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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anstellsystems
zum Anstellen eines Stranges, insbesondere in einer Stranggießanlage.
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Derartige
Anstellsysteme und Verfahren zu deren Betrieb sind im Stand der
Technik grundsätzlich
bekannt. So ist beispielsweise aus der
EP 1 105 235 B1 ein Anstellsystem
bekannt, welches einen Strang in einer Stranggießanlage über einen Hydraulikzylinder
mit darin geführtem
Kolben anstellt. Die Bewegung des Kolbens wird von einem Positionsgeber überwacht
und über
eine Regelungseinrichtung mithilfe eines Hydraulikventils auf eine
Soll-Position für
den Kolben eingeregelt.
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Weiterhin
ist aus der
EP 0 902
734 B1 ein Druckbegrenzungsventil bekannt, welches zu einem Hydraulikventil
parallel geschaltet ist, um die Kraft des Kolbens eines Hydraulikzylinders
bei einer Positionsregelung in einem Anstellsystem für einen
gegossenen Strang zu begrenzen.
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Ausgehend
von der erstgenannten Schrift
EP 1 105 235 B1 liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein bekanntes Verfahren zum Beteiben eines Anstellsystems
zum Anstellen eines Strangs dahingehend weiterzubilden, dass das
Anstellsystem auch dann schon wirksam vor einer unerwünscht großen Druckeinwirkung
geschützt
wird, wenn der einwirkende Druck noch unterhalb eines einen maximal zulässigen Hydraulikdruck
repräsentierenden
Druckschwellenwertes liegt, bei dem ein Druckbegrenzungsventil ansprechen
würde.
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Diese
Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren
gelöst.
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Lösung
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Dieses
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslösung einer
Positionsregelung und damit das Schalten eines Hydraulikventils
aus seiner Sperrstellung heraus in eine Durchlassstellung während des
Betriebs des Anstellsystems wiederholt erzwungen wird, jeweils durch
minimales Verändern
der vorgegebenen Soll-Position des Kolbens in einer solchen Größenordnung,
dass die geforderte Genauigkeit für die Soll-Position des Kolbens
durch diese Veränderung
nicht beeinträchtigt
wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht also eine künstliche
Aktivierung beziehungsweise Auslösung
einer Positionsregelung für
einen Kolben des Anstellsystems während dessen Betriebs vor,
auch wenn eine reale Positionsverschiebung des Kolbens, zum Beispiel
durch äußere Krafteinwirkung,
gar nicht stattgefunden hat. Vielmehr erfolgt die Auslösung der Positionsregelung
erfindungsgemäß durch
lediglich minimales Verändern
der vorgegebenen Soll-Position des Kolbens, und zwar lediglich in
einer solchen minimalen Größenordnung,
dass eine geforderte Genauigkeit für die Soll-Position des Kolbens
durch diese Veränderung
nicht beeinträchtigt
wird. Anders ausgedrückt
wird hier eine gegebene, besonders große Genauigkeit der Positionsregelung,
die über der
geforderten Genauigkeit für
die Positionsregelung liegt, ausgenutzt, um die beschriebenen Positionsregelungen
künstlich
auslösen
zu können.
Mit jeder ausgelösten
Positionsregelung wird ein Schalten des Hydraulikventils aus seiner
Sperrstellung, welche der Kolben annimmt, wenn er seine Soll-Position erreicht
hat, heraus in eine Durchlassstellung für die Hydraulikflüssigkeit
des Anstellsystems bewirkt. Das hat folgende Vorteile:
Zum
einen bedeutet die Durchlassstellung des Hydraulikventils, dass
die mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllten
Kammern des Hydraulikzylinders mit einer Quelle und einer Senke
für die
Hydraulikflüssigkeit
direkt verbunden sind. Auftretende Druckspitzen im Anstellsystem
oberhalb eines voreingestellten regulären Drucks der Hydraulikflüssigkeit,
wie sie zum Beispiel durch temporäre äußere Krafteinwirkung von dem Strang
auf den Kolben realisiert werden können, können auf Grund der Durchlassstellung
des Hydraulikventils an die Quelle oder Senke für die Hydraulikflüssigkeit
weitergeleitetet und von diesen gepuffert werden. Das Anstellsystem
und insbesondere der Hydraulikzylinder und das Hydraulikventil werden
dadurch von den besagten Druckspitzen entlastet, wodurch sich deren
Lebensdauer erhöht.
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Zum
anderen bietet das wiederholte künstliche
Auslösen
der Positionsregelung und das Einnehmen der Durchlassstellung bei
dem Hydraulikventil den Vorteil, dass tatsächlich auftretende Positionsänderungen
des Kolbens schneller ausgeregelt werden können, weil das Hydraulikventil
dann bereits seine Sperrstellung verlassen hat und sich bereits
in der Durchlassstellung befindet.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die erfindungsgemäß durchgeführte Änderung
der Soll-Position
in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit des Strangs oder periodisch nach Maßgabe einer
variabel einstellbaren Zykluszeit.
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Erfindungsgemäß ist der
Hydraulikdruck in dem Anstellsystem variabel einstellbar. Er wird
vorteilhafterweise nur so hoch wie nötig, wenn möglich auf jeden Fall aber geringer
als ein maximal zulässiger
Hydraulikdruck eingestellt, um das Anstellsystem nicht ohne Grund übermäßig zu belasten.
Vorteilhafterweise wird der Hydraulikdruck konstant oder prozessabhängig, insbesondere
nach Maßgabe
der jeweiligen Breite des gegossenen Strangs eingestellt. Auf diese
Weise werden Lager, Rollen, Tragkonstruktionen sowie mechanische
Bauelemente vor Überlast geschützt. Der
voreingestellte Systemdruck Pv kann auch
mit einem maximal zulässigen
Hydraulikdruck, das heißt
einem Druckschwellenwert, identisch sein.
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Aus
Sicherheitsgründen
ist es vorteilhaft, wenn das Anstellsystem ein vorzugsweise zu dem Hydraulikventil
parallel geschaltetes Druckbegrenzungsventil aufweist, welches vorteilhafterweise
so eingestellt ist, dass es erst dann anspricht, wenn der maximal
zulässige
Hydraulikdruck für
das Anstellsystem überschritten
wird. Dies dürfte
erfindungsgemäß jedoch
lediglich dann der Fall sein, wenn die beiden zuvor beschriebenen
erfindungsgemäßen Maßnahmen
zur Druckreduktion, das heißt
das überwiegende
Halten des Hydraulikventils in einer Durchlassstellung aufgrund
wiederholt ausgelöster
Positionsregelungen oder die geeignete niedrigere Einstellung des Hydraulikdrucks,
einen auftretenden Überdruck
nicht mehr auffangen können.
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Der
Beschreibung ist eine Figur beigefügt, welche den Aufbau des erfindungsgemäßen Anstellsystems
zum Anstellen eines Strangs in einer Stranggießanlage zeigt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diese Figur in Form
von Ausführungsbeispielen
detailliert beschrieben.
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In
der Figur ist zu erkennen, dass das Anstellsystem 100 einen
Hydraulikzylinder 110 mit einem darin verstellbar gelagerten
Kolben 120 aufweist. Der Kolben wirkt über zum Beispiel einen Gelenkkopf 130 auf
einen Strang 200 ein. Die jeweils aktuelle Position des
Kolbens 120 wird mithilfe eines Positionsgebers 140 überwacht.
Der Positionsgeber 140 meldet die Position des Kolbens 120 an
eine Regelungseinrichtung 150 zum Regeln der Position des Kolbens 120 auf
eine vorgegebene Soll-Position durch geeignetes Ansteuern eines
Hydraulikventils 160. Das in der Figur gezeigte Hydraulikventil 160 kann
für die
Regelungseinrichtung 150 in drei verschiedene Zustände, "0", "1" und "2", geschaltet werden. Die Schaltstellung "0" repräsentiert eine sogenannte Sperrstellung,
bei der vorhandene Druckleitungen 170 zu dem Hydraulikzylinder 110 sowie
zu der Quelle Q und zu der Senke S jeweils voneinander getrennt
und gesperrt sind. Demgegenüber
repräsentieren
die Schaltstellungen "1" und "2" jeweils eine Durchlassstellung. Genauer
gesagt bewirkt die Schaltstellung "1" eine
Bewegung des Kolbens 120 und damit des Gelenkkopfes 130 in
der Figur nach links, das heißt
weg von dem Strang 200. Demgegenüber bewirkt die Schaltstellung "2" eine Bewegung des Kolbens nach rechts,
das heißt
in Richtung auf den Strang 200 zu. Zur Realisierung aller
genannten Schaltzustände
sind an das Hydraulikventil 160 insgesamt vier Druckleitungen
angeschlossen, wobei eine erste Druckleitung 170-1 mit
einer ersten Kammer 112 des Hydraulikzylinders zwischen
Kolben 120 und Positionsgeber 140, eine zweiten
Druckleitung 170-2 mit einer zweiten Kammer 114 des
Zylinders 110, die dritte Druckleitung 170-3 mit
der Quelle Q und die vierte Druckleitung 170-4 mit der Senke
S für die
Hydraulikflüssigkeit
verbunden ist. Parallel zu dem Hydraulikventil 160 ist
ein Druckbegrenzungsventil 180 geschaltet, welches mit
den Druckleitungen 170-1 und 170-4 verbunden ist.
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Das
soeben beschriebene Anstellsystem wird erfindungsgemäß wie folgt
betrieben:
Grundsätzlich
führt das
beschriebene Anstellsystem und insbesondere die Regelungseinrichtung 150 eine
Positionsregelung für
den Kolben 120 aus, zum Einre geln von dessen Position auf
eine Soll-Position, wenn sich dessen Ist-Position, zum Beispiel
aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung
oder bedingt durch Leckagen, verändert
haben sollte. Die so realisierte Korrektur der Soll-Position des
Kolbens 120 bedeutet gleichzeitig auch eine Korrektur der
Anstellung des Strangs 200.
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Ungeachtet
dieser traditionellen normalen Positionsregelung sieht das erfindungsgemäße Verfahren
vor, dass auch künstlich
Positionsregelungen für
den Kolben ausgelöst
werden, und zwar insbesondere auch dann, wenn sich die Position
des Kolbens 120 nicht abweichend von einer ursprünglich eingestellten
Soll-Position verschoben hat. Die erfindungsgemäßen ausgelösten Positionsregelungen werden
durch wiederholtes minimales Verändern
der vorgegebenen Soll-Position des Kolbens realisiert. Diese vorgenommenen Änderungen
der Soll-Position sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch so klein,
dass eine geforderte Genauigkeit für die Soll-Position des Kolbens
durch diese Veränderungen
nicht beeinträchtigt
wird. Beispielsweise bewegen sich diese minimalen Veränderungen
lediglich in einem Bereich von +/- 0,05 mm bis 0,2 mm um eine Ursprungs-Soll-Position; die durch
diese Ursprungs-Soll-Position präsentierte
Anstell-Position für
den Strang 200 wird durch diese Veränderungen nicht über eine
geforderte Genauigkeit hinaus beeinträchtigt.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die erfindungsgemäße Veränderung
der Soll-Position in Abhängigkeit der
Geschwindigkeit des Strangs 200 oder periodisch beziehungsweise
zyklisch nach Maßgabe
einer variabel einstellbaren Zykluszeit. Durch das so realisierte
künstliche
Auslösen
von Positionsregelungen wird das Hydraulikventil 160 häufiger in
einer der beiden Durchlassstellungen "1" oder "2" gehalten. Während des Betriebs einer Stranggießanlage
auftretende Störungen,
zum Beispiel in Form einer Dickenänderung 210 oder eines Übergangstücks des
Strangs können
zu einem Druckanstieg in den Kammern 112 und 114 des
Hydraulikzylinders führen.
Aufgrund der während
der künstlich
ausgelösten
Positionsregelung einge nommenen Durchlassstellung des Hydraulikventils
können
diese Druckerhöhungen
in dem Hydraulikzylinder sofort über
die Druckleitungen 170 durch das Hydraulikventil 160 hindurch
an die Quelle Q oder die Senke S der Hydraulikflüssigkeit weitergeleitet und
von dieser aufgefangen werden. Das Anstellsystem wird dadurch insgesamt
druckentlastet; es bleibt vielmehr lediglich dem regulär eingestellten Hydraulikdruck
Pv ausgesetzt.
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Der
Hydraulikdruck Pv wird erfindungsgemäß vorzugsweise
nur so hoch wie nötig
eingestellt. Genauer gesagt wird er vorzugsweise an die Breite oder Dicke
des jeweils anzustellenden Strangs 200 angepasst. Auch
auf diese Weise wird das Anstellsystem vor unnötig hohen Hydraulikdrücken verschont
und so seine Lebensdauer verlängert.
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Neben
den beiden soeben beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zum Auffangen von Druckspitzen
in dem Anstellsystem 100, nämlich der künstlich ausgelösten Positionsregelung
und dem damit verbundenen zeitlich längeren bzw. wiederholten Betrieb
des Hydraulikventils in einer der Durchlassstellungen "1" oder "2",
sowie der beschriebenen Möglichkeit
zur geeigneten Voreinstellung des Hydraulikdruckes, kann optional
das Druckbegrenzungsventil 180 vorgesehen sein. Es wird
vorzugsweise auf einen Druckschwellenwert voreingestellt, welcher
einen maximal zulässigen
Hydraulikdruck beziehungsweise eine maximal zulässige Kraft innerhalb des Anstellsystems
repräsentiert.
Entsprechend seiner üblichen
Funktion spricht das Druckbegrenzungsventil 180 erst dann
an, wenn der Druck in dem Anstellsystem über dem besagten vorgegebenen Druckschwellenwert
liegt. Das setzt voraus, dass ein entsprechend sehr starker Druckanstieg
erfolgt sein muss, der von keiner der beiden zuvor genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen
zur Druckreduzierung aufgefangen werden konnte.
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Tritt
ein solcher Druckanstieg beziehungsweise ein ausreichend großer Absolutwert
des Hydraulikdruckes auf, dann öffnet
das Druckbegrenzungsventil 180 so lange, wie der Druck oberhalb
des besagten Druschwellenwertes liegt. Das Öffnen des Hydraulikventils 180 ermöglicht dann,
genauso wie auch bereits ein Betrieb des Hydraulikventils 160 in einer
der Durchlassstellungen "1" oder "2", dass der Kolben einer entsprechend
hohen Krafteinwirkung aufgrund einer Störung ausweichen kann. Nach
dem Schließen
des Druckbegrenzungsventils 180 erfolgt dann eine traditionelle
Positionsregelung für
den Kolben, weg von dessen verschobener Ist-Position, hin auf eine
vorgegebene Soll-Position. Sobald diese Soll-Position wieder erreicht
ist, schaltet das Hydraulikventil 160 über die Regelungseinrichtung 150 wieder
in seine Sperrstellung "0".