CASTING HEAD FOR A LIQUID METAL METERING APPARATUS, AND METHOD FOR USING IT

Abstract: 1. Casting head (1) for a liquid metal dosing arrangement with a pre-chamber (4), an overflow section (7) and an outlet chamber (8) and, if applicable, a protective gas infeed (10), characterised in that a level-measuring device (5) for continuously measuring the level in the pre-chamber, preferably an inductive level-meter, is arranged in the pre-chamber (4).

Description: Giesskopf für eine Flüssigmetalldosiervorrichtung und Verfahren zu se#iner Benutzung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Giesskopf für eine Flüssigmetalldosiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie tin Verfahren zu seiner Benutzung. Die genaue Dosierung von Flüssigmetall, insbesondere von aggressivem Flüssigmetall, wie beispielsweise Magnesium und dessen Legierungen, sLellt hohe Anforderun < #n an die Fvrder- und Dosiereinrichtungen. Aus einem Prospekt der Norsk Hydro Magnesiumgesellschaft mnH "Magnesium automatisch giessen mit NORMAGI -Dcsierein- richtung" ist bereits ein Giesskopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieser Giesskopf weist allerdings eine Vorkammer mit einer Art Rückschlagventil mit einer Kugel als Schliessorgan auf, und wird pneumatisch gesteuert. Aus der EP-A-O 095 620 ist ausserdem bekannt, einen Füllstandsfühler am Ende eines Zustellrohres einer Flüssigmetallfo'rdereinrichtung anzubringen und damit den Flüssigmetallfüllstand in Förderpausen auf einem bestimmten Niveau im Zustellrohr zu halten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Giesskopf, der ein besonders präzises Dosieren von Flüssigmetall, insbesondere aggressivem Flüssigmetall wie Magnesium, ermöglicht, sowie ein Verfahren zu seiner Benutzung. Zur Ljsung dieser Aufgabe wird gemäss dem Anspruch 1 vorgeschlagen, dass in der Vorkammer des Gienkolffes eine Füllstandsmesseinrichtung, vorzugsweise ein induktiver Füllstandsmesser angeordnet sein soll. Die Anbringung einer Füllstandsmesseinrichtung im Inneren der Vorkammer, d. h. im vom Flüssigmetall durchfluteten Bereich, weist entscheidende Vorteile in der Messgenauigkeit gegenüber Anordnungen, bei denen der Flüssigmetallfühler ausserhalb des Zustellrohres angeordnet wird, auf. Ausserdem behindert der Füllstandsfühler nicht die Anbringung einer Begleitheizung ausserhalb des Giesskopfes. Mit Hilfe einer solchen Füllstandsmesseinrichtung kann der Flüssigmetallspiegel in Förderpausen auf eine genau definierte Höhe in der Vorkammer eingeregelt werden, was für eine präzise Dosierung nötig ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 2 vorgeschlagen, dass in dem Uberlaufabschnitt oder der Auslasskammer des Giesskopfes eine Drosselstelle vorhanden ist. Während ohne das Vorhandensein einer Drosselstelle jedwede Ablagerung im Bereich des Förderrohres zu einer deutlichen Verringerung der Förderleistung führen würde, bewirkt eine definierte Drosselstelle, dass selbst bei Ablagerungen im Bereich des Fördersystems immer noch annähernd eine konstante Förderleistung während der Förder- zeiten erbracht wird. Dadurch ist eine Dosierung durch rein zeitliche Steuerung mit gcnügender Präzision möglich. In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird demgemäss im Anspruch 3 vorgeschlagen, dass die Drosselstelle den Förderquerschnitt um etwa einen Faktor 3 bis 10, vcrzugsweise etwa 5 reduzieren soll. Diese Dimensionierung der Drosselstellen hat sich für eine konstante Förderleistung über längere Betriebszeiträume als günstig erwiesen. Weiterhin wird im Anspruch 4 vorgeschlagen, dass die Aus'asskammer des Giesskopfes an ihrem Ende einen Verschlussschieber aufweisen soll. Dieser Verschlussschieber dient nicht primär zur Unterbrechung des Flüssigmetallstromes da dieser durch eine Regelung der Förderpumpe erfolgt. Der Verschlussschieber verhindert jedoch einerseits ein Nachtropfen und andererseits eine zu starke Oxidation im Inneren des Giesskopfes, insbesondere in Verbindung mit einer Schutzgaszufuhreinrichtun#, wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird. Im Anspruch 5 wird ferner vorgeschlagen, dass di Ausla - kammer des Giesskopfes mit einer Schutzgaszufuhreinrichtung verbunde sein soll, die ein gesteuertes stossweises Zuführen von Schutzgas, vorzugsweise Argon, ermöglicht. Wie sich gezeigt hat, stellt die Oxidation von Flüssigmetall im Inneren des Giesskopfes während der Förderpausen durch die entstehenden Ablagerungen ein besonderes Problem für den Langzeitbetrieb dar. Be manchen Flüssigletallen, insbesondere auch bei Magnesium,muss daher der Zutritt von Sauerstoff durch Zuführen von Schutzgas verhindert werden. Es hat sich als günstig erwiesen, das Schutzgas unmittelbar bei Beendigung des Fördervorganges in einem Schwall zuzuführen, wodurch Umgebungsluft erst gar nicht in die Auslasskanmer eindringen kann. Wird ausserdem noch ein Verschlussschieber am Ende der Auslasskammer geschlossen, so ist auch der Verbrauch an Schutzgas nicht übermässig hoch und ein Eindringen von Sauerstoff wird wirkungsvoll verhindert. Ein entsprechendes Verfahren zur Dosierung von Flüssigmetall mittels einer Förderpumpe unter Benutzung eines erfindungsgemässen Giesskopfes wird in Anspruch 6 beschrieben. Danach wird in Förderpausen durch Regelung der Pumpleistung d#r Flüssiginetallspiegel mittels einer Füllstandsmessung möglichst genau auf einen Sollwert in der Vorkammer ein zependelt. Zu Abgabe einer Portion Flussigmetall wird die Pumpleistung um einen vorgebbaren Betrag und für eine vorgebbare Zeit erhöht. Nach Ablauf dieser Zeit wird die Pumpleistung wieder schlagartig herabgesetzt und gleichzeitig ein Schwall Schutzgas durch die Schutzgaseinspeisung der Auslasskammer des Giesskopfes zugeführt. Die Auslasskammer wird während der Förderpausen durch einen Schieber oder dergleichen verschlossen, wobei weiterhin ein geringer Schutzgasstrom zum Ausgleich von Verlusten durch Undichtigkeiten zugeführt wird. Das so beschriebene Verfahren ermöglicht eine sichere und präzise Portionierung von Flüssigmetall, insbesondere Magnesium, bei gleichzeitig langer Lebensdauer des Giesskopfes. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und seine Einbindung in ein Fördersystem werden anhand der Zeichnung näher er läutert. Die Zeichnung zeigt in sche;ilatischer Darstellung ein Dosiersystem für Flüssigmetall mit seinen zugehörigen "egele¯nrichtungen. Besonders im Massstab herausgestellt ist der Giesskopf 1, welcher von einer Flüssigmetallför derpumpe 2 über ein Zuführrohr 3 mit Flüssigmetall gefüllt werden kann. Das Flüssigmetall stammt aus einem hier nicht dargestellten üblichen Schmelzenbehälter oder dergleichen. Der Giesskopf 1 weist eine Vorkammer 4, einen Überlaufabschnitt 7 und eine Auslasskammer 8 auf. In der Vorkammer 4 ist eine Füllstandsmessanordnung 5 angeordnet, und zwar vorzugsweise ein induktiver Fllstandsmesser, welcher von unten in ein qntsprechendes Sackrchr einführbar ist. Mittels dieses Füllstandsmessers 5 kann der Flüssigmetallspiegel 6 in der Vorkammer 4 genau gemessen und in den Förderpausen auf einen ganz bestimmten Sollwert präzise eingeregelt werden. Der Überlaufabschnitt 7 bzw., wie hier dargestellt die Auslasskammer t weist eine Drosselstelle 9 auf, welche einen definierten Förderquerschnitt für das Flüssigmetall bildet. Ferner weist die Auslasskammer 8, vorzugsweise hinter der Drosselstelle 9 eine Schutzgaseinspeisung 10 auf, durch welche Schutzgas zugeführt werden kann. Ein Verschlussschieber 11 am unteren Ende 12 der Auslasskammer 8, ermöglicht ein Verschliessen der Auslasskammer in Förderpausen. Ein steuerbares Ventil 13 ermöglicht die schwallweise Zufuhr von Schutzgas aus einem Vorratsbehäiter 14. Eine zentrale Steuerelektronik 16 steuert den gesamten Dosiervorgang. Dazu wird die Elektronik zunächst mit den in einer Füllstandsmesselektronik 15 gemessenen Füllstandswerten in der Vorkammer 4 beaufschlagt. Daraus bestimmt die Steuerelektronik 16 die Förderleistung der Förderpumpe 2 in den Förderpasen, so dass ein präziser Füllstand 6 eingehalten werden tann. Während der Förderzeiten erhöht die Steuerschaltung 16 die Förderleistung für eine bestimmte Zeit um einen bestimmten Betrag, so dass die gewünschte Flüssigmetallmenge gefördert wird, Anschliessend wird die Förderleistung Dieser auf den Ausgangswert reduziert und der Flüssigmetallspiegel 6 der Vorkammer auf den vorherigen Sollwert gebracht. Gleichzeitig wird bei Beendigung des Fördervorganges das Ventil 13 geöffnet und ein Schwall Schutzgas in die Auslasskammer 8 eingelassen. Dadurch wird der Zutritt von Sauerstoff in den Giesskopf 1 verhindert. Durch Schliessen des Verschlussschiebers 11 wird die sauerstoff freie Atmosphäre im Giesskopf 1 erhalten und ein Nachtropfen verhindert. Der vorgeschlagene Giesskopf eignet sich in besonderer Weise zur Förderung von Flüssigmetall in Verbindung mit elektromagnetischen Förderpumpen, da diese eine gute Regelbarkeit und schnelle Ansprechzeiten besitzen.

Claims: Giesskopf für eine Flüssigmetalldosiervorrichtung und Verfahren zu seiner Benutzung Patentansprüche 1. Giesskopf (1) für eine Flüssigmetalldosiervorrichtung mit einer Vorkammer (4), einem Überlaufabschnitt (7) und einer Auslasskammer (8), und gegebenenfalls einer Schutzgaseinspeisung (10), dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorkammer (4) eine Füllstandsmesseinrichtung (5), vorzugsweise ein induktiver Füllstandsmesser, angeordnet ist. 2. Giesskopf , insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Oberlaufabschnitt (7) oder der Auslasskammer (8) eine Drosselstelle (9) vorhanden ist. 3. Giesskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (9) den Förderquerschnitt etwa um einen Faktor 3 bis 10, vorzugsweise etwa 5, reduziert. 4. Giesskopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die AuslaBkammer (8) an ihrem Ende (12) einen Verschlussschieber (11) aufweist. 5. Giesskopf nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskammer (8) mit einer Schutzgaszufuhreinrichtung (10, 13, 14) verbunden ist, die ein gesteuertes, stossweises Zuführen von Schutzgas, vorzugsweise Argon, ermöglicht. 6. Verfahren zur Dosierung von Flüssigmetall mittels einer Förderpumpe (2) unter Benutzung eines Giesskopfes (1), der eine Vorkammer (4), einen Überlaufabschnitt (7) und eine Auslasskammer (8) sowie eine Schutzgaseinspeisung (10) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) In Förderpausen wird durch Regelung der Pumpleistung der Flüssigmetallspiegel (6) mittels einer Füllstands messung möglichst genau auf einen Sollwert in der Vor kammer (4) eingependelt. b) Zur Abgabe einer Portion Flüssigmetall wird die Pump leistung um einen vorgebbaren Betrag und für eine vorgebbare Zeit erhöht. c) Nach Ablauf dieser Zeit wird die Pumpleistung wieder schlagartig herabgesetzt und gleichzeitig ein Schwall Schutzgas durch die Schutzgaseinspeisung (10) der Aus lasskammer (8) zugeführt d) Die Auslasskammer (8) wird während der Förderpausen durch einen Schieber (12) oder dergleichen verschlossen, wobei weiterhin ein geringer Schutzgasstrom zum Aus gleich von Verlusten durch Undichtigkeiten zugeführt wird.

Inventors: BARZANTNY, JOACHIM, BERG, BRUNO, LAUHOFF, THEODOR, DIPL.-ING.
Applicants: INTERATOM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1986
Main classification: B22D39
IPC codes: B22D39