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Die Erfindung betrifft eine Stranggiesskokille mit von Platten gebildeten Seitenwänden, wobei mindestens eine Seitenwand zur Einstellung eines bestimmten Strangquerschnittsformates mittels einer Stellvorrichtung, die einen Hydraulik-Verstellzylinder aufweist, verstellbar ist.
Zur Verstellung einer Seitenwand einer Stranggiesskokille, insbesondere zur Verstellung von Schmalseitenwänden, die zwischen Breitseitenwänden einer Stranggiesskokille zum Giessen eines Stranges mit Brammenquerschnitt eingesetzt sind, ist es bekannt, mechanische Antriebe vorzusehen. Hierbei treibt in der Regel ein Motor über ein Getriebe eine Kardanwelle ein Spindelgetriebe an, an dem die zu verstellende Seitenwand angelenkt ist. Nachteilig hierbei ist der hohe Aufwand an Bauteilen, die Verschleissanfälligkeit im rauhen Giessbetrieb sowie der Platzaufwand in einem Bereich, in dem viele andere Anlagenteile unterzubringen sind, wie der Oszillationsantrieb, Wasserkühlungen, Mess- und Überwachungseinheiten etc.
Es ist weiters bekannt, zur Verstellung von Schmalseiten sogenannte "Steppingzylinder" einzusetzen. Hierbei handelt es sich um sehr aufwendige Stellgeräte, bei denen durch eine Drehung eines Schrittmotors ein Steuerkolben in Längsrichtung bewegt wird. Hierdurch wird eine Bewegung eines Zylinderkolbens bewirkt, welcher versucht, den Steuerkolben wiederum in seine Ausgangslage zurückzuführen. Der Vorteil solcher Steppingzylinder ist dann zu sehen, dass nur sehr kleine elektrische Stellgrössen aufgebracht werden müssen, um über einen Stellmechanismus grosse Kräfte erzeugen zu können. Zudem lassen sich Verstellwege sehr genau einstellen. Nachteilig sind jedoch die sehr hohen Investitions- und Wartungskosten sowie der hohe Anteil an Feinmechanik, die beim rauhen Giessbetrieb dementsprechend störanfällig ist.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Stranggiesskokille der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der eine genaue Einstellung der zu verstellenden Seitenwand auf das gewünschte Strangquerschnittsformat möglich ist, wobei als Stellmittel einfachste, wenig aufwendige und nur wenig Platz benötigende Bauteile zum Einsatz kommen. Zudem soll eine hohe Betriebssicherheit bei geringer Störanfälligkeit infolge eines Verschleisses gegeben sem.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Beaufschlagung des als Standard-Zylinder ausgebildeten Hydraulik-Verstellzylinders zumindest ein Wegeventil vorgesehen ist, das über einen Dreipunktregler oder einen höherstufigen Regler oder einen Regler mit Puisweitenausgang, dem der von der Wegmesseinrichtung erfasste Ist-Wert über eine Koppelung eingebbar ist, schaltbar ist.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Stranggiesskokille ist in dem einfachen mechanischen Aufbau der Stellvorrichtung zu sehen, denn es kann erfindungsgemäss ein Standard-Zylinder, d.h. ein doppelt wirkender Zylinder mit Kraftwirkung in beide Richtungen, eingesetzt werden. Ein solcher Zylinder erfordert auch wesentlich geringere Anforderungen an die Ölreinheit und lässt trotzdem eine genaue Einstellung der zu verstellenden Seitenwand zu. Da es sich bei einem Standard-Zylinder um keinen Feinmechanikbauteil handelt, ist eine für den Giessbetrieb entsprechende Robustheit gegeben Das Vorsehen eines Wegeventils ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich einfachere Regelungstechnik, wodurch sich wesentlich niedrigere Kosten und zusatzlich eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Storungen ergeben.
Aus der WO 97/41983 ist es bekannt, in einer Strangführung einer Stranggiessanlage ein Strangstützelement mit Hilfe eines Hydraulik-Verstellzylinders zu bewegen, wobei eine hohe Genauigkeit der Positionierung des Strangstützelementes erzielt werden kann, wenn zur Beaufschlagung des Hydraulik-Verstellzylinders zumindest ein Wegeventil vorgesehen ist, das über einen Dreipunktregler schaltbar ist.
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 Ventilöffnung bei diesen stetig arbeitenden Ventilen wird eine Folge von pulsartigen Ventiloffnungen beim Schaltventil gesetzt. Dadurch können Positionierungen mit hoher Genauigkeit vorgenommen 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
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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.
Durch ein Stromregelventil 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 Drei- oder Fünfpunktreglers erlaubt ein sehr genaues und direktes Erreichen der gewünschten Sollposition für alle Belastungsfälle.
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 es können Schwingungen derselben vermieden werden. Sind diese Drosseln bzw. Blenden, die zusätzlich 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, je mehr Drosseln bzw. Blenden vorgesehen sind, diese umso grösser bemessen werden können und daher unempfindlicher sind gegen eine Verschmutzung.
Zum Erzielen von über den Verstellweg des Hydraulik-Verstellzylinders unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten des Kolbens und damit einer erhöhten Genauigkeit ist vorzugsweise ein zusatzliches 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.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung des Hydraulik-Verstellzylinders ein elektrohydraulisches Stetigventil vorgesehen ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 eine erfindungsgemässe Stellvorrichtung in schematischer Darstellung veranschaulicht. Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen die Arbeitsweise weiterer Ausführungsformen, wie z. B. 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-Regelventil mit Blenden. Fig. 7 zeigt eine Ventil-Drossel-Kombination zur Realisierung von zwei Verstellgeschwindigkeiten für den Kolben eines Hydraulik-Verstellzylinders.
Bei einer Stranggiesskokille wird der durchgehende Formhohlraum 1 von zwei zueinander parallel angeordneten Breitseitenwänden 2 und zwischen diesen angeordneten Schmalseitenwänden 3 gebildet. Die Schmalseitenwände 3 sind zwischen den Breitseitenwänden 1 in Richtung zur Kokillenhohlraum-Mittelachse 4 hin bzw. in entgegengesetzter Richtung (siehe Doppelpfeil 5) verschiebbar, so dass unterschiedliche Strangquerschnittsformate zum Giessen von Strängen mit unterschiedlichen Breiten 6 eingestellt werden können. Zwecks Verstellens der Schmalseitenwände 3 ist jeweils ein Hydraulik-Verstellzylinder 7 im oberen Endbereich 8 und einer im unteren Endbereich der Schmalseitenwände 3 angelenkt, wobei Fig. 1 lediglich die Anlenkung im oberen Endbereich 8 einer der Schmalseitenwände 3 veranschaulicht.
Erfindungsgemäss dienen zum Verstellen der Schmalseitenwände 3 Hydraulik-Verstellzylinder 7, die als Standard-Zylinder ausgebildet sind. Diese stützen sich einerseits mit ihrem Zylinder 9 an einem Stützgestell 10, z.B. einem die Schmal- 3 und Breitseitenwände 2 umgebenden Rahmen, der als Hubtisch ausgebildet sein kann, ab. Die Kolbenstangen 11 der in den Zylindern 9 verschiebbaren Kolben 12 sind mit ihren freien Enden 13 an Konsolen 14 der Schmalseitenwände 3 angelenkt. Jeder Hydraulik-Verstellzylinder 7 ist als doppelt wirkender Zylinder ausgebildet, bei dem eine Kraftwirkung in beide Richtungen erzielbar ist. Die Beaufschlagung jedes Zylinders 9 erfolgt über ein Stetigventil 15, das von einer Ventilsteuereinheit 16 angesteuert wird.
Jeder Hydraulik-Verstellzylinder 7 ist mit einem Wegmesssystem 17 ausgestattet, wobei ein Wegaufnehmer 18 zur Feststellung der Ist-Position des Kolbens 12 und damit der Schmalseitenwand 3 vorgesehen ist. Dieser Wegaufnehmer 18 gibt ein Signal an einen Regler 19 über einen
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Vergleicher 20, dem auch eine Sollwert-Vorgabe für die Stellung des Kolbens 12 des HydraulikVerstellzylinders eingegeben werden kann.
Die Funktion ist folgende :
Die Kolbenposition wird vom Wegaufnehmer 18 ermittelt und an den Regler 19 weitergeleitet.
Die Regelung ermittelt aus der Differenz von tatsächlicher Kolbenposition (Ist-Kolbenposition) und vorgegebener Kolbenposition (Soll-Kolbenposition) die Regeldifferenz Diese wird verstärkt, mit einem bestimmten Übertragungsverhalten (z.B. P,I,D-Verhalten) versehen und als Stellgrösse der Ventilsteuereinheit 16 zur Verfügung gestellt
Die Ventilsteuereinheit 16 steuert das Stetigventil 15 entsprechend der Stellgrösse. Dadurch werden die Anschlüsse A, B, P und T derart miteinander verbunden, dass der doppelt wirkende Hydraulik-Verstellzylinder 7 in die Soll-Position fährt.
Gemäss Fig. 2 ist der Kolben 12 des Hydraulik-Verstellzylinders 7, der von einem Zuganker 21 axial durchsetzt wird, am Stützgestell 10 gelagert, und es verschiebt sich der Zylinder 9 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 bei Beaufschlagung des Hydraulik-Verstellzylinders 7. Damit bewegt sich der Zuganker 21, der über einen Zusatzträger 22, an dem der Zylinder 9 des HydraulikVerstellzylinders 7 befestigt ist, verkeilt ist, und es kann die Schmalseitenwand 3 gegenüber dem Stützgestell 10 verschoben werden.
Der Zuganker 21 durchsetzt den Kolben 12 des HydraulikVerstellzylinders 7 axial, um eine gleichmässige und radialsymmetnsche Krafteinleitung sicherzustellen
Zwischen dem Zusatzträger 22 und dem Stützgestell 10 ist in Parallelanordnung zum Hydraulik-Verstellzylinder 7 ein Balancierzylinder 23 vorgesehen, der stets so beaufschlagt ist, dass das vordere Ende des Kolbens 12 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 am Stützgestell 10 anliegt, d h. gegen dieses gepresst ist. Der Zylinder des Balancierzylinders 23 ist mit dem Zusatzträger 22 und der Kolben mit dem Stützgestell 10 verbunden Dieser Balancierzylinder 23 könnte auch in um 180 gedrehter Position zwischen dem Zusatztrager 22 und dem Stützgestell 10 angeordnet sein.
Der Balancierzylinder 23 ermöglicht eine spielfreie Positionierung des Zusatzträgers 22 in bezug auf das Stützgestell 10 und dient beispielsweise zusätzlich als Wegaufnehmer 17 zur Feststellung der Ist-Position der Schmalseitenwand 3. Auf diese Art und Weise sind Verquetschungen oder Verschmutzungen der Kraftangriffsstelle des Hydraulik-Verstellzylinders 7 am Stützgestell 10 - also an der Auflagestelle des Kolbens 12 - ohne negativen Einfluss auf die einzustellende Soll-Position der Schmalseitenwand 3.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind Hydraulik-Arbeitsleitungen 24,25 jeweils über Drosseln 26 bzw. Blenden und Wegeventile 27A, 27B und diesen nachgeordnete gesteuerte Rückschlagventile 28A, 28B mit jeweils einer Kammer 29, 30 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 verbindbar Die jeweilige Position des Kolbens 12 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 - und damit der Schmalseitenwand 3 - wird über den Wegaufnehmer 17, d. h. den Balancierzylinder 23, festgestellt und sein Signal dann an einen Vergleicher 20 eines Dreipunktreglers 31 weitergegeben. In den Vergleicher 20 eingebbar ist die Sollwertvorgabe für die Stellung des Kolbens 12 des HydraulikVerstellzylinders 7.
Bei einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert tritt der Dreipunktregler 31 in Funktion, wobei mit dem Signal +1 das Ventil 27A und mit dem Signal -1 das Ventil 27B schaltet
Die in den zu den beiden Kammern 29 und 30 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 führenden Hydraulik-Arbeitsleitungen 24,25 vorhandenen Rückschlagventile 28A und 28B werden jeweils von der in die andere Kammer mündenden Hydraulik-Arbeitsleitung 24,25 über die Steuerleitungen 32 (nur in Fig 5,6 und 7 eingezeichnet) beaufschlagt.
Gemäss der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Balancierzylinder 23 von einer eigenen Hydraulik-Arbeitsleitung 33 mit Druck beaufschlagbar. Weiters ist noch ein Druckbegrenzungsventil 34 vorgesehen, das die Kraft des Kolbens 12 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 begrenzt.
In Fig. 3 ist die Regelung des Dreipunktreglers 31 näher erläutert, wobei auf der Ordinate die Ansteuerung der Wegeventile und auf der Abszisse die Regelabweichung aufgetragen sind Gibt der Dreipunktregler 31 das Signal +1, so wird der Magnet des Wegeventils 27A geschaltet, wogegen der Magnet des Wegeventils 27B stromlos ist. Ist das Signal des Dreipunktreglers 310, sind beide Magneten der Wegeventile 27A und 27B stromlos; beim Signal -1 ist der Magnet des Wegeventils 27A stromlos und es schaltet der Magnet des Wegeventils 27B
Fig 5 zeigt eine etwas abgeänderte Schaltung mit einem 4/3-Wegeventil 27C, die mit einem
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Stromregelventil 35 mit Gleichrichtung ausgestattet ist. Fig. 6 zeigt eine ähnliche Schaltung ebenfalls mit einem 4/3-Wegeventil 27C, jedoch ohne Stromregelventil.
Gemäss dieser Ausführungsform sind zwischen den Rückschlagventilen 28A, 28B und dem Hydraulik-Verstellzylinder 7 Drosseln 26 bzw. Blenden zusätzlich zu vor dem 4/3-Wegventil 27C vorgesehenen Drosseln 26 bzw. Blenden in den Hydraulik-Arbeitsleitungen 24,25 angeordnet. Hierdurch lässt sich eine grosse Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Geschwindigkeit der Hydraulik-Verstellzylinder 7 erzielen. Die Drosseln bzw. Blenden können desto grösser bemessen werden, je mehr von ihnen vorgesehen sind, was den Vorteil hat, dass die Drosseln 26 bzw. Blenden wesentlich unempfindlicher sind gegen eine Verschmutzung.
Lässt man bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform die vor dem 4/3-Wegventil 27C vorgesehenen Drosseln 26 bzw. Blenden weg oder bemisst diese grösser als die unmittelbar vor dem Hydraulik-Verstellzylinder 7 angeordneten Drosseln 26 bzw. Blenden, kann die Hauptdrosselwirkung (bzw. Hauptblendenwirkung) zwischen den Rückschlagventilen 28A und 28B und dem Hydraulik-Verstellzylinder 7 erzielt werden, wodurch die Schaltzeiten der Rückschlagventile 28A und 28B besonders kurz gehalten werden können. Auch werden Schwingungen der Rückschlagventile 28A und 28B durch diese Massnahme vermieden. Grundsätzlich kann die Anordnung von Drosseln 26 bzw.
Blenden unmittelbar benachbart zum Hydraulik-Verstellzylinder 7, d. h. zwischen den Rückschlagventilen 28A und 28B und dem Hydraulik-Verstellzylinder 7, 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 7 veranschaulicht. Der Kolben 12 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 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. 2 sind in den Hydraulik-Arbeitsleitungen 24,25 zusätzlich noch Drosseln 36 bzw Blenden den Wegeventilen 27A und 27B vorgeschaltet, die jeweils über einen Bypass 37,38 überbrückbar sind. Eine Überbrückung kann mit Hilfe eines in den Bypass-Leitungen 37,38 vorgesehenen Wegeventils 39 erzielt werden, das über einen Fünfpunktregler aktiviert oder deaktiviert wird.
Die Fünfpunktregelung ist durch einen Dreipunktregler 31 gemäss Fig 2 mit einer Wirkungsweise gemäss Fig 3 und einen Eil-/ Schleichgangsschalter 40, dessen Wirkungsweise in Fig. 4 erläutert ist, verwirklicht. Nähert sich der Kolben 12 des Hydraulik-Verstellzylinders 7 dem Schaltbereich des Dreipunktreglers 31, wird über den Eil-/Schleichgangsschalter 40 auf eine geringere Geschwindigkeit geschaltet, u. zw. mittels einer der zuschaltbaren Blenden 36, sodass eine genauere Positionierung erzielt werden kann. Der Eil-/Schleichgangsschalter 40 bringt mit dem Signal +1 das Wegeventil 39 in die in Fig. 4 dargestellte Position für den Schleichgang und mit dem Signal 0 das Wegeventil 39 in die Eilgangstellung, in der das Hydraulikmittel über die Bypassleitungen 37 und 38 strömt.
Anstelle des Dreipunktreglers 31 kann auch ein Regler mit Pulsweitenausgang vorgesehen sein.
Anstelle der in den Fig 1 bis 7 dargestellten Schaltventiltechnik können auch Stetigventile eingesetzt werden, z.B. Proportional-/Regelventile, bei denen der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit proportional dem stetigen Regelausgang verändert werden kann. Dadurch können einfach beliebige Verstellgeschwindigkeiten für die Schmalseitenwände 3 verwirklicht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stranggiesskokille mit von Platten gebildeten Seitenwänden (2,3), wobei mindestens eine
Seitenwand (3) zur Einstellung eines bestimmten Strangquerschnittsformates mittels einer
Stellvorrichtung, die einen Hydraulik-Verstellzylinder (7) aufweist, verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung des als Standard-Zylinder ausgebildeten
Hydraulik-Verstellzylinders (7) zumindest ein Wegeventil (15,27A, 27B, 27C) vorgesehen ist, das über einen Dreipunktregler (31) oder einen höherstufigen Regler (23,40) oder einen Regler mit Pulsweitenausgang, dem der von der Wegmesseinrichtung (17) erfasste
Ist-Wert über eine Koppelung eingebbar ist, schaltbar ist.