DE102004058355A1

DE102004058355A1 - Stranggießmaschine mit einer Stranggießkokille für das Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von Stahlwerkstoffen

Info

Publication number: DE102004058355A1
Application number: DE102004058355A
Authority: DE
Inventors: Ronald Wilmes; Hans Esau Klassen; Bujor Dr. Dumitriu; Paul-Christian Hopp; Christian Geerkens
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-14
Also published as: US20080093048A1; KR20070085061A; CN101068638A; TW200624195A; UA80657C2; CA2583655A1; EP1833630A1; RU2388574C2; JP2008521617A; CN100591441C; ZA200606087B; WO2006058740A1; RU2006132922A

Abstract

Eine Stranggießmaschine (1) für Stahlwerkstoffe weist eine Stranggießkokille (6) mit einer Gießform (10) aus Breitseitenplatten (11) und Schmalseitenplatten (13) auf, an denen Kolben-Zylinder-Einheiten (16) als Stellglieder und Stützlager vorgesehen sind, deren Stellung über Feldmessgeräte (21) gemessen, die Messdaten über Feldbus-Module (22) als BUS-Signale in einer Steuerung (23) der Stranggießmaschine (1) gespeichert und nach Verarbeitung als Steuersignale zu den Stellgliedern rückführbar sind. Um die Messdaten schon vor Ort an der Stranggießkokille (6) zu erfassen und schon vor Ort zu verarbeiten, wird vorgeschlagen, dass der jeweilige Hydraulikzylinder (16a) an einen Ventilstand (24) mit einem ortsfesten Klemmenkasten (25) für die Mess- und Steuersignal-Leitungen (28) angeschlossen ist und dass der Klemmenkasten (25) mit einem Achsen-Regler (30) verbunden ist, von dem das Feldbus-Modul (22) die Signale zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung (31) führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießmaschine mit einer Stranggießkokille für das Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von Stahlwerkstoffen, mit die Gießform bildenden Breitseitenplatten, zwischen denen beidseitig zur Bildung der Gießstrangbreite unter Berücksichtigung der Schrumpfung des Gießstrangs einstellbare Schmalseitenplatten angeordnet sind, an denen jeweils zwei vertikal beabstandete Kolben-Zylinder-Einheiten als Stellglieder und Stützlager vorgesehen sind, deren Stellung über Feldmessgeräte gemessen, die Messdaten über Feldbus-Module als BUS-Signale in eine BUS-Leitung überführt und in einer Steuerung der Stranggießmaschine gespeichert und nach Verarbeitung als Steuersignale zu den Stellgliedern rückführbar sind.

Eine derartige Stranggießmaschine ist aus der WO 01/94052 A1 bekannt. Dort ist eine Stranggießmaschine zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille über Sensoren gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner der Steuerung der Stranggießanlage beschrieben. Die dezentrale Aufnahme der Messdaten macht die Messstrecke effizienter und vereinfacht die Messeinrichtungen, indem die Mess- und Steuerdaten in gekühlten Feldbus-Modulen un mittelbar 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.

Für die Verstellung einer an der Schmalseitenplatte angelenkten Kolbenstange bzw. eines Hydraulikzylinders sind verschiedene Signale, die in der Nähe des Hydraulikzylinders entstehen bzw. umgesetzt werden müssen, mit einer Regelungsschaltung elektrisch zu verbinden. Der für die Anstellung der hydraulischen Komponenten notwendige Ventilstand ist im allgemeinen an dem Hallen-Gerüst im Bereich der Gießbühne oder unterhalb derselben (auf dem sog. Festland) angeordnet. Die Steuerung ist normalerweise im Bereich der Gießbühne im Steuerraum installiert. Von Bedeutung ist für die Feldgeräte im Bereich der Stranggießkokille, dass eine Trennung vorhanden ist, weil die Stranggießkokille schnell aus- und wieder eingebaut werden muss. Die Messdaten können daher von den Feldmessgeräten nur von der Stranggießkokille oder von dem Ventilstand in die Steuerungsschaltung des Steuerhauses geführt werden. Die Distanz zur Steuerschaltung im Steuerhaus ist nach wie vor sehr hoch und von jeder Stranggießkokille sind Daten von vier Positionsgebern, von vier Regelungsventilen in vier synchronseriellen Schnittstellen und 12 Analogsignale zu verarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messdaten im Bereich der Stranggießkokille in gekühlten Feldgeräten zu erfassen und vor Ort schon zu verarbeiten.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hydraulikzylinder der Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils an einen im Bereich der Stranggießkokille oder der Stranggießsteuerung angeordneten Ventilstand mit einem ortsfesten Klemmenkasten für die Mess- und Steuersignalleitungen angeschlossen ist und dass der Klemmenkasten mit einem Achsen-Regler verbunden ist, von dem das Feldbus-Modul die Signale zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung führt. Vorteile ergeben sich durch einen geringeren Verkabelungsaufwand bei kürzeren Abständen zwischen den Baugruppen. Der Hauptvorteil ist jedoch der Achsen-Regler. Die Achsenregler 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:

– Maschinen- oder Schritt-Positions-Wandler,
– Digital- oder Analog- Ein oder Ausgänge,
– einen Profibus,
– ein Netzwerk.

Die für die Anwendung eingesetzte Bewegungs-Steuerung umfasst eine Fernbedienung und eine Datenanzeigeeinrichtung (Display). Die Anwendungs-Software ist Standard und ist in einem wieder aufrufbaren Speicher gespeichert. Die Bewegungs-Steuerung ist in der Lage, mehrere Achsen (hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten) zu steuern. Auf einem grafischen Menu basierend, wird die Bewegungs-Steuerung über Parameter an den Achsen-Typ angepasst und an den Typ der Positions-Rückkopplung. Ein Programmieren ist nicht notwendig. Über den Feldbus-Leitungsanschluss 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. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Übertragung der Daten zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerung und dem Achsen-Regler zeitlich unkritisch und sicher ist. Applikations-Softwaremodule können standardisiert werden. Materialkosten und Installations- und zeitlicher Verkabelungsaufwand können gesenkt werden. Die elektrische Störanfälligkeit wird reduziert. Ebenso wird der Wartungsaufwand reduziert. Die Zeiten für die Montage und die Inbetriebnahme werden gesenkt.

Die Montage und die Wartung der Elektronik werden dadurch vereinfacht, dass die speicherprogrammierbare Steuerung mittels einer lösbaren Steckverbindung bei entsprechender Kontaktanzahl an das Feldbus-Modul angeschlossen ist.

Ebensolche Vorteile werden ferner nach einer anderen Ausgestaltung dadurch erzielt, dass in den Hydraulikzylindern jeweils integrierte Positionsgeber über die Steckverbindung mit dem Ventilstand am Hallen-Gerüst verbunden sind.

In der Nähe der Heißzone befindliche Baugruppen werden nach weiteren Merkmalen dadurch geschützt, dass der Klemmenkasten im Bereich der Stranggießkokille im Inneren gekühlt ist.

Für die Kühlung ist allgemein vorgesehen, dass als Kühlmittel entweder Luft oder von der Stranggießkokille abgeleitetes Kühlwasser verwendet wird.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die BUS-Leitung und das Feldbus-Modul sowie Mess- und Steuersignalleitungen physikalisch aus Lichtwellenleitern oder drahtloser Übertragung oder Infrarot-Technik gebildet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer beliebigen Stranggießmaschine mit Hallen-Gerüst,
2 einen senkrechten Querschnitt durch eine Stranggießkokille mit Schmalseitenplatten-Verstelleinrichtung und
3 eine vereinfachte Blockdarstellung der Stranggießkokille mit Schaltkreisen.
Die Stranggießmaschine 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 außen 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. Vor der Dampfkammer 9 befindet sich die Stranggießkokille 6, deren Gießform 10 gemäß 2 aus zwei im Dickenabstand des zukünftigen Gießstrangs 7 gegenüberliegenden Breitenseitenplatten 11 besteht, zwischen denen beidseitig zur Bildung der Gießstrangbreite 12 unter Berücksichtigung der Schrumpfung des Gießstrangs 7 einstellbare Schmalseitenplatten 13 angeordnet sind und an denen bspw. jeweils zwei vertikal beabstandete, parallele Befestigungsblöcke 14 vorgesehen sind. Zwischen den Befestigungsblöcken 14 sind beidseitig die Verstelleinrichtungen 15 angeordnet, die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten 16 aufweisen. Die Befestigungsblöcke 14 umfassen Federn 17 innerhalb eines Klemmblocks 18 und die Befestigungsblöcke 14 stützen sich auf Ausleger 19, die von einem Stützrahmen 20 getragen werden. Die Kolben-Zylinder-Einheit 16 ist Stellglied und Stützlager zugleich. Die Stellung der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 16 mit ihren Hydraulikzylindern 16a wird über Feldmessgeräte 21 ermittelt, die bspw. aus integrierten Positionsgebern 21a, Synchronisationsmitteln für die linke oder rechte Seite, für oben oder unten, für den Zustand der Sensoren, eine Kokillenkodierung, Wartungszyklen u. dgl. bestehen. Die erzielten Messdaten werden über die jeweiligen Feldbus-Module 22 als BUS-Signale in eine BUS-Leitung 22a überführt und in einer Stranggieß-Steuerung 23 der Stranggießmaschine 1 über einen Ventilstand 24 mit einem ortsfesten Klemmenkasten 25 geleitet, gespeichert und nach Verarbeitung als Steuersignale zu den Stellgliedern, d.h. bspw. zu den Hydraulikzylindern 16a zurückgeführt. Die Steuerung befindet sich in einem Steuerraum 26 eines Steuerhauses, das fest mit dem Hallen-Gerüst 27 verbunden ist.
Die Hydraulikzylinder 16a sind in der Nähe der Stranggießkokille 6 oder der Stranggieß-Steuerung 23 an den Ventilstand 24 angeschlossen. Der Ventilstand 24 kann sich auch in der Nähe des Steuerraums 26 befinden (1). Der Ventilstand 24 enthält den Klemmenkasten 25, an den die Mess- und Steuersignalleitungen 28 geführt sind. Die Mess- und Steuersignalleitungen 28 sind mit Steckverbindungen 29 versehen. Die von dem Ventilstand 24 eintreffenden Signale werden in einem angeschlossenen Achsenregler 30 verarbeitet und an eine im Steuerraum 26 befindliche speicherprogrammierbare Steuerung 31 über das Feldbus-Modul 22 weitergeleitet.
Die Schaltungsblöcke sind noch einmal für eine abgewandelte Ausführungsform der Stellglieder und Stützlager (Hydraulikzylinder 16a) vereinfacht in 3 dargestellt. Die Trennungslinie 32 drückt die Nähe des Ventilstandes 24 und des Klemmenkastens 25 zum Achsenregler 30 aus, wobei die aus den Hydraulikzylinder 16a erhaltenen Messdaten über die Steckverbindungen 29 in den Achsenregler 30 und über das Feldbus-Modul 22 in die nicht mehr sehr entfernte speicherprogrammierbare Steuerung 31 in den Steuerraum 26 geleitet werden.

1: Stranggießmaschine
2: Stützrollengerüst
3: Stahlwerkstoff
4: Gießpfanne
5: Verteiler
6: Stranggießkokille
7: Gießstrang
8: Rollensegmente
8a: erstes Rollensegment
9: Dampfkammer
10: Gießform der Stranggießkokille
11: Breitseitenplatte
12: Gießstrangbreite
13: Schmalseitenplatte
14: Befestigungsblock
15: Verstelleinrichtung
16: Kolben-Zylinder-Einheit
16a: Hydraulikzylinder
17: Federn
18: Klemmblock
19: Ausleger
20: Stützrahmen
21: Feldmessgerät
21a: integrierte Positionsgeber
22: Feldbus-Modul
22a: BUS-Leitung
23: Stranggieß-Steuerung
24: Ventilstand
25: Klemmenkasten
26: Steuerraum
27: Hallen-Gerüst
28: Mess- und Steuer-Signalleitung
29: Steckverbindung
30: Achsenregler
31: speicherprogrammierbare Steuerung
32: Trennungslinie

Claims

Stranggießmaschine (1) mit einer Stranggießkokille (6) für das Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von Stahlwerkstoffen, mit die Gießform (10) bildenden Breitseitenplatten (11), zwischen denen beidseitig zur Bildung der Gießstrangbreite (12) unter Berücksichtigung der Schrumpfung des Gießstrangs (7) einstellbare Schmalseitenplatten (13) angeordnet sind, an denen jeweils zwei vertikal beabstandete Kolben-Zylinder-Einheiten (16) als Stellglieder und Stützlager vorgesehen sind, deren Stellung über Feldmessgeräte (21) gemessen, die Messdaten über Feldbus-Module (22) als BUS-Signale in eine BUS-Leitung (22a) überführt und in einer Steuerung (23) der Stranggießmaschine (1) gespeichert und nach Verarbeitung als Steuersignale zu den Stellgliedern rückführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (16a) der Kolben-Zylinder-Einheiten (16) jeweils an einen im Bereich der Stranggießkokille (6) oder der Stranggieß-Steuerung (23) angeordneten Ventilstand (24) mit einem ortsfesten Klemmenkasten (25) für die Mess- und Steuersignal-Leitungen (28) angeschlossen ist und dass der Klemmenkasten (25) mit einem Achsen-Regler (30) verbunden ist, von dem das Feldbus-Modul (22) die Signale zu einer speicherprogrammierbaren Steuerung (31) führt.
Stranggießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die speicherprogrammierbare Steuerung (31) mittels einer lösbaren Steckverbindung (29) bei entsprechender Kontaktanzahl an das Feldbus-Modul (22) angeschlossen ist.
Stranggießmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hydraulikzylindern (16a) jeweils integrierte Positionsgeber (21a) über die Steckverbindung (29) mit dem Ventilstand (24) am Hallen-Gerüst (27) verbunden sind.
Stranggießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmenkasten (25) im Bereich der Stranggießkokille (6) im Inneren gekühlt ist.
Stranggießmaschine nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel entweder Luft oder von der Stranggießkokille (6) abgeleitetes Kühlwasser verwendet wird.
Stranggießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die BUS-Leitung (22a) und das Feldbus-Modul (22) sowie Mess- und Steuersignalleitungen (28) physikalisch aus Lichtwellenleitern oder drahtloser Übertragung oder Infrarot-Technik gebildet ist.