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Einrichtung zum schrittweisen Ausziehen des Stranges aus der Kokille
einer Stranggießanlage Zusatz zu Patent ; Anmeldung P 17 83 032.9-24 (VPA 68/8275)
Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zum schrittweisen Ausziehen des Stranges
aus der Kokille einer Stranggießanlage durch von Hydraulikmotoren angetriebene Treibrollen.
Als Antrieb wird jeweils dabei ein an sich bekannter elektrohydraulischer Schrittmotor
benutzt, der aus der baulichen Kombination eines Hydraulikmotors, eines in seinem
hydraulischen Nachlaufregelkreis liegenden Steuerventils und eines dieses Ventil
antreibenden elektrischen Schrittmotors besteht. Der elektrische Schrittmotor erhält
seine elektrischen Steuerpulse, die jeweils eine genau definierte Winkeldrehung
der Welle des Hydraulikmotors bewirken, aus einem programmierten Steuergerät. Mit
einer derartigen Anordnung gemäß dem Hauptpatent erhält man einen Antrieb, mit dem
die Genauigkeit des Ziehprogrammes und auch die Frequenz der Ziehhübe so hoch getrieben
werden kann, daß sich Stränge von äußerst gleichbleibender Qualität ergeben.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß bei verschiedenen Legierungen
und Strangquerschnitten bei einer gleichbleibenden Drehzahl der Antriebswelle der
Ziehmaschine Risse und Uneberiheiten auf der Strangoberfläche auftreten können,
da der Reibungswiderstand der erstarrten Oberfläche mit der Kokille größer sein
kann als die Zugfestigkeit des erstarrten Querschnittes des Metalls.
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Außerdem können bei einer gleichbleibenden Geschwindigkeit bei beEtxmmten
Legierungen ungünstige Abkühlungsverhältnisse innerhalb der Kokille auftreten, welche
eine ungleichmäßige Gefügeausbildung zur Folge haben.
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Die Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung besteht nun insbesondere
darin, den Antrieb gemäß dem Hauptpatent derart zu vervollkommnen, daß hinsichtlich
der Ziehgeschwindigkeit noch eine bessere Anpaßbarkeit an die technologischen Erfordernisse
des Stranggießens erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung gemaß dem Hauptpatent dadurch
gelöst, daß das Steuergerät derart ausgebildet ist, daß die Frequenz der Steuerpulse
in einem Yerhältnis von mindestens 1 : 20 stufenlos variierbar ist. Besonders vorteilhaft
ist es dabei, wenn das Steuergerät einen elektronischen Frequenzgenerator enthält
dessen Frequenz in mindestens einem Verhältnis von 1 : 20 stufenlos variierbar ist.
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Durch eine damit mögliche stufenlose Einstellung der Drehzahl der
Antriebswelle der Ziehmaschine, können Risse und Oberflächenfehler vermieden werden.
Außerdem kann die Gleichmäßigkeit des metallurgischen Gefüges bei bestimmten Metallen
verbessert werden, wenn die Abziehgeschwindigkeit z.B. in einem Bereich von 100
mm bis 6 mm je Sekunde einstellbar ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung gemäß dem Hauptpatent besteht darin,
daß der elektrohydraulische Schrittmotor nach einer Anzahl von Steuerpulsen für
die Dreheinrichtung "vorwärts" zum Ausgleich der Kontraktion (Schwioding, des Stranges
und zum Ablösen des Stranges von der Kokille nach einer einzustellenden Wartezeit
vom Steuergerät, elektrische Pulse für die Drehrichtung rückwärts erhält. Es hat
sich nun herausgestellt, daß es aus technologischen Gründen vorteilhaft ist. den
Zeitpunkt für den Beginn der Pulse,rückwärts innerhalb der Wartezeit zwischen den
Pulsen,tvorwärts, beliebig einstellbar zu machen und zwar neben der Drehzahleinstellbarkeit
des Antriebes, da der eitpunkt für das Ablösen des Stranges von der Kokille bei
den verschiedenen Metallegierungen und (ueischnitten inerhalb einer Wartezeit verschieden
ist. Durch die Möglichkeit der genauen Einstellung des Zeitpunktes für den Beginn
der Pulpe rückwärts innerhalb der Wartezeit (die Pulse rückwärts können
auch
vor bzw. nach Ablauf der Wartezeit erfolgen), können Fehler der Strangoberfläche
und Fehler im Gefüge des Stranges mit Sicherheit vermieden werden und die Lebensdauer
der verwendeten Kokille wird erhöht.
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Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei verschiedenen Legierungen,
z.B. niekelhaltigen Legierungen, Messing- und Zinklegierungen sich der Strang beim
Abkühlen an der Imlenwand der Kokille festsetzt. Hierdurch entsteht ein großer Ausrieb
der Kokille, wodurch die Kokille nach einiger Zeit unbrauchbar wird. Durch das erwähnte
Zurückfahren wird erreicht, daß sich der Strang von der Kokille löst, wodurch beim
nächsten Zug der Abrieb verringert wird. Durch diese Steuerung läßt sich eine um
mindestens 20 % höhere Lebensdauer der Kokille erreichen, wobei diese Lebensdauererhöhung
sich auf alle zur Zeit gebräuchlichen Kokillen, wie z.B. Metallkokillen, Graphitkokillen
usw.
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erstreckt. ~ Anhand einer Zeichnung sei die vorliegende Erfindung
näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 die Antriebseinrichtung in schematischer Darstellung
und Fig. 2 bis 4 Wegzeitdiagramme des Ziehvorganges.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Stranggießanlage wird der Metallstrang
2 durch Treibrollen 3 absatzweise aus der Kokille des Ofens 1 einer horizontalen
Stranggießmaschine gezogen. Zum Antrieb der Treibrollen 3, oder mindestens einer
davon, ist.
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ein elektrohydraulischer Schrittmotor 5 (vgl. z.B. 'Control Engineering"
Jan. 1962, Seite 73 bis 75) vorgesehen, der in an sich bekannter Weise aus der baulichen
Einheit eines elektrischen Schrittmotors und eines llydraulikmotors besteht. Zur
Ansteuerung des eektrohydraulischen Schrittmotors 5 ist ein elektronisciles Steuergerät
4 vorgesehen, das nach den gewünschten tef nologi-;chen Erfordernissen, z.B. von
Zahleneinstellern1von l.ochkarten, Lochstreifen oder von einem RecElner her (Pfeil
42)
programmiert wird. Das Steuergerät 4 besteht aus dem eigentlichen
Ansteuergerät 6, das die elektrischen Pulsfolgen für den elektrischen Schrittmotor
des elektrohydraulischen Schrittmotors 5 liefert und einem Programmgeber 41 nebst
Zahler 7, die dem Ansteuergerät 6 entsprechende Steuerbefehle vorgeben.
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Dae Steuergerät 6 enthält einen elektronischen Prequenzgenerator,
bestehend aus einer einstellbaren Spannungsquelle in Form eines an Spannung liegenden
Potentiometers 63 und einem Spannungsfrequenzwandler 62. Die am Ausgang des Spannungsfrequenzwandlers
62 auftretende Pulsfrequenz ist der am Potentiometer 63 eingestellten Spannung proportional.
Das Potentiometer 63 ist von Hand oder durch den Progrsmmgeber 41 verstellbar. Diese
Pulsfrequenz wird wahlweise über ein Gatter 64 oder 65 dem Vqr- bzw. Rückwärtszähleingang
eines Ringzählers 61 zugeführt, der die benötigten elektrischen Pulefolgen in Vor-
oder RUckwärtsrichtung für den elektrohydraulischen Schrittmotor liefert.
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Zunächst wird eine einstellbare Zahl von Impulsen für Drehrichtung
"vorwärts" in den Zähler 7 eingegeben. Nach Freigabe von Gatter 65 wird diese Zahl
von Impulsen mit der am Potentiometer 63 eingestellten Frequenz in den Ringzähler
61 getaktet.
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Das bewirkt eine zeitlich definierte Winkelverstellung des elektrohydraulischen
Schrittmotors und damit eine Vorwärtsbewegung des Stranges mit einer bestimmten
Geschwindigkeit (Vektor a im Wegzeitdiagramm). Anschließend wird vom Programmgeber
41 eine Wartezeit b1 vorgegeben. Um die Kontraktion des Stranges zu berücksichtigen,
wird anschließend eine bestimmte Zahl von Pulsen für die Rückwärtsrichtung in den
Zähler 7 eingegeben. Nach Freigabe von Gatter 64 verstellt sich der elektrohydraulische
Schrittmotor 5 mit der an 63 eingestellten Frequenz.
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in Xückwärtsrichtang (Vektor c im Weg-ieit-Diagramm). Der Zeit punkt
für den Beginn der Rückwärtsrichttng kcnn innerhalb der Wartezeit beliebig eingestellt
werden. Nctcil dieser Rückwartsbewegung
kann eine neue Wartezeit
b2 folgen. Die Figuren 2 bis 4 zeigen die dabei möglichen Varianten. Anschließend
folgt ein neuer Programmablauf. Die dabei benötigten Zeiten bzw. Wege sind, wie
bereits vorstehend erwähnt, durch den Programmgeber 41 einstellbar; ebenfalls die
Frequenz des Spannungsfrequenzwrandlers 62 und damit die Vor- bzw. Rückwärtsgeschwindigkeit
des elektrohydraulischen Schrittmotors 5.
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4 Figuren 3 Patentansprüche