AT404807B - Stellvorrichtung zur einrichtung der lage von strangstützelementen - Google Patents

Description

AT 404 807 B

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Einstellung der Lage mindestens eines Strangstützelementes, insbesondere einer Strangführungsrolle, gegenüber einem mindestens ein weiteres Strangstützelement tragenden Stützgerüst einer Strangführung in einer Stranggießanlage, insbesondere Stahlstranggießanlage, mit mindestens einem Hydraulik-Verstellzylinder, der einerseits direkt oder indirekt an einem Strangstützelement und andererseits am Stützgerüst angreift, wobei die Bewegung des Strangstützelementes über eine Wegmeßeinrichtung erfaßbar und mittels eines Reglers regelbar ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-A - 3,812,900 bekannt. Hierbei wird eine an einem Stützgerüst mittels Hydraulik-Verstellzylindern beweglich angeordnete Strangführungsrolle in Richtung zu einer oder von einer ihr gegenüberliegenden am Stützgerüst starr angeordneten Strangführungsrolle bewegt. Die jeweilige Lage (Istwert) der bewegbaren Strangführungsrolle wird mittels eines Meßgeräts festgestellt und mit einem Sollwert mittels eines Vergleichers verglichen. Der Vergleicher steuert bei Abweichung des Istwertes vom Sollwert eine Servoeinheit an, über die die Hydraulik-Verstellzylinder mit der Druckquelle verbindbar sind.

Die Servoventiltechnik erlaubt eine sehr feinfühlige und schnelle Steuerung großer Leistungen durch geringe Steuerleistungen dank unterstützender Wirkung des durchströmenden Mediums. Die Servoventiltechnik wird hauptsächlich in der Werkzeugmaschinentechnik für heikle Positionierungsaufgaben herangezogen. Dementsprechend hoch ist sowohl der Material- als auch der Kostenaufwand bei Verwirklichung der Servoventiltechnik. Die Wartung und Maßnahmen zur Vermeidung von Störeinflüssen sind ebenfalls aufwendig.

Die Anwendung der Servoventiltechnik für die Stranggußtechnik gestattet eine Einstellung der Lage der bewegbaren Strangführungsrolle mit äußerster Präzision. Nachteilig sind der hohe materialtechnische Aufwand bei Anwendung der Servoventiltechnik und einer Verschmutzung desselben: für den rauhen Hüttenwerksbetrieb können sich Schwierigkeiten ergeben.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Stellvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der zwar die für die Strangführung gewünschte hohe Genauigkeit der Positionierung der Strangstützelemente mit Sicherheit erzielbar ist, bei der jedoch nur ein im Vergleich zum Stand der Technik minimaler Aufwand erforderlich ist, und zwar sowohl in Hinsicht der Kosten der Herstellung als auch hinsichtlich der Kosten der Pflege und Wartung. Einflüsse, die aus der Gießereitechnik resultieren, wie Staub, hohe Temperaturen, Spritzwasser herrührend von der Kosten der Herstellung als auch hinsichtlich der Kosten der Pflege und Wartung. Einflüsse, die aus der Gießereitechnik resultieren, wie Staub, hohe Temperaturen, Spritzwasser herrührend von der Strangkühlung etc. sollen keine bzw. nur minimale Auswirkungen auf die Genauigkeit der Positionierung der Strangführung haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Beaufschlagung des Hydraulik-Verstellzylinders zumindest ein an sich bekanntes Wegeventil vorgesehen ist, das über einen Dreipunktregler oder einen höherstufigen Regler oder einen Regler mit Pulsweitenausgang, dem der von der Wegmeßeinrichtung erfaßte Ist-Wert über eine Koppelung eingebbar ist, schaltbar ist.

Das Vorsehen eines Wegeventils ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich einfachere Regelungstechnik. Hierbei wird zwar aufdie besonders hohe Genauigkeit, die mit der Servoventiltechnik erreichbar ist, verzichtet, jedoch ergeben sich als Vorteile wesentlich niedrigere Kosten und weiters eine wesentlich geringere Empfindlichkeit gegenüber Störungen wie z.B. Verschmutzungen des Öls oder Druckabfälle oder dergleichen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit der Wegeventiltechnik für den Strangguß auch für empfindliche Stahlqualitäten das Auslangen gefunden werden kann.

Mit einem Regler mit Pulsweitenausgang läßt sich auch mit Wegeventilen eine nahezu stetige Regelung erzielen, wie sie typischerweise mit Servo- oder Proportionalventilen erreicht wird. Anstelle einer veränderlichen Vertilöffnung bei diesen stetig arbeitenden Ventilen wird eine Folge von pulsartigen Ventiiöffnungen beim Schaltventil gesetzt. Dadurch können Positionierungen mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden.

Aus der DE-A - 38 35 010 ist es bekannt, ein Wegeventil zum Regeln des Anpreßdrucks von Treibrollen einer Strangführung vorzusehen. Hierdurch kann jedoch keine Positionierung, d.h. Einstellung einer vorbestimmten Position einer Strangführungsrolle erreicht werden.

Da für die Verstellung eines Strangstützelements nur kleine Volumensströme erforderlich sind, das Gesamtsystem jedoch mit hohen Drücken (z.B. 160 bar) arbeitet, ist zweckmäßig in zumindest einer Hydraulik-Arbeitsleitung des Hydraulik-Verstellzylinders, die von einer Druckmittel-Versorgungsstation zum Wegeventil bzw. von diesem zum Hydraulik-Verstellzylinder führt, eine Drossel bzw. Blende eingebaut.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einer Hydraulik-Arbeitsleitung, die von einer Druckmittel-Versorgungsstation zum Wegeventil bzw. von diesem zum Hydraulik-Verstellzylinder führt, ein Stromregelventil mit Gleichrichtung eingebaut ist. 2

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Durch ein Stromregeiventil stellt sich eine von der Belastung und den dieser entsprechenden Hydraulikdrücken nahezu unabhängige Verstellgeschwindigkeit ein. Eine auf diese Verstellgeschwindigkeit und die Ansprech- und Abfallzeit des jeweiligen Wegeventiles abgestimmte Gestaltung des 3- oder 5-Punktreglers erlaubt ein sehr genaues und direktes Erreichen der gewünschten Sollposition für alle Belastungsfälle, s Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß in der zu und/oder von dem Hydraulik-Verstellzylinder führenden Hydraulik-Arbeitsleitung eine dem Hydraulik-Verstellzylinder unmittelbar vor- bzw. nachgeordnete Drossel bzw. Blende vorgesehen ist. Hierdurch wird die Hauptdrosselwirkung (bzw. Hauptblendenwirkung) zwischen dem Hydraulik-Verstellzylinder und den diesem vorgeordneten Rückschlagventilen erzielt. Hierdurch können die Schaltzeiten der Rückschlagventile kurz gehalten werden und 10 es können Schwingungen derselben vermieden werden. Sind diese Drosseln bzw. Blenden, die zusätslich zu Drosseln bzw. Blenden zwischen der Druckquelle und dem Wegeventil angeordnet sind, vorgesehen, so läßt sich eine große Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Verstellgeschwindigkeit der Hydraulik-Verstellzylinder erzielen, wobei grundsätzlich noch festzustellen ist, daß, ja mehr Drosseln bzw. Blenden vorgesehen sind, diese umso größer bemessen werden können und daher unempfindlicher sind gegen eine Verschmut-is zung.

Zum Erzielen von über den Verstellweg des Hydraulik-Verstellzylinders unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten des Kolbens und damit einer erhöhten Genauigkeit ist vorzugsweise ein zusätzliches Wegeventil in Parallelschaltung zu einer Drossel bzw. Blende bzw. zum Stromregelventil mit Gleichrichtung vorgesehen, wobei zweckmäßig als Regler ein Fünfpunktregler oder höherstufiger Regler vorgesehen ist. 20 Die Erfindung betrifft weiters eine Strangführung für eine Stranggießanlage mit einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung. Hierbei ist vorzugsweise die Wegmeßeinrichtung von einem zum Hydraulik-Verstellzylinder in Parallelschaltung angeordneten, gegengleich zum Hydraulik-Verstellzylinder arbeitenden Balancierzylinder gebildet, der einerseits mit einem ein Strangstützelement tragenden Stützgerüst, insbesondere einem Stützsegment, und anderseits mit einem den Strang stützenden und gegenüber dem Stützgerüst 25 beweglich angeordneten Strangstützelement direkt oder indirekt verbunden ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung in schematischer Darstellung und Fig. 2 deren Anordnung an einer mit Strangführungsrollen bestückten Strangführung, ebenfalls in schematischer Darstellung, veranschaulichen. Die Figuren 3 und 4 zeigen die Arbeitsweise 30 eines Dreipunktreglers und eines Fünfpunktreglers in Abhängigkeit von der Regelabweichung. Fig. 5 veranschaulicht eine Grundschaltung mit einem Stromregelventil, Fig. 6 die Grundschaltung mit einem 4/3-Wegeventil mit Blenden. Fig. 7 zeigt eine Ventil-Drossel-Kombination zur Realisierung von zwei Verstellgeschwindigkeiten für den Kolben eines Hydraulik-Verstellzylinders.

Bei einer Strangführung 1 dienen zum Stützen des eine erstarrte Strangschale 2 und noch einen 35 flüssigen Kern 3 aufweisenden Stranges 4 als Strangstützelemente Strangführungsrollen 5, 6, die den Strang 4 an seinen Breitseiten, d.h. gemäß Fig. 2 an seiner Oberseite 7 und Unterseite 8 berühren. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die untere Strangführungsrolle 6 an einem Träger 9 befestigt, der mittels Zuganker 10, die am Träger 9 der unteren Rolle 6 verkeilt sind, mit einem Gegenträger 11, an dem die obere Strangführungsrolle 5 drehbar gelagert ist, verbunden ist. Der Gegenträger 11 ist entlang der 40 Zuganker 10 verschiebbar, so daß der Abstand der Strangführungsrollen 5, 6 veränderbar ist. Zur Verwirklichung einer Bewegung des Gegenträgers 11 gegenüber dem Träger 9 dient ein Hydraulik-Verstellzylinder 12. Sowohl der Träger 9 als auch der Gegenträger 11 tragen vorzugsweise unter Bildung von Strangstützsegmenten mehrere Strangführungsrollen 5 bzw. 6.

Der Zylinder 13 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 ist an einem Zusatzträger 14 abgestützt, der 45 ebenfalls gegenüber dem Zuganker 10 verkeilt ist, so daß der Zusatzträger 14 in seiner Lage gegenüber dem Träger 9 fixiert ist. Der Träger 9, der Zuganker 10 und der Zusatzträger 14 bilden ein Stützgerüst, gegenüber dem der Gegenträger 11 bewegbar ist. Der Kolben 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 ist vorzugsweise zur gleichmäßigen und radialsymmetrischen Krafteinteilung als Hohlkolben ausgebildet, der vom Zuganker 10 durchsetzt wird. Das vordere Ende 16 des Kolbens 15 stützt sich am Gegenträger 11 ab. so Zwischen dem Zusatzträger 14 und dem Gegenträger 11 ist in Parallelanordnung zum Hydraulik-Verstellzylinder 12 ein Balancierzylinder 17 vorgesehen, der stets so beaufschlagt ist, daß der Gegenträger 11 am vorderen Ende des Kolbens 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 anliegt, d. h. gegen diesen gepreßt ist. Der Zylinder des Balancierzylinders 17 ist mit dem Zusatzträger 14 und der Kolben mit dem Gegenträger 11 verbunden. Dieser Balancierzylinder könnte auch in um 180* gedrehter Position zwischen 55 dem Zusatzträger 14 und dem Gegenträger 11 angeordnet sein. Der Balancierzylinder 17 ermöglicht eine spielfreie Positionierung des Gegenträgers 11 in bezug auf den Träger 9 und dient beispielsweise zusätzlich als Wegaufnehmer zur Feststellung der Ist-Position des Gegenträgers 11, wie er in schematischer Darstellung in Fig. 1 gezeigt ist. Auf diese Art und Weise sind Verquetschungen oder Verschmutzun- 3

AT 404 807 B gen der Kraftangriffsstelle des Hydraulik·Verstellzylinders 12 am Gegenträger 11 - also an der Auflagestelle des Kolbens 15 - ohne negativen Einfluß auf die einzustellende Soll-Position der Strangführungsrolle 5.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind Hydraulik-Arbeitsleitungen 18, 19 jeweils über Drosseln 20 bzw. Blenden und Wegeventile 21A, 21B und diesen nachgeordnete gesteuerte Rückschlagventile 22A, 22B mit jeweils einer Kammer 23, 24 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 verbindbar. Die jeweilige Position des Kolbens 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 - und damit der Strangführungsrolle 5 - wird über den Wegaufnehmer, d.h. den Balancierzylinder 17, festgestellt und sein Signal dann an einen Vergleicher 25 eines Dreipunktreglers 26 weitergegeben. In den Vergleicher 25 eingebbar ist die Sollwertvorgabe für die Stellung des Kolbens 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12. Bei einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert tritt der Dreipunktregler 26 in Funktion, wobei mit dem Signal + 1 das Ventil 21A und mit dem Signal - 1 das Ventil 21B schaltet.

Die in den zu den beiden Kammern 23 und 24 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 führenden Hydraulik-Arbeitsleitungen 18, 19 vorhandenen Rückschlagventile 22A und 22B werden jeweils von der in die andere Kammer mündenden Hydraulik-Arbeitsleitung 18,19 über die Steuerleitungen 27 beaufschlagt.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Balancierzylinder 17 von einer eigenen Hydraulik-Arbeitsleitung 28 mit Druck beaufschlagbar. Weiters ist noch ein Druckbegrenzungsventil 29 vorgesehen, das die Kraft des Kolbens 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12, wenn dieser die beiden einander gegenüberliegenden Strangführungsrollen 5, 6 gegeneinander bewegt, begrenzt.

In Fig. 3 ist die Regelung des Dreipunktreglers 26 näher erläutert, wobei auf der Ordinate die Ansteuerung der Wegeventile und auf der Abszisse die Regelabweichung aufgetragen sind. Gibt der Dreipunktregler 26 das Signal + 1, so wird der Magnet des Wegeventils 21A geschaltet, wogegen der Magnet des Wegeventils 21B stromlos ist. Ist das Signal des Dreipunktreglers 26 0, sind beide Magneten der Wegeventile 21A und 21B stromlos; beim Signal - 1 ist der Magnet des Wegeventils 21A stromlos und es schaltet der Magnet des Wegeventils 21B.

Fig. 5 zeigt eine etwas abgeänderte Schaltung mit einem 4/3-Wegeventil 21C, die mit einem Stromregelventil 30 mit Gleichrichtung ausgestattet ist. Fig. 6 zeigt eine ähnliche Schaltung ebenfalls mit einem 4/3-Wegeventil 21C, jedoch ohne Stromregelventil. Gemäß dieser Ausführungsform sind zwischen den Rückschlagventilen 22A, 22B und dem Hydraulik-Verstellzylinder 12 Drosseln 20 bzw. Blenden zusätzlich zu vor dem 4/3-Wegventil 21C vorgesehenen Drosseln 20 bzw. Blenden in den Hydraulik-Arbeitsleitungen 18, 19 angeordnet Hierdurch läßt sich eine grobe Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Geschwindigkeit der Hydraulik-Verstellzylinder 12 erzielen. Die Drosseln bzw. Blenden können desto größer bemessen werden, je mehr von ihnen vorgesehen sind, was den Vorteil hat, daß die Drosseln 20 bzw. Blenden wesentlich unempfindlicher sind gegen eine Verschmutzung. Läßt man bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform die vor dem 4/3-Wegventil 21C vorgesehenen Drosseln 20 bzw. Blenden weg oder bemißt diese größer als die unmittelbar vor dem Hydraulik-Verstellzylinder 12 angeordneten Drosseln 20 bzw. Blenden, kann die Hauptdrosselwirkung (bzw. Hauptbienwirkung) zwischen den Rückschlagventilen 22A und 22B und dem Hydraulik-Verstellzylinder 12 erzielt werden, wodurch die Schaltzeiten der Rückschlagventile 22A und 22B besonders kurz gehalten werden können. Auch werden Schwingungen der Rückschlagventile 22A und 22B durch diese Maßnahme vermieden. Grundsätzlich kann die Anordnung von Drosseln 20 bzw. Blenden unmittelbar benachbart zum Hydraulik-Verstellzylinder 12, d.h. zwischen den Rückschlagventilen 22A und 22B und dem Hydraulik-Verstellzylinder 12, auch bei allen anderen in den Fig. 1, 2, 5 und 7 dargestellten Ausführungsformen verwirklicht werden, so daß sich die oben beschriebenen Vorteile auch bei diesen Ausführungsformen einstellen.

In Fig. 7 ist eine Ventil-Drossel-Kombination zur Realisierung von zwei Verstellgeschwindigkeiten für den Hydraulik-Verstellzylinder 12 veranschaulicht. Der Kolben 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 kann im Eil- oder im Schleichgang bewegt werden. Bei dieser Schaltung, bei der der in strichpunktierten Linien eingefaßte Teil identisch ist mit der Schaltung gemäß Fig. 1 sind in den Hydraulik-Arbeitsleitungen 18, 19 zusätzlich noch Drosseln 31 bzw. Blenden den Wegeventilen 21A und 21B vorgeschaltet, die jeweils über einen Bypass 32, 33 überbrückbar sind. Eine Überbrückung kann mit Hilfe eines in den Bypass-Leitungen 32, 33 vorgesehenen Wegeventils 34 erzielt werden, das über einen Fünfpunktregler aktiviert oder deaktiviert wird. Die Fünfpunktregelung ist durch einen Dreipunktregler 26 gemäß Fig. 1 mit einer Wirkungsweise gemäß Fig. 3 und einen Eil-/Schleichgangsschalter 35, dessen Wirkungsweise in Fig. 4 erläutert ist, verwirklicht. Nähert sich der Kolben 15 des Hydraulik-Verstellzylinders 12 dem Schaltbereich des Dreipunktreglers 26, wird über den Eil-/Schleichgangsschalter 35 auf eine geringere Geschwindigkeit geschaltet, u.zw. mittels einer der zuschaltbaren Blenden 31, sodaß eine genauere Positionierung erzielt werden kann. Der Eil-/Schleichgangsschalter 35 bringt mit dem Signal +1 das Wegeventil 34 in die in Fig. 4 dargestellte Position für den Schleichgang und mit dem Signal 0 das Wegeventil 34 in die Eilgangstellung, in der Hydraulikmittel über die Bypassleitungen 32 und 33 strömt. 4

Claims (8)

1. AT 404 807 B Anstelle des Dreipunktreglers 26 kann auch ein Regler mit Pulsweitenausgang vorgesehen sein. Patentansprüche 1. Stellvorrichtung zur Einstellung der Lage mindestens eines Strangstützelementes (5) inbesondere einer Strangführungsrolle(5), gegenüber einem mindestens ein weiteres Strangstützelement (6) tragenden Stützgerüst (9,10) einer Strangführung (1) in einer Stranggießanlage, insbesondere Stahlstranggießanla-ge, mit mindestens einem Hydraulik-Verstellzylinder (12), der einerseits direkt oder indirekt an einem Strangstützelement (5) und andererseits am Stützgerüst (9, 10) angreift, wobei die Bewegung des Strangstützelementes (5) über eine Wegmeßeinrichtung (17) erfaßbar und mittels eines Reglers (26) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung des Hydraulik-Verstellzylinders (12) zumindest ein an sich bekanntes Wegeventil (21A, 21B, 21C) vorgesehen ist, das über einen Dreipunktregler (26) oder einen höherstufigen Regler (26, 35) oder einen Regler mit Pulsweitenausgang, dem der von der Wegmeßeinrichtung (17) erfaßte Ist-Wert über eine Koppelung eingebbar ist, schaltbar ist.
2. 2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einer Hydraulik-Arbeitsleitung (18, 19) des Hydraulik-Verstellzylinders (12), die von einer Druckmittel-Versorgungsstation zum Wegeventil (21A, 21B, 21C) bzw. von diesem zum Hydrauiik-Verstellzylinder (12) führt, eine Drossel (20) bzw. Blende eingebaut ist.
3. 3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einer Hydraulik-Arbeitsleitung (18, 19), die von einer Druckmittel-Versorgungsstation zum Wegeventil (21A, 21B, 21C) bzw. von diesem zum Hydrauiik-Verstellzylinder (12) führt, ein Stromregelventil (30) mit Gleichrichtung eingebaut ist (Fig. 5).
4. 4. Stellvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu und/oder von dem Hydrauiik-Verstellzylinder (12) führenden Hydraulik-Arbeitsleitung (18, 19) eine dem Hydrauiik-Verstellzylinder (12) unmittelbar vorbzw. nachgeordnete Drossel (20) bzw. Blende vorgesehen ist (Fig. 6).
5. 5. Stellvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Wegeventil (34) in Parallelschaltung zu einer Drossel bzw. Blende bzw. zum Stromregelventil mit Gleichrichtung vorgesehen ist (Fig. 7).
6. 6. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler ein Fünf punktregier (26, 35) oder höherstufiger Regler vorgesehen ist (Fig. 7).
7. 7. Strangführung für eine Stranggießanlage, insbesondere Stahlstranggießanlage, mit einer Stellvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.
8. 8. Strangführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung (17) von einem zum Hydrauiik-Verstellzylinder (12) in Parallelschaltung angeordneten, gegengleich zum Hydraulik-Verstellzylinder (12) arbeitenden Balancierzylinder (17) gebildet ist, der einerseits mit einem ein Strangstützelement (6) tragenden Stützgerüst (9, 10), insbesondere einem Stützsegment, und anderseits mit einem den Strang (4) stützenden und gegenüber dem Stützgerüst (9, 10) beweglich angeordneten Strangstützelement (5) direkt oder indirekt verbunden ist (Fig. 2). Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 5