SE467241B - Foerfarande foer vaegning av metallinnehaall i ett kaerl i en anlaeggning foer gjutning - Google Patents

Description

20 25 50 u! UI -Il-a ”7 l\') -m. .__\ N Reglering eller konstanthållning av atomiseringsgasens temperatur eller strömningshastighet är en känd teknik.

Reglering och konstanthållning av den smälta metallens temperatur under atomisering kan åstadkommas exempelvis genom att använda en induktivt värmd och trycktät skänk. Regleringen av den smälta metal- lens temperatur i en sådan skänk erhålles genom att mäta smältans temperatur och variera effekten till induktionsspolen. Detta är en känd teknik som beskrivits i exempelvis SE-A-8006244-1.

De kända metoderna och teknikerna för att reglera den smälta metal- lens flöde genom utloppets (tärningsstenens) öppning i en induktivt värmd skänk tillåter emellertid inte tillräcklig noggrannhet. Regle- ring av stålflödet vid tappning av flytande stål ur en skänk är en nödvändighet. Anledningen till detta är att stålet måste kunna depo- neras med stor noggrannhet för att ge korrekt dimension på det till- verkade objektet. De störningar som bl a i form av igensättning av tärningsöppningen uppkommer under tillverkningens förlopp måste kom- penseras. Förfaranden enligt känd teknik som använts hittills baseras på mätning av stàlytans nivå i bl a på mätning av stàlytans nivå i skänken, och tar inte hänsyn till skänkens infodringsslitage, smäl- tans strömningshastighet i skänken eller slitage av tärningsöppningen Dessa metoder för reglering av metallflödet baseras på det teoretiska sambandet mellan statiskt tryck och strömningshastighet som härleds ur Bernoulli's ekvation. På grund av faktorer som smältans temperatur viskositet, typ av keramiska material, kemiska reaktioner mellan smäl ta och keramisk infodring avviker dock det verkliga flödet från det teoretiskt beräknade.

Ett annat förfarande för reglering av metallflödet är att väga skän- ken med metallinnehåll och beräkna viktminskningen per tidsenhet.

Detta ställer stora krav på upplösning och noggrannhet hos vågen, eftersom metallflödet (viktsminskningen per tidsenhet) är så litet i i 10 15 20 25 50 55 467 241 relation till den totalt vägda lasten och kravet på konstanthållning av flödet är stort. Kravet i aktuell anläggning är att kunna avläsa viktsändringar motsvarande 0,5 kg och skall jämföras med att vikten av skänk och smälta uppgår till c:a 4 ton, varav smältan utgör c:a 1 ton. Vägningen är utsatt för störning från den magnetiska kraft som strömmen i induktionsspolen för omrörning och värmning ger upphov till och som direkt påverkar vägningen. Denna störande kraft ligger mellan 0 kg (vid avslagen effekttillförsel) och vari- erar därifrån inom ett intervall upp till c:a 40 kg beroende på de förhållanden som råder i processen, vilka beskrivs nedan.

I den aktuella tillverkningsprocessen infördes därför en kompensa- tion baserad på en empirisk modell som korrigerar viktsignalen. Den- na modell beräknar störkraften vid aktuell stålbadsnivå och spol- ström. Stålrör, som tillverkades med användning av modellen, visade dock att korrigeringsfaktorn påverkades även av skänkinfodringspro- filen samt att stålbadets nivå ej kunde definieras tillräckligt nog- grannt som funktion av spolfrekvensen (som användes som mått på bad- nivå). Modellen modifierades för att även ta hänsyn till skänkens inre diameter, men övergavs p g a sin komplexitet och de otillfreds- ställande resultat som erhölls.

Metoden och utrustningen enligt uppfinningen bygger på att direkt mäta den störande kraften och kompensera för dess störande inverkan på vägningsresultatet. Eftersom störkraften på smältan, som påverkar skänkvàgen, emanerar från induktionsspolen, måste reaktionskraften, som verkar på spolen, vara lika stor men motriktad störkraften på smältan. Genom att placera induktionsspolen på en våg och mäta den kraftändring som erhålls vid variation av den tillförda effekten kan störkraften mätas. I den tillhörande mätoch reglerutrustningen görs sedan den signalbehandling som ger en sann viktändring i skänken och därmed ett korrekt mått på metallflödet. 10 15 20 25 50 55 467 241 Uppfinningen beskrivs nedan genom hänvisning till bifogade Fig. 1 och de nummer som där särskiljer olika delar i utrustningen. Den metall vars utflöde skall regleras finns i en s k Calidus-skänk 3.

Urtappningen av metallen styrs genom att skänken sätts under ett tryck som understiger atmosfärtryck. Trycket påverkas med hjälp av gassystemet 7. Genom att ändra detta tryck kan metallpelaren lyftas alternativt sänkas och därigenom kan metallmängden regleras. Önskad urtappning styrs av en ramp, som anger hur mycket trycket skall änd- ras per tidsenhet för att få rätt metallflöde.

Skänken med metallinnehåll är uppställd på en våg 2 bestående av lastceller, som är fördelade utefter skänkens periferi (i aktuell anläggning i 3 punkter). Vågen är utsatt för olika mekaniska stör- ningar och skall klara av att registrera små viktförändringar (i aktuell anläggning c:a 0,5 kg). För att få bort inverkan av de me- kaniska störningarna är utsignalen från vâgsystemet kraftigt filt- rerad. Skänkvågen kan inta olika lägen beroende på att skänkens position i höjdled är justerbar. Detta visas på bifogad bild med texten "Pos". Genom Vägning av skänken innan metallen fylls i kan vâgsystemet tarera bort skänkens vikt och vid Vägning av skänken med metallinnehåll erhålles metallvikten, representerad av kraften "Fmetall" i figuren.

För omrörning och värmning av metallen i skänken finns en spole 4 som omsluter skänken. Från spolen induceras en kraft, påverkar skänkvàgen och detta medför, Visa korrekt metallvikt i skänken, uFindu, søm att skänkvàgen ej kommer att utan en resulterande vikt repre- senterad av kraften "Fmetall"+"Find".Verkningsgraden av den effekt som tillförs skänken sjunker med minskad mängd metall. Under en läng- re tids användning av skänken förslits infodringen. Denna förslitning är ojämnt fördelad över infodringen och skänkinfodringsprofilen likna: ofta ett päron med den största förslitningen vid slagglinjen. Kraft- en "Findll i skänken. Dessutom påverkas "Find" av slitaget på infodringen. varierar med storleken på tillförd effekt och mängden metal. 10 15 20 25 50 För att kompensera skänkvågen för den störning som spolen ger upphox till har denna spole placerats på en våg 1, som, på analogt sätt son skänkvågen, har lastceller utplacerade efter spolens periferi.

Skänk- resp spolvågarna har olika mekaniska fundament. Spolvågen av- läses av vågsystemet och filtreras på motsvarande sätt som skänkvà- gen. Från denna våg erhålles reaktionskraften, "Find", som är lika stor som, men motriktad, den kraft som påverkar skänkvågen från spo- len. I systemet beräknas nettovikten av metallen resp metallflödet genom subtraktion av "Find" från "Fmetall“+"Find".

Som ett alternativ kan kärlet med metallinnehåll (d v s skänken) och det effekttillförande organet (d v s spolen) vägas såsom en ge- mensam enhet i en våg som placeras mellan spolen och fundamentet för den gemensamma enheten. Härvid sker kraftutbytet internt i den gemensamma enheten och vägningsresultatet påverkas ej.

Baserat på den erhållna nettovikten av metall beräknar reglersysteme 6 viktändringen per tidsenhet, som utgör metallflödet. Detta flöde jämförs med önskat metallflöde i regulatorn och skillnaden används för att styra trycket och urtappningen. Flödesregulatorn tar även hänsyn till den tidsfördröjning som finns i vàgsystemet på grund av filtreringen. I reglersystemet finns också en vacuumregulator som få information om önskat tryck (via tryckrampen), verkligt tryck och flödesavvikelse. Denna regulator styr i sin tur gassystemet 7, i vilket gastrycket kan sänkas via en vacuumpump respektive höjas geno tillförsel av kvävgas via en ventil.

Claims (3)

10 15 20 25 467 241 4 Patentkrav

1. Förfarande för noggrann vägning av metallinnehàll i ett kärl (3) i en anläggning för gjutning, försedd med utrustning (4) för värmning/omrörning genom effekttillförsel med induktiva metoder, k ä n n e t e c k n a t därav, att en samtidig Vägning sker av kärlet (3) inklusive metall- innehåll och det effekttillförande organet (spolen) (4), varigenom den magnetiska störkraften från det effekttill- förande organet kan elimineras och korrekt nettovikt för kärlets metallinnehàll erhållas.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, n a t k ä n n e t e c k - därav, att kärlet (3) inklusive metallinnehàll vägs på en separat våg (2) och det effekttillförande organet (spolen) (4) vägs på en annan våg (1) samt att signalen från den senare vågen subtraheras från den förras så att inverkan av den magnetiska störkraften på vägningsresultatet elimineras. k ä n n e t e c k - därav, att kärlet (3) med metallinnehàll och det effekttillförande organet (spolen) (4) vägs som en gemensam enhet i en våg som placeras ovanpå fundamentet för den gemensamma enheten, varigenom kraftutbytet sker internt i den gemensamma enheten och ej påverkar vägningsresultatet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, n a t