DE102004054296B4

DE102004054296B4 - Steuer- und / oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießvorrichtung für Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe

Info

Publication number: DE102004054296B4
Application number: DE102004054296.1A
Authority: DE
Inventors: Ronald Wilmes; Hans Esau Klassen; Dr. Dumitriu Bujor; Paul-Christian Hopp; Christian Geerkens
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: KR20070083547A; JP5032329B2; JP2008518789A; WO2006050868A1; ZA200701347B; TW200628246A; RU2353466C2; ATE397505T1; DE502005004358D1; RU2007110485A; UA86651C2; CN101031376A; EP1807230A1; CN100469490C; CA2584640A1; CA2584640C; TWI409114B; EP1807230B1; KR101205275B1; DE102004054296A1

Abstract

Steuer- und / oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst (2) einer Stranggießvorrichtung (1) für Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe (3), wobei das Stützrollengerüst (2) aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten (8) besteht, die jeweils über einen die Stützrollen (10) tragenden Unterrahmen (11) und einen gegenüberliegenden Oberrahmen (12) mittels paarweisen Kolben-Zylinder-Einheiten (13) gegeneinander geregelt anstellbar sind, zum Fördern, Richten und / oder zum Verbessern der Innenqualität und zum Ändern der Dicken der Metalle;wobei auf dem Oberrahmen (12) des Rollensegments (8) die Signale von Positionsgebern der Hydraulik-Zylinder-Einheiten (13) jeweils an einen Klemmenkasten (21) geführt sind, undwobei von dem Klemmenkasten (21) ein Kabelpaket (23) über eine lösbare Medienkupplung (22) auf ein ortsfestes Hallengerüst (17) geführt ist,dadurch gekennzeichnet,dass für jedes Rollensegment (8) ein separater Achsen-Regler (18) mit einem angeschlossenen Ventilstand (26) auf dem ortsfesten Hallengerüst (17) angeordnet ist; unddass Signale von sämtlichen Achsen-Reglern (18) jeweils über ein Feldbusmodul (20) zu einer gemeinsamen speicherprogrammierbaren Steuerung (19) in einen Steuerraum (25) der Stranggießvorrichtung (1) geführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und / oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießvorrichtung für Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe, das aus mehreren aufeinander folgenden Rollensegmenten besteht, die jeweils über die Stützrollen tragenden Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels paarweisen Kolben-Zylinder-Einheiten gegeneinander geregelt anstellbar sind, zum Fördern, Richten und / oder zur Verbesserung der Innenqualität und zur Dickenänderung, wobei die Messdaten von Feldgeräten dezentral erfasst und verarbeitet werden.
Zur Anstellung nur eines Hydraulikzylinders sind die verschiedenen Signale, die im Bereich dieses Hydraulikzylinders entstehen und umgesetzt werden müssen, mit einem Regelungsteil elektrisch zu verbinden. Aus diesem Grund ist einerseits die Feldverkabelung der Rollensegmente und damit der gesamten Strangführung bis zur zentral installierten Regelungsschaltung sehr aufwendig. Andererseits ist aufgrund der großen Anzahl der zu verarbeitenden Signale eine zentrale Regelungsschaltung ebenfalls sehr aufwendig.
Die Distanz zur Regelungsschaltung im Steuerhaus auf der Gießbühne ist nach wie vor sehr groß und kann bis zu 100 m betragen. Da jedes Rollensegment 4 Positionsgeber, 4 Sätze Regelungsventile (Servo- bzw. Schaltventile) und in einigen Fällen acht Druckaufnehmer / Druckgeber aufweist, müssen je Segment vier synchron-serielle Schnittstellen und 12 Analog- bzw. Digital-Signale verarbeitet werden. In einer Stranggießanlage befinden sich oft mehr als 15 angestellte Rollensegmente: in diesen sind 60 synchron-serielle Schnittstellen und 180 Analog- bzw. 240 Digital-Signale von einem Regelventil zu verarbeiten. Bei dieser hohen Anzahl von zu verarbeitenden Signalen sind die Kosten für eine zentrale Regelungsschaltung zu hoch und die zentrale Regelungsschaltung stößt an ihre Grenzen der Leistungsfähigkeit.
Es ist eine dezentrale Regelungsschaltung bekannt ( WO 01/ 94 052 A1 ), die ein Verfahren zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille über Sensoren gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner der Steuerung der Stranggießanlage die Messstrecke effizienter macht und vereinfacht die Einrichtung, indem die Mess- und Steuerdaten in gekühlten Feldbus-Modulen unmittelbar auf der Stranggießkokille gesammelt und in Bus-Signale in eine Bus-Leitung überführt und zumindest in der Steuerung der Stranggießanlage gespeichert und / oder verarbeitet werden.
Die WO 2003/ 051 558 A2 beschreibt eine Maulweitenregelung an Segmenten für Stranggießanlagen bei der die Meß- und Regelsignale mittels einer Systemeinheit unmittelbar auf dem jeweiligen Segment verarbeitet werden.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 475 169 A1 offenbart eine Steuerungs- oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießvorrichtung für Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe. Das Stützrollengerüst besteht aus mehreren in Strangführungsrichtung aufeinander folgenden Rollensegmenten, die jeweils über einen Stützrollen tragenden Unterrahmen und einen Stützrollen tragenden Oberrahmen verfügen. Der Unterrahmen und der gegenüberliegende Oberrahmen sind mittels paarweisen Kolben-Zylinder-Einheiten gegeneinander geregelt anstellbar zum Fördern, Richten und/oder zum Verbessern der Innenqualität und zum Ändern der Dicken der Metalle. Auf dem Oberrahmen des Rollensegments sind die Signale von Positionsgebern der Hydraulik-Zylinder-Einheiten jeweils an einem Klemmenkasten geführt und von dem Klemmenkasten ist ein Kabelpaket über eine lösbare Medienkupplung auf ein ortsfestes Hallengerüst geführt.
Ausgehend von der EP 1 475 169 A1 als nächstliegenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Feldverkabelung und das Regelungskonzept für ein Stützrollengerüst einer Stranggießvorrichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst, indem für jedes Rollensegment ein separater Achsen-Regler mit einem angeschlossenen Ventilstand auf dem ortsfesten Hallengerüst angeordnet ist und indem Signale von sämtlichen Achsen-Reglern jeweils über ein Feldbusmodul zu einer gemeinsamen speicherprogrammierbaren Steuerung in einen Steuerraum der Stranggießvorrichtung geführt sind.
Dadurch wird die Steuerung und die Regelung verbessert bzw. vereinfacht.
Der Achsen-Regler arbeitet für jedes Rollensegment separat und übernimmt sämtliche Regelungs- und Überwachungsaufgaben. Sämtliche Achsen-Regler kommunizieren mit der speicherprogrammierten Steuerung über ein Feldbusmodul. Solche Achsen-Regler sind auf speziellen Mikroprozessoren basierende Schaltungen, die zur Steuerung von Servo-Achsen eingesetzt werden. Die Standard-Software in der Bewegungs-Steuerung fügt eine Echtzeit-Steuerung für die Achsen-Einstellung ein. Die Bewegungs-Steuerung besitzt bspw. Schnittstellen für:

- Absolut- oder Inkremental-Positionsgeber
- Digital- oder Analog- Ein- oder Ausgänge,
- einen Feldbus,
- ein Netzwerk.

Die für die Anwendung eingesetzte Bewegungs-Steuerung umfasst eine Tastatur und eine Datenanzeigeeinrichtung (Display). Die Anwendungs-Software ist Standard und ist in einem wiederholbaren Speicher gespeichert. Die Bewegungs-Steuerung ist in der Lage, mehrere Achsen zu steuern. Auf einem grafischen Menu basierend, wird die Bewegungs-Steuerung über Parameter an den Achsen-Typ angepasst und an den Typ der Positions-Rückführung. Ein Programmieren ist nicht notwendig. Über den Feldbus- oder den Netzwerks-Anschluss erhält die Bewegungs-Steuerung die erforderlichen Sollwerte und die Start-Bewegung und koppelt diese auf das übergeordnete System mit der Position und einer Zustandsanzeige zurück. Die Anwendung erfolgt auf die Kolben-Zylinder-Einheiten der Rollensegmente, d.h. deren Hauptachsen, wie bspw. der Hydraulikzylinder-Achse.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Achsen-Regler die gespeicherten Signale zum Positionieren der Stützrollen, Synchronisieren der angetriebenen Stützrollen von Nachbar-Rollensegmenten, für linke oder rechte Hydraulikzylinder bzw. für die Einlaufseite oder Auslaufseite, die Überwachung des Zustandes der Sensoren, eine Rollensegment-Kodierung, für Wartungszyklen u. dgl. verarbeitet.
Eine andere Ausgestaltung besteht darin, dass die Klemmenkästen mittels des auf dem Oberrahmen des Rollensegmentes vorhandenen Maschinenkühlwassers gekühlt sind.
Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich dadurch, dass die Feldbusmodule physikalisch mittels elektrischen Metallleitungen, Lichtwellenleitern oder drahtloser Übertragungstechnik oder Infrarot-Signalen anschließbar sind.
Weitere Merkmale sind, dass die Kabel des Kabelpakets für die Spannungsversorgung, die Achsen-Regler und die Feldbusmodule mittels einer gemeinsamen Steckverbindung angeschlossen sind.
Schließlich ist eine Ausgestaltung dadurch gegeben, dass die Kabel für die Signale der Positionsgeber, vom Klemmenkasten auf dem Rollensegment mittels einer Medienkupplung als lösbare Steckverbindung zum Achsen-Regler ausgebildet ist. Hier müssen lediglich die in den Hydraulikzylindern integrierten Positionsgeber eines jeden Rollensegmentes über die Steckverbindung zum Ventilstand aus dem Hallengerüst und von dort aus mit allen anderen Signalen mit dem vor Ort installierten Achsen-Regler verbunden werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Stranggießvorrichtung mit Hallen-Gerüst,
2 eine perspektivische Darstellung eines Rollensegmentes, und
3 eine Prinzip-Darstellung in Baukasten-Art eines Ausführungsbeispiels.

Die Stranggießvorrichtung 1 gemäß 1 weist ein Stützrollengerüst 2 auf, in dem der aus flüssigem Stahlwerkstoff 3 aus einer Gießpfanne 4 über einen Verteiler 5 und eine Stranggießkokille 6 geflossene und teilweise abgekühlte Gießstrang 7 gestützt und weiter gekühlt wird. Das Stützrollengerüst 2 besteht aus mehreren, oft bis zu 15 Rollensegmenten 8, von denen das erste Rollensegment 8a von einer Dampfkammer 9 umgeben ist. Jedes der aufeinander folgenden Rollensegmente 8 ist aus einem Stützrollen 10 tragenden Unterrahmen 11 und einem gegenüberliegenden Oberrahmen 12 gebildet. Der Unterrahmen 11 und der Oberrahmen 12 sind jeweils mittels paarweisen Kolben-Zylinder-Einheiten 13, vgl. 2, gegeneinander geregelt anstellbar, von denen in 2 zwei Paare mit ihren Hydraulikzylindern 13a sichtbar sind. Das Messen der hydraulischen Drücke, Positionen der Kolben usw. mit dem Ergebnis aus Messdaten wird mittels Sensoren, Positionsgebern, Druckgebern, Regelventilen u. dgl. erhalten, die zusammengefasst unter dem Begriff von Feldgeräten 14 zu verstehen sind. Außerdem werden Schaltventile 15 und Regelventilblöcke 16 eingesetzt. Die dadurch gesteuerten und / oder geregelten Kolben-Zylinder-Einheiten 13 fördern, richten und / oder verbessern die Innenqualität des Gießstrangs 7 und berücksichtigen über die Stützrollen 10 örtliche Dickenänderungen.
Die Feldgeräte 14 können ein zentrales Regelungssystem durch ein jeweils dezentrales ersetzen: Die Feldgeräte 14 werden am oder auf dem Rollensegment 8 oder in der Nähe des Rollensegmentes 8 an dem ortsfesten Hallengerüst 17, das auch als sogen. „Festland“ bezeichnet wird, angeordnet, wobei deren Messsignale über Achsen-Regler 18 verarbeitet und gespeichert werden und wobei die Achsen-Regler 18 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 19 und mit einem Feldbusmodul 20 kommunizieren.
Die Art der Zuordnung von Messelementen und Baugruppen gemäß 3 besteht darin, dass auf dem Rollensegment-Oberrahmen 12 die Signale der Positionsgeber aus den Hydraulikzylindern 13a jeweils an den Klemmenkasten 21 geführt sind. Ein mittels einer lösbaren Medienkupplung 22 gebildetes Kabelpaket 23 ist von seinem Rollensegment 8 auf das ortsfeste Hallengerüst 17 oder auf die Stranggießvorrichtung 1 und den Achsen-Regler 18 geführt. An diesen Achsen-Reglern 18 ist ein Ventilstand 26 auf dem ortsfesten Gerüst 17 angeschlossen. Die Signale von dem Achsen-Regler 18 werden über das Feldbusmodul 20 zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung 19 in den Steuerraum 25 der Stranggießvorrichtung 1 geführt.
Der Achsen-Regler 18 verarbeitet die gespeicherten Signale zum Positionieren, Synchronisieren, für linke oder rechte Hydraulikzylinder 13a oder für die Aktivierung der Ein- oder Auslaufseite des Gießstrangs 7, den Zustand der Sensoren, eine Rollensegment-Kodierung, für Wartungszyklen oder ähnliche Funktionen.
Die Klemmenkästen 21 auf dem Oberrahmen 12 eines Rollensegments 8 werden mit dem dort anderweitig zur Verfügung stehenden Maschinenkühlwasser gekühlt.
Die Feldbusmodule 20 werden physikalisch mittels elektrischen Metallleitungen, oder Lichtwellenleitern oder drahtloser Übertragungstechnik oder Infrarot-Signale angeschlossen und verbunden.
Die Kabel des Kabelpaketes 23 für die Spannungsversorgung transportieren die Energie für die Achsen-Regler 18 und die Feldbusmodule 20 und bilden eine gemeinsame Steckverbindung 22a.
Bezugszeichenliste

1: Stranggießvorrichtung
2: Stützrollengerüst
3: flüssiger Stahlwerkstoff
4: Gießpfanne
5: Verteiler
6: Stranggießkokille
7: Gießstrang
8: Rollensegment
8a: erstes Rollensegment
9: Kammer
10: Stützrolle
11: Unterrahmen
12: Oberrahmen
13: Kolben-Zylinder-Einheit
13a: Hydraulikzylinder
14: Feldgerät
15: Schaltventil
16: Regelventilblock
17: HaIlengerüst
18: Achsen-Regler
19: speicherprogrammierbare Steuerung
20: Feldbusmodul
21: Klemmenkasten an dem Rollensegment
21a: Klemmenkasten am Hallengerüst
22: lösbare Medienkupplung
22a: gemeinsame Steckverbindung
23: Kabelpaket
24: ortsfester Klemmenkasten
25: Steuerraum
26: Ventilstand

Claims

Steuer- und / oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst (2) einer Stranggießvorrichtung (1) für Metalle, insbesondere für Stahlwerkstoffe (3), wobei das Stützrollengerüst (2) aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten (8) besteht, die jeweils über einen die Stützrollen (10) tragenden Unterrahmen (11) und einen gegenüberliegenden Oberrahmen (12) mittels paarweisen Kolben-Zylinder-Einheiten (13) gegeneinander geregelt anstellbar sind, zum Fördern, Richten und / oder zum Verbessern der Innenqualität und zum Ändern der Dicken der Metalle; wobei auf dem Oberrahmen (12) des Rollensegments (8) die Signale von Positionsgebern der Hydraulik-Zylinder-Einheiten (13) jeweils an einen Klemmenkasten (21) geführt sind, und wobei von dem Klemmenkasten (21) ein Kabelpaket (23) über eine lösbare Medienkupplung (22) auf ein ortsfestes Hallengerüst (17) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Rollensegment (8) ein separater Achsen-Regler (18) mit einem angeschlossenen Ventilstand (26) auf dem ortsfesten Hallengerüst (17) angeordnet ist; und dass Signale von sämtlichen Achsen-Reglern (18) jeweils über ein Feldbusmodul (20) zu einer gemeinsamen speicherprogrammierbaren Steuerung (19) in einen Steuerraum (25) der Stranggießvorrichtung (1) geführt sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsen-Regler (18) die gespeicherten Signale zum Positionieren der Stützrollen (10), zum Synchronisieren der angetriebenen Stützrollen (10) eines Nachbar-Rollensegmentes (8), für linke oder rechte Hydraulikzylinder (13a) bzw. für die Einlaufseite oder Auslaufseite, für die Überwachung des Zustands der Sensoren, eine Rollensegment-Kodierung, für Wartungszyklen u. dgl. verarbeitet.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmenkästen (21) mittels des auf dem Oberrahmen (12) des Rollensegmentes (8) vorhandenen Maschinenkühlwassers gekühlt sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbusmodule (20) physikalisch mittels elektrischer Metallleitungen, Lichtwellenleiter oder drahtloser Übertragungstechnik oder Infrarot-Signale anschließbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabel des Kabelpakets (23) für die Spannungsversorgung, die Achsen-Regler (18) und die Feldbusmodule (20) mittels einer gemeinsamen Steckverbindung (22a) angeschlossen sind.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabel für die Signale der Positionsgeber vom Klemmenkasten (21) auf dem Rollensegment (8) mittels einer Medienkupplung (22) als lösbare Steckverbindung (22a) zum Achsen-Regler (18) ausgebildet sind.