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Verfahren zur automatiscnen Steuerung
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des Schlämmstoffes von Gießereiformsanden Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur automatischen Steuerung des Schlämmstoffes von Cießereiformsanden,
bei welchem dem Formsand bei und nach dem Entleeren der Form Feinstanteile entzogen
werden.
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Bekanntlich ist tongebundener Formsand der am häufigsten verwendete
Formstoff für die Herstellung von Metallguß.
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Tongebundener Gießereisand setzt sich in der Regel aus Quarzsand,
Bindeton (Bentonit) und Glanzkohlenstoffbildner (Kohlenstaub) und Wasser zusammen.
Je nach Einsatzfall können kleinere Additivmengen dieser Grundmischung zugegeben
werden.
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Weiterhin ist bekannt, daß der Formsand nach dem Abgießen vom Gußstück
getrennt und zur Wiederaufbereitung zurückgeführt wird. Bei der Wiederaufbereitung
werden Neusand (zum Ausgleich der Verluste), sowie Bindeton und Glanzkohlenstoffbildner
(als Ersatz für die thermisch gebrannten bzw. ausgebrannten Bestandteile) und Wasser
zugegeben. Der so wieder aufbereitete Formsand muß je nach Einsatzfall bestimmte
Ansprüche in Bezug auf Festigkeiten, Gasdurchlässigkeit und Verdichtbarkeit bzw.
Verformbarkeit erfüllen. An letztere werden insbesondere beim Einsatz vollautomatischer
Formmaschinen erhöhte Ansprüche gestellt.
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Die Formsandmischung setzt sich aus Bestandteilen unterschiedlicher
Korngröße zusammen. Der Feinstanteil unter 0,02 mm, der in der Fachsprache als Schlämmstoff
bezeichnet wird, hat einen besonderen Einfluß auf die Verdichtbarkeit des Formsandes.
Schwankunsen im Schlämmstoffanteil sind aus diesem Grund unerwünscht.
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Der Gehalt an Schlämmstoff variiert jedoch in Abhängigkeit vom Gießprogramm.
Die thermische Belastung des Formsandes (Sand : Guß-Verhältnis), der Anteil der
Kerne in der Form und andere Parameter beeinflussen den Schlämmstoffgehalt des Formsandes.
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Nachdem die meisten Gießereien mehrere Formanlagen haben, die aus
der gleichen Sandaufbereitung mit Formsand versorgt werden bzw. auf ein und derselben
Formanlage häufig in kurzen Abständen wechselnd, unterschiedliche Gußstücke erzeugt
werden, ist die unerwünschte Schwankung des Schlämmstoffgehaltes nicht zu vermeiden.
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Um schädliche Einflüsse durch die Schwankungen des Schlämmstoffgehaltes
zu reduzieren oder zu vermeiden, werden bekanntlich in kurzen Abständen Laborproben
des Formsandes entnommen und die dabei ermittelten Werte für Korrekturen der Formsandzusammensetzung
benutzt. Als Korrekturmaßnahme steht im allgemeinen nur die Veränderung der Neusandzugabe
zur Verfügung. Die Neusandzugabe wiederum kann nicht ohne Rücksicht auf andere Einflüsse
verändert werden.
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Bei vielen Gußstücken besteht ein derart hoher Kernanteil, daß dieser
den Bedarf an Neusand bereits vollkommen deckt, so daß eine zusgzliche Neusandzugabe
nicht mehr erwünscht ist. Bei Zugabe von Neusand liegt diese meist in der Größenordnung
von etwa 1 % der Formsandmenge, so daß der entstehende Korrektureffekt außerordentlich
gering ist bzw. erst nach mehreren Durchläufen, d.h. nach längerer Zeit spürbar
wird.
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Es sind bereits Überlegungen angestellt, Gießereisandaufbereitungsanlagen
automatisch zu regeln und die Feuchtigkeit sowie die Verdichtbarkeit des Gießereisandes
zu messen. Man hat hier beim Auftragen der Verdichtbarkeit über dem Feuchtigkeitsgehalt
Eichgeraden voraesehen und die automatische Steuerung an Hand dieser Geraden vorgenommen,
wobei die Verschiebung der Eichgeraden auf einen vorgege-
benen
Toleranzbereich beschränkt Lst. Beim Überschreiten der Toleranzgrenze muß die Sandzusammensetzung
geändert werden. Den wesentlichen Einfluß auf das Verhältnis Verdichtbarkeit: Feuchte
hat dabei der Scllämmstoffgehalt. Zur Korrektur der Sandzusammensetzung wird wiederum
Neusand zugegeben, wie oben bereits beschrieben, und hier ergeben sich Steuerungsgrenzen,
weil bei großem Kernanteil die Zugabe von Neusand nicht mehr erwünscht ist.
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Ziel der Erfindung ist daher die Korrektur und Steuerung des Schlämmstoffanteiles,
möglichst durch Entnahme oder Zufuhr des Feinststoffanteiles vor dem Dosieren oder
Mischen.
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Es ist auch bekannt, daß durch Einsatz von Entstaubungsanlagen in
modernen Sandaufbereitungsanlagen und insbesondere durch den Einsatz von Verdunstungskühleinrichtungen
dem Formsand während der Rückführung zur Wiederaufbereitung ein erheblicher Anteil
an Feinstoffen, die im wesentlichen aus Schlämmstoffen bestehen, entzogen wird.
Diese Feinstoffe werden durch Zyklone und Filter aus der Abs aug- bzw.
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Kühlluft abgeschieden. Es genügt nun aber keineswegs, diese abgesaugten
Feinstoffe direkt nach der Kühlanlage dem Formsand wieder aufzugeben, weil die vorstehend
erwähnten Änderungen der Sandqualität und insbesondere des Schlämmstoffanteiles
je nach dem Gießprooramm damit nicht behoben sind.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung eines Verfahrens
der eingangs bezeichneten Art zur kurzfristigen und feinfühligen Änderung des Schlämmstoffgehaltes
des Formsandes derart, daß ein konstanter Schlämmstoffgehalt erreichbar ist, auch
wenn der Altsand mit starken Schwankungen des Schlämmstoffgehaltes belastet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß dem
Formsand bei und nach dem Entleeren der Form derart
Viele Feinstanteile
auf der Altsandstrecke entzogen werden, daß der Formsand mit Sicherheit einen Unterschuß
an Schlämmstoff aufweist, und daß die fehlenden Schlämmstoffanteile genau dosiert
in Abhängigkeit laufender manueller oder automatischer Sandprüfungen zugegeben werden.
Das neue Verfahren kann man sowohl im Zusammenhang mit der bisher üblichen Labormeßung
de-s Schlämmstoffgehaltes aber auch bei automatischer Ermittlung des Schlämmstoffgehaltes
des Formsandes einsetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren sorgt mit Vorteil dafür,
daß nicht der gesamte abgeschiedene Feinstoffan teil in den Zyklonen und Filtern
sondedrn neur in solcher Menge wieder zurückgeführt wird, wie zur Konstanthaltung
des Schlämmstoffgehaltes im Formsand erforderlich ist. Die abgeschiedenen Feinstoffe
werden über ein regelbares Dosiergerät dem Formsand in der jeweils benötigten Menge
zugeführt. Die erforderliche Zugabemenge wird entweder im Labor oder durch die erwähnte
automatische Messung ermittelt.
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Durch das neue Verfahren gemäß der Erfindung können Gießereien aus
der gleichen Sandaufbereitung mehrere Formanlagen mit Formsand versorgen, wenngleich
unterschiedliche Gießprogramme gefahren werden, z.B. Gußstücke mit glatten und solche
mit groben Oberflächen. Stets kann man einen konstanten Schlämmstoffgehalt herbeiführen
und diesen kurzfristig und feinfühlig ändern.
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Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die Entnahme der
Feinstanteile über die Kühlluft einer Verdunstungskühleinrichtung erfolgt. Hier
kann das erfindungsgemäße Verfahren bei bereits vorhandenen Einrichtungen angesetzt
werden ohne Investitionsaufwand.
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Bei großen Anlageleistungen bzw. bei großer Entfernung zwischen Kühlanlage
und meßstelle des Schlämmstoffgehaltes ist es erfindungsgemäß ferner zweckmäßig,
wenn eine Teilmenge der entnommenen Feinstoffe als konstante Grundmenge zugegeben
wird, während die Restmenge geregelt zudosiert
wird. Mit anderen
Worten wird an dr Entnahmestelle der Feinstoffe, z.B. .der Kühlanlage, konstant
eine gewisse Grundmenge in den Altsand zurückgeführt. Die Differenzmenge wird in
der Nähe der Meßstelle in Abhängigkeit des MeB-ergebnisses geregelt wieder zugegeben.
Es bietet sich hierbei an, den Feinstoff wie die übrigen Zugabekomponenten über
die Dosieranlage an der Sandmischanlage zuzugeben.
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Es besteht an dieser Stelle der Vorteil, daß bei modernen Anlagen
Dosierrechner eingesetzt werden, welche die Verarbeitung der Meßwerte erleichtern.
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Durch diese Aufteilung einer Grunamenge und einer Restmenge vereinfacht
sich auch die Steuerung und Förderung der Feinstoffe, weil der Weg von der Abscheideeinrichtung
für die Feinstoffe bis zur Dosiereinrichtung oder dem dieser vorgeschalteten Silo
für die Feinstoffe häufig lang ist.
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Die kleine Restmenge läßt sich auch einfacher bunkern.
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Die Erfindung ist vorteilhaft weiter dadurch ausgestaltet, daß die
Zugabe der Korrekturmenge uber die Dosieranlage an der Formsancaubereitung erfolgt.
.eim Transport des Sandes von der Kühlanlage bis zur Mischerstation können einschließlich
Zwischenlagerung mehrere Stunden vergehen. Es ist deshalb besser, wenn durch die
vorstehend genannte Maßnahme erfindungsgemäß der Regelbefehl von der Prüfeinrichtung
näher an die Prüfstelle herangelegt wird, weil man dadurch eine bessere Treffsicherheit
hat. Der Regelbefehl wird deshalb zweckmäßig direkt an die Dosieranlage an der Formsandaufbereitung
gegeben. Der korrigierte Sand steht dann der Mischeinrichtung sehr bald zur Verfügung,
während im anderen Fall ein Sand über die Feinstoffentnahmestelle korrigiert würde,
so daß die Korrektur an der Meßstelle erst zeitversetzt wirksam würde.
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Bei Einsatz von Rechnern in der Dosieranlage besteht auch die Möglichkeit,
den Kernanteil und das Sand : Guß-Verhält-
nis des jeweiligen Produktionsprogrammes
zu speichern, so daß die Zugabe an Neusand und Bindemittel automatisch in Abhängigkeit
des Gießprogrammes und die Schlämmstoffzugabe wiederum in Abhängigkeit der Neusand-
und Bin demittelzugabe geregelt werden kann.
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Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn der zeitweise
überschüssige Feinstanteil bis zur Wiederverwendung in Silos gelagert wird. Da hat
man diesen vorübergehend nicht benötigten Feinstoff zu einem anderen Zeitpunkt verfügbar,
bei welchem ein größerer Schlämmstoff-Unterschuß besteht.
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Das Silo für die Feinstoffe kann wahlweise an der Entnahmestelle,
an der Zugabestelle oder an jeder beliebigen Stelle im Gießereibetrieb angeordnet
werden, weil der Transport der Feinstoffe durch eine einfache pneumatische Förderanlage
problemlos möglich ist.
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Weitre Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen: Figur 1 schematisch den Kreislauf
einer Metallgießerei mit tongebundenem Formsand unter Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und Figur 2 den gleichen Kreislauf einer anderen Ausführungsform mit
automatischem Prüfgerät.
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Der von der vorhergehenden Benutzung zurückkehrende Altsand 1 wird
unter Zugabe der Zusätze 2 - 4 (Wasser 2, Neusand 3, Feinstoffe 3 A, Bentonit und
Kohlenstaub 4), die in einer Dosierung 5 gesteuert werden, dem Mischer 6 aufgegeben.
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Der gemischte Sand wird in einer Formmaschine 7 geformt. Je nach der
Gestalt des Gußstückes werden in die noch offene Form Keme zur Bildung von
Hohlräumen
im Gußstück eingelegt. Die geschlossene Form wird auf der Gießstrecke 8 mit Metall
ausgegossen. Das erstarrte Gußsti:ck wird auf der Ausschlagstelle 9 vom Formsand
getrennt und zur weiteren Bearbeitung geleitet. Der ausgeschlagene Formsand wird
durch Metallatscheider, Siebe usw.
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auf der Altsandstrecke 10 von Fremdstoffen und Knollen gereinigt.
Der gereinigte Sand wird in einem Verdunstungskühler 11 auf die gewünschte Temperatur
gekühlt. Die durch die Kühlluft mitgerissenen Feinstoffe werden in einem Abscheider
12 abgeschieden und über ein Zuteilgerät 13 dem Sandstrom nach dem Kühler wieder
aufgegeben. Die Abluft 14 wird mit oder ohne Nachreinigung abgeführt.
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Von den im Abscheider 12 abgeschiedenen Feinstoffen wird gemäß Figur
1 ein Teilstrom über das erwähnte Zuteilgerät 13 dem Sandstrom nach demKihler 11
wieder zugeführt. Eine Restmenge 13 A der Feinstoffe wird jedoch zur Dosieranlage
5 geführt, die durcheein zusätzliches Silo für die Feinstoffe 3 A erweitert ist.
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Man sieht aus der Ausführungsform der Figur 1, daß dem Formsand bei
und nach dem Entleeren der Form auf der Altsandstrecke 10, d.h. unter anderem auch
im Kühler 11, ein so hoher Feinstanteil entzogen wird, daß der Formsand vor der
Zugabestelle durch das Zuteilgerät 13 mit Sicherheit einen Unterschuß an Schlämmstoff
aufweist. Die nun fehlenden Schlämmstoffanteile können dann in Abhängigkeit der
durchgeführten Sandprüfung genau dosiert zugegeben werden. Diese feine und schnelle
Dosierung gelingt besonders gut, weil die entnommenen Feinstanteile in eine Grundmenge
13 und eine Restmenge 13 A aufgeteilt werden
Bei der Ausführungsform
der Figur 2 wird der Einsatz eines automatischen Prüfgerätes für die Ermittlung
des Schlämmstoffgehaltes und die.Verarbeitung von Meßwerten über einen Rechner schematisch
dargestellt.
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Der Kreislauf des fertiggemischten Sandes zur Formmaschine 7, über
die Gießstrecke 8, die Ausschlagstelle 9 und die Reinigungsstrecke 10 sind in Figur
2 nicht dargestellt, denn sie entsprechen genau der Ausführungsform in Figur 1.
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Ein automatisches Prüfgerät für die Ermittlung des Schlämmstoffgehaltes
5 A speist seine Meßwerte in einen Rechner 5 B. Der Rechner korrigiert in Abhängigkeit
der eingegebenen Meßergebnisse die Dosierung der Grundmenge von Feinstoffen 13 durch
das regelbare Dosiergerät 13 B sowie die Korrekturmenge der Feinstoffe 3 A über
die Dosieranlage 5.
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Durch die Regelung der Grundmenge 13 wird sichergestellt, daß die
Dosierung der Korrekturmenge 3 A in einer solchen Größenordnung liegt, wie sie für
die Auslegung der Dosieranlage 5 erforderlich ist.
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Bei einer zusätzlichen Eingabe der Kernsandmenge 14 und des Sand :
Guß-Verhältnisses 15 kann über den Rechner auch die Neusandmenge 3 und die Bindemittelmenge
4 und in Abhängigkeit davon die Feinstoffmenge 3 A gesteuert werden.
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