bahn zwischen einer Bereitschaftslage, einem Langsambewegungsbereich und einer Abstandslage jenseits der Düse bewegt werden können.

Die Platte 22 besitzt eine zentrale öffnung 41, die eine stationäre hitzebeständige Kopfplatte 42 (F i g. 3, 4 und 5) aufnimmt. Letztere weist die übliche Öffnung 43 auf, die mit dem Boden der Düse 13 fluchtet. Da die hitzebeständige Platte unmittelbar dem flüssigen Metall ausgesetzt ist, muß sie häufig ausgetauscht werden. Dieser Austauschvorgang ist einfach, da die Kopfplatte zugänglich ist, sobald der Rahmen 21 von der Lagerplatte 14 entfernt ist.

Eine Antriebsvorrichtung mit einem Hauptantrieb 46 auf dem Rahmen 21 ist an dem einen Ende der Bewegungsbahn der Schieberplatte angebracht, während an seinem anderen Ende ein Hilfsantrieb 47 sitzt (Fig. 1, 2 und 3). Der Zylinder des Hauptantriebs 46 enthält einen hin- und herbeweglicheri Kolben 48 sowie eine Kolbenstange 49, die an ihrem freien Ende einen Stößel 50 trägt. In ähnlicher Weise enthält der Zylinder des Hilfsantriebs 47 einen hin- und herbeweglichen Kolben 51 sowie eine Kolbenstange 52, die an ihrem freien Ende einen gegenüberliegenden zweiten Stößel 53 trägt. Eine Hydraulikmittelleitung 54 und eine Druckluftleitung 55 sind an das hintere und das vordere Ende des Zylinders des Hauptantriebs 46 angeschlossen. In ähnlicher Weise stehen eine Hydraulikmittelleitung 56 und eine Druckluftleitung 57 mit dem hinteren und dem vorderen Ende des Zylinders des Hilfsantriebs 47 in Verbindung.

Auf den gegenüberliegenden Seiten der Düse 13 trag der Rahmen 21 gegenüberliegende Schieberstützhebf 60 sowie gegenüberliegende Rohrhalterstützhebel 61 die am besten aus den F ? g. 4 und 5 ersichtlich sind. Dl· Schienen 24 und 25 und Schienenssegmente 30 jind zu Aufnahme der Hebel 60 und 61 unterbrochen, währen« die Hebel 61 geschlitzt sind, so daß sie die Hebel 6< aufnehmen können (Fig.4). Die Schieberstützhebel 6( sind auf ballig gedrehten Unterlegscheiben 62 drehbai gelagert, die auf Schraubenbolzen 63 sitzen, welche vor dem Flansch 23 und dem Flanschteil 27 auf gegenüberliegenden Seiten der Schieberplatte 38 oder 39 nach unten ragen. Der Flansch 23 und der Flanschteil 27 weisen senkrechte Bohrungen 64 auf, in denen Schraubenfedern 65 und Stößel 66 sitzen. Die Federn üben über die Stößel gegen die äußeren Enden der Hebel 60 eine abwärts gerichtete Kraft aus, während die inneren Enden der Hebel nach oben gegen die Schieberplatten drücken und damit die Schieberplatte fest an die darüber befindliche Kopfplatte 42 anpressen.

Bevor die Gießgefäße mit Metallschmelze oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt wird, wird unter der stationären Kopfplatte 42 eine Sperrschieberplatte 38 angeordnet, die dort auf den inneren Armen der Schieberstützhebel 60 getragen wird. Der Stößel 50, der von dem Hauptantrieb 46 betätigt wird, befindet sich in seiner vollständig zurückgezogenen Lage. Das hintere Ende des Hilfsantriebs 47 enthält Hydraulikmittel, während der zweite Stößel 53 ausgefahren ist und an dem Ende der Sperrschieberplatte 38 anliegt. Daraufhin wird eine Öffnungsschieberplatte 39 seitlich durch den zwischen den oberen Flanschteilen 26 und 27 vorhandenen Raum in eine Bereitschaftslage eingeschoben, wo sie auf der Schiene 24 und auf den Schienenteile 29 und 30 ruht. Die Öffnungsschieberplatte 39 hat eine öffnung 73, die ihrem Durchmesser nach der der öffnung 43 in der Kopfplatte 42 entspricht. Die Enden der Schieberplatten 38 und 39 stoßen nahezu aufeinander.

Wenn nun mit dem Abgießen begonnen werden soll, wird Hydraulikmittel dem hinteren Ende des Hauptantriebs 46 über die Leitung 54 zugeführt. Der Stößel 50 wird in Richtung auf die Düse 13 getrieben und stößt dadurch die Öffnungsschieberplatte 39 zur Düse hin und schiebt die Sperrschieberplatte 38 von den Schieberstützhebeln 60 in eine Abstandsstellung jenseits der Düse. Die Sperrschieberplatte drückt gegen den Stößel 53 und schiebt den Kolben 51 im Hilfsantrieb 47 in eine zurückgezogene Stellung. Das hintere Ende des Kolbens 51 trägt einen zylindrischen Stopfen 74 (F i g. 3) als Teil einer Einrichtung zur Abbremsung der Bewegungsgeschwindigkeit und Feineinstellung der Lage der Schieberplatten 38 und 39. Die Rückwand des Zylinders des Hilfsantriebs 47 ist mit einer Bohrung 75 versehen, die den Stopfen 74 aufnehmen kann und mit der die Hydraulikleitung 56 in Verbindung steht. Die Rückwand hat außerdem einen verengten, L-förmigen Kanal 76, der die einzige Verbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders unJ der Bohrung 75 bildet, wenn der Stopfen 74 in der Bohrung sitzt. Eine Schraube 77, die in die Zylinderwand eingeschraubt ist, steuert die effektive Querschnittsfläche des Kanals 76. Somit bilden de·· Stopfen 74, die Bohrung 75 und der Kanal 76 ein langes Absperrventil. Die Teile sind so bemessen, daß der Stopfen erst dann in die Bohrung eintritt, wenn die Öffnungsschieberplatte 39 einen Langsambewegungsbereich erreicht, in dem sie auf den Schieberstützhebeln 60 getragen wird, und in dem sich eine öffnung 73 der Düse i3 nähert oder sich teilweise untsr dieser Düse

befindet. Der Langsambcwegungsbereich einer Öffnungsschieberplatte erstreckt sich wenigstens von einer Schiebcrstellung, in der die Düse teilweise geöffnet ist, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist, bis zu einer Stellung, in der die Düse vollständig geöffnet ist. Bis der Stopfen in die Bohrung eintritt, strömt Hydraulikmittel frei aus dem Zylinder des Hilfsantriebs aus, wodurch die Teile sich rasch so lange bewegen, bis die Schieberplatte den Langsambewegungsbcreich erreicht.

Sobald der Stopfen in die Bohrung eintritt, kann Hydraulikmittel aus dem Hilfszylinder nur über den verengten Kanal 76 entweichen, woraufhin die Teile sich langsam und genau gesteuert in jeder Richtung in eine gewünschte Gießlage innerhalb des Langsambewegungsbereiches bewegen.

Während der Gießvorgang stattfindet, tragen die oberen Schienensegmente 30 und 31 die Sperrschieberplatte 38 in ihrer Abstandslage, während die Schieberstützhebel 60 die Öffnungsschieberplatte 39 abstützen. Wenn die Sperrschieberplatte entfernt und gegen eine andere ausgetauscht werden soll, wird Druckluft über die Leitung 57 dem vorderen Ende des Hilfsantriebs 47 zugeführt. Der Kolben 52 wird in ein weiter zurückgezogene Stellung getrieben, woraufhin die Sperrschieberplatte seitwärts durch den Zwischenraum zwischen den Flanschteilen 30 und 31 entfernt und an ihrer Stelle eine andere eingebaut werden kann. Wenn das Gießen beendet werden soll, wird Hydraulikmittel dem hinteren Ende des Hilfsantriebs 47 zugeführt und dadurch die Sperrschieberplatte 38 aus ihrer Abstandslage unter die Öffnung 43 zurückgestoßen, und zwar zunächst langsam, bis der Stopfen 74 die Bohrung 75 freigibt, und dann schnell. Wenn Öffnungsschieberplatten ausgewechselt werden sollen, wird zunächst die Sperrschieberplatte auf die oben beschriebene Weise entfernt, woraufhin Luft dem vorderen Ende des Hauptantriebs 46 über die Leitung 55 zugeführt wird und damit der Kolben 48 und der Stößel 50 in eine zurückgezogene Stellung gefahren werden. Dann wird eine neue Öffnungsschieberplatte in die Bereitschaftslage eingesetzt und danach der Hauptantrieb 46 betätigt, um diese neue Schieberplatte in den Langsambewegungsbereich auf den Schieberstützhebeln 60 zu schieben, wobei die alte Öffnungsschieberplatte in ihre Abstandslage bewegt wird. Alternativ dazu läßt sich dem hinteren Ende des Hilfsantriebs 47 Hydraulikmittel zuführen, die Sperrschieberplatte unter die Düse zurückbewegen und die alte Öffnungsschieberplatte in die Bereitschaftlage zurückzuführen, aus der sie seitlich entnommen werden kann. Dann läßt sich eine neue Öffnungsschieberplatte in der Bereitschaftslage anord nen, und, wie oben beschrieben, in Betriebsstellunf bringen.

Fig. 6 zeigt ein Schaubild, das die Beziehunj zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und den statischen Druck einer Strahlschmelze in einen Gießgefäß (A) verdeutlich, wobei die Öffnungsschieber platte 73 sich in einer anfänglichen Drosselstellung an Beginn des Langsambewegungsbereiches befindet während sie bei (B) vollständig geöffnet ist. In diesen Fall ist die anfängliche Drosselstellung dadurcl gekennzeichnet, daß der Umfang der Öffnungsschieber platte 73 auf der Mitte der Öffnung 42 in der Kopfplatte 41 liegt, d. h. daß die wirksame Öffnungsfläche etw; 40% der Fläche bei vollständig geöffneter Stellung beträgt. Die Abszisse der graphischen Darstellung stell die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsmenge dar, die Ordinate die statische Druckhöhe. In jedem FaI ist die Strömungsgeschwindigkeit der statischen Druck höhe direkt proportional. Bei einer gegebenen öff nungsgröße und einer gegebenen anfänglichen Drossel stellung läßt sich eine Beziehung zwischen den Linier (A)und (B)des Schaubilds aufstellen.

Fig. 7 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der bei dei

2=. oben beschriebenen Vorrichtung verwendeten hydrauli sehen und pneumatischen Steuerkreise. Der hydrauli sehe Steuerkreis weist einen Behälter 80 auf, dei Hydraulikmittel enthält. Eine Zufuhrleitung 81 erstreck sich von dem Behälter aus zu einer Pumpe 82, und vor dort zu einer Einlaßöffnung eines Vierwegeventils 83 Eine Rückführleitung 84 läuft von einer Auslaßöffnunj des genannten Ventils zum Behälter zurück. Dit obenerwähnten Hydraulikleitungen 54 und 56 erstrek ken sich von diesem Ventil aus zu dem Hauptantrieb 4(

bzw. Hilfsantrieb 47. Der pneumatische Steuerkrei; weist einen Druckluftbehälter 85 auf. Eine Zuführleitung 86 läuft von diesem Behälter 85 zu einer Eintrittsöffnung eines anderen Vierwegeventils 87, das eine Entspan nungsöffnung 88 besitzt. Die obenerwähnten Druckluftleitungen 55 und 57 laufen von dem letztgenannter Ventil zu dem Hauptantrieb 46 bzw. Hilfsantrieb 47 Fig. 7 zeigt die Ventile 83 und 87 in ihrer neutraler Stellung.

Wenn den Antrieben 46 oder 47 Hydraulikmitte

zugeführt werden soll, wird das bewegliche Element de; Ventils 83 nach links oder rechts verschoben. Ir ähnlicher Weise wird das bewegliche Element dei Ventils 86 verschoben, um jedem Antrieb Druckluft zuzuführen.

Hierzu 4 Blatt Zeichmmeeii

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung des Schmelzenausflusses aus einem mit einer Bodenausgußöffi
versehenen Gießgefäß, mittels Sperr- und öffm
schieberplatten, die auf einer an, einem Rahmen befindlichen Schiebertragvorrichtung durch eine Antriebsvorrichtung aus einer Bereitsschaftlage in eine Betriebslage unterhalb der Ausgußöffnung und in eine Speicherlage jenseits der Ausgußüffnung verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einem Hauptantrieb (46) und einem Hilfsantrieb (47) besteht, die von dem Rahmen (21) und an den gegenüberliegenden Enden der Schiebertragvorrichtung (24, 25, 60) getragen werden, wobei der Hilfsantrieb (47) eine Einrichtung (74 bis 77) zur Abbremsung der Bewegungsgeschwindigkeit und Feineinstellung der Lage der Schieberplatten (38,39) in bezug auf die Ausgußöffnung (43,1107) besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptantrieb (46) als Schnellantrieb und der Hilfsantrieb (47) als Langsamantrieb ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (46, 47) aus Druckmittel betätigten Arbeitszylindern bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitszylinder über Druckleitungen (54 bis 57) und Ventile (83, 87) miteinander in Wirkverbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Langsamantrieb dienende Arbeitszylinder (47) mit einem Sperrventil (76, 77) ausgerüstet ist, das dann betätigbar ist, sobald eine Schieberplatte (38,39) ihre Betriebslage erreicht.