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Steuer- und Regeleinrichtung zum Fördern und Richten eines Gießstranges
während und nach der Erstarrung des flüssigen Kerns Die Erfindung betrifft eine
Steuer- und Regeleinrich9ung zum Fördern und Richten eines Gießstranges während
und nach der Erstarrung des flüssigen Kerns und zum Fördern eines Anfahrstranges
in einem Vielrollenrichttreiber hinter einer Stranggießanlage mit mindestens teilweise
gebogener Strangführung, Dabei werden der Anfahrstrang und der Gießstrang beim Durchlaufen
der Treib- und/ oder Richtrollen mit einer mindestens der entsprechenden Rolle zugeordneten,
die Förderkraft übertragenden Anstellkraft derart beaufschlagt, daß beim Unterschreiten
der Solldicke des Giejstranges nur die für die Förderung notwendige Anstellkraft
und beim Überschreiten dieser Solldicke eine größere, ihn auf die Solldicke reduzierende
Anstellkraft aufgebracht wird. Der die Solldicke unterschreitende Gießstrang und
der die Solldicke unterschreitende Anfahrstrang werden mit unterschiedlichen Anstellkräften
beaufschlagt. Dabei erfolgt die Anstellung der Richt-und Treibrollen mit hydraulischen
Dmu¢kzylindern, Der Riohttreiber einer Stranggießanlage fördert unter Reibungsschluß
den Gießstrang aus der gebogenen Strangführung und richtet ihn gerade. Bei vielen
Stranggießanlagen fördert der Richttreiber auch den Anfahrstrang in die Kokille
zurück. Damit die Treibrollen die Fördern bezw. die Bremskraft auf den Gießstrang
und auf den Antahrstrang übertragen können, müssen diese mit bestimmten Anstellkrätten
an den Gießstrang und an den Anfahrstrang angestellt werden. Diese Anstellkraft
ist abhängig von der notwendigen Auszugs- bezw. Bremskraft vom Reibungskoeffizienten
zwischen dem Gießstrang bezw. dem Anfahrstrang und der Treibrolle und von der Anzahl
der Treibrollen. Bei Gießsträngen mit flüssigem Kern richtet sich die Anstellkraft
der Treib- und Richtrollen nach dem ferrostatischen Druck, um ein Ausbauchen des
Gießstranges zu verhindern.
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Die zum Richten des Gießstranges notwendige Anstellkraft ist erheblich
von der Strangtemperatur abhängig, Bei Gießsträngen mit
flüssigem
Kern ist die zum Richten notwendige Anstellkraft kleiner als diejenige, welche zur
Verhütung des Ausbauchens notwendig ist.
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Bei den sogenannten Vielrollenrichttreibern sind die Richt- und Treibrollen
über einen längeren Teil der Strangführung verteilt.
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Dabei ist ein Teil der Richt- und Treibrollen am Gießstrang mit flüssigem
Kern angeordnet. Je nach den vorhandenen Gießparametern, wie beispielsweise Oießgeschwindlgkelt,
Gießtemperatur usw. ändert sich auch die Strangtemperatur und die Lage der Spitze
des flüssigen Kerns des Gießstranges. Im Bereich, in welchem die Spitze des flüsd
sigen Kerns erstarrt, verschwindet einerseits der ferrostatische Druck auf die Strangkruste,
andererseits ist der Gießstrang noch sehr plastisch und leicht verformbar. Bei einem
beispielsweisen Temperaturbereich von 9000 - 10500C im Richttreiber entspricht dieses
einem Bereich des Formänderungswiderstandes der Bramme von ca. 2 - 6 kg/2 mm2. Anstellkräfte,
die bei Oießsträngen mit flüssigem Kern ein Ausbauchen verhindern, genügen dann
durchaus, um in der Zone, in welcher der flüssige Kern einer Bramme gerade erstaart
ist, eine beträchtliche Dickenabnahme Je nach Anzahl der Rollen in der Größenordnung
von 2 - 10 mm gegenüber dem Sollmaß zu erzeugen. Solche Dickenabnahmen ergeben bei
automatischen Strangschneideanlagen, welche mit vorbestimmter Brammenlänge arbeiten,
ungleiche Riegelgewichte, die sich bei der nachfolgenden Bearbettung nachtelllg
auswirken. Durch Verwalzungen des Gießstranges während der Erstarrung können aber
auch Fehler im Stranggefüge entstehen.
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Es ist bereits bekannt, in einem Vielrollenrichttreiber einen Gießstrang
mit flüssigem Kern zu fördern und zu richten und einen gegenüber dem Gießstrang
wesentlich dünneren Anfahrstrang zu fördern.
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Dabei werden die Richtrollen hydraulisch gegen feste Anschläge mittels
Kolbenzylindereinheiten gehalten, damit der Gießstrang mit flüssigem Kern nicht
verwalzt wird. Die Anstellkraft der
hydraulisch anstellbaren Treibrollen
wird der wachsenden Krustendicke durch ferngesteuerte Ventile angepaßt. Bei diesem
Vielrollenrichttreiber wird die Anstellkraft der Treibrollen so eingestellt, daß
diese mit Sicherheit über der Kraft liegt, die erförderlich ist, um Ausbauchungen
an dem Gießstrang zu verhüten.
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Im Bereich der Schlußerstarrung des flüssigen Kerns, d. h. sobald
der ferrostatische Druck des flüssigen Kerns wöllig abgebaut wird, findet bei dieser
Vorrichtung die erwähnte Dickenabnahme statt.
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Es entstehen dabei unerwünschte und unkontrollierbare Abnahmen der
Solldicke des Stranges sowie unerwünschte Innenfehler in Form von Rissen entlang
der horizontalen Strangachse.
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Es ist weiter eine Treibeinrichtung bekannt, die aus Einzelabschnitten
mit jeweils drei oberen und drei unteren Rollen besteht.
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Die drei oberen Rollen sind in einem etwa um die Achse der mittleren
Rolle schwenkbaren und senkrecht zur geführten Strangoberfläche verstellbaren Träger
gelagert. In dem Rahmen sind die mittlere untere Rolle ortsfest und die äußeren
unteren Rollen nachgiebig auf Druckzylindern gelagert. Um den ferrostatischen Druck
des flüssigen Kerns im Gießstrang abstützen zu können, sind auch bei dieser Vorrichtung
sowohl bei den Oberrollen als auch bei den nachgiebig gelagerten Unterrollen Anstellkräfte
erforderlich, die ein Ausbauchen verhindern. Bei solchen Treibrichtmaschinen kann
deshalb eine unerwünschte Abnahme der Solldicke des Gießstranges unmittelbar nach
der Erstarrung des flüssigen Kerns stattfinden.
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In einem noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag ist
bereits ein Verfahren zum Beeinflussen der Anstellkräfte von Richt- bezw. Treibrollen
enthalten, bei dem beim Unterschreiten der Solldicke des Gießstranges dieser nur
mit der für die Förderung notwendigen Anstellkraft beaufschlagt und beim Überschreiten
dieser Solldicke mit einer größeren Anstellkraft beaufschlagt wird.
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Nachteil dieser Einrichtung ist, daß durch die Begrenzung der Anstellkräfte
mittels mechanischer Anschläge die Anstellkräfte der Treib- und Richtrollen der
Treibrichtmaschine auf fest vorgegebene Werte in Abhängigkeit von der jeweiligen
Strangdicke einstellbar ist. Es besteht keine Möglichkeit, den Verformungsgrad des
Stranges durch die Treibrichtmaschine während des Gießbetriebes zu beeinflussen.
Außerdem kann ein Verändern der Anstellwege nur durch aufwendiges und zeitraubendes
Verändern der Zwischenlagen an den Anschlägen erfolgen, Aufgabe der Erfindung ist
es, die Anstellkräfte unter Berücksichtigung der jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten
und der metallurgischen Beschaffenheit des Stranges während des Betriebes durch
Steuerung und Regelung der Anstellung der Richt- und Treibrollen feinfühlig beeinflussen
zu können. Außerdem soll ein schnelles Anpassen der Anlagen an ein anderes Gießprogramm
bei kürzesten Stillstandszeiten ermöglicht werden.
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Zur Ldsung der gestellten Aufgabe wird eine Steuer- und Regeleinrichtung
für die Anstellung der Treib- und/oder Richtrollen vorgeschlagen, bei der die oberen
Richtrollen mit Weggebern gekoppelt sind, deren Istwert für den Anstellweg der Richtrollen
gegen die Strangoberfläche laufend mit einem vorgewählten Sollwert, für den Anstellweg
verglichen und aus dem Dirferenzwert von Weg-Istwert und Weg-Sollwert die Korrektur
der Anstellung über Servoventile erfolgt. Außerdem wird den unteren Treibrollen
je ein DruckmeB-gerät als Istwertgeber zugeordnet, dessen Druck-Istwert für den
Anlagedruck der Treibrollen an der Gießstrangoberfläche mit einem vorgewählten Drucksollwert
laufend verglichen und aus dem Differenzwert der Anstelldruck der Treibrollen über
Servoventile korrigiert wird.
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Vorteil einer solchen Steuer- und Regeleinrichtung ist es, daß die
Anstellkräfte für die Richt- und Treibrollen während des Betriebes, bezogen auf
den jeweiligen durch die Strangbeschaffenheit gegebenen
Istwert
feinfühlig gesteuert und über die Dauer des Gießzyklus laufend nachgeregelt werden
können. Dabei ist auch die Möglichkeit gegeben, den Verformungsgrad des Stranges
bei evtl. Verdickungen entsprechend zu beeinflussen. Weiterhin ist ein kurzfristiges
Umschalten auf ein anderes Gießprogramm zu verwirklichen.
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A weitere Merkmale der Erfindung sind die Richtrollen jedem Wellenende
mit je einem Istwertgeber verbunden, deren Istwerte laufend miteinander verglichen
werden, wobei die Korrektur beider Ansteliwege über Servoventile erfolgt. Damit
wird ein Gleichlauf beider Istwertgeber und demzufolge eine gleichmäßige Anstellung
Uber die Breite der Richtrollen gewährleistet, Den Richt- und Treibrollen ist weiterhin
je ein Sollwertgeber für die Abmessungen des Anfahr und des Gießstranges zugeordnet,
wobei die Umschaltung der Sollwerte über ein dem Vielrollenrichttreiber vorgeordnetes
Sohaltorgan beispielsweise eine Infrarotzelle oder eine Lichtschranke erfolgt. Der
Schaltimpuls wird beispielsweise der ersten Treibriohtrolleneinheit der Vielrollentreibrichtmaschine
zugeführt und den weiteren Treibrichtrolleneinheiten über Zeitschalter entsprechend
der Vorschubgeschwindigkeit des Kopfendes des Stranges zugeführt. Dadurch ist es
möglich, den Rollenspalt rechtzeitig vor Einlaufen des Anfahr- oder Warmstranges
auf die Abmessungen des'Anfahr- oder des Gießstranges einzurichten.
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Den Treibrollen ist ein Druckbegrenzungsventil als Uberdrucksicherung
gegen plötzliche Druckerhöhung durch Verdickungen an dem durchlaufenden Gießstrang
zugeordnet, welches die Anlage gegen Schäden infolge zeitweiligen Überdruckes schÜtzt.
Den Sollwertgebern sind Vorwahlschalter zugeordnet, welche vor Erreichen der Endposition
durch Zustellen der Servoventile ein Verlangsamen der Anstellgeschwindigkeit und
damit ein genaues Anfahren der Endposition ermöglichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die Zeichnung dar.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Vielrollenrichttreiber in der Seitenansicht,
Fig. 2 einen Einzelabschnitt eines Vielrollenrichttreibers im Schnitt in der Seitenansicht,
Fig. 3 die hydraulische Steuerung der Richtrollen im Prinzip und Fig. 4 die hydraulische
Steuerung der Treibrollen im Prinzip In der Fig. 1 und 2 ist ein bogenförmiger Gießstrang
1 mit teilweise flüssigem Kern 2 dargestellt, der von einem Vielrollenrichttreiber
gerichtet und vorwärtsbewegt wird. Auf der Oberseite des Gießstranges 1 sind nebeneinander
eine Anzahl von Einzelabschnitten (vgl. Fig. 2) eines Vielrollenrichttreibers, bestehend
aus Je drei oberen Rollen 3 und drei untere Rollen 4, 5 angeordnet. Die Stützrolle
4 ist fest auf dem Fundament 16 abgestützt. Die oberen Richtrollen 3 sind in einem
um eine Achse 7 schwenkbeweglichen Joch 8 gelagert. Das Joch 8 wird über Kolbens
tangen 9 je eines Differentialkraftgerätes 10, 10a gegenüber dem Fundament abgestützt.
Die Kolbenstangen 9 greifen zu beiden Ballenenden der Richtrollen 3 an der Achse
7 an.
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Die beiden unteren Treibrollen 5 sind paarweise im Rahmen 11 schwenibeweglich
gelagert. In Lagerböcken 12 ist Je ein Paar von Kraftgeräten 14, 14a angeordnet,
deren Kolben 15, 15a sich an dem Rahmen 11 abstützen.
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In den Fig. 3 und 4 sind die hydraulischen und die elektrischen Regelkreise
für die Paare von Differantialkraftgeräten 10, 10a der Richtrollen 3 und für die
Paare von Kraftgeräten 14, 14a für die Treibrollen 5 schematisch dargestellt.
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In der Fig. 3 sind mit 20 und 21 Zu- und Ableitungen für Druckmittel
bezeichnet, die an eine nicht weiter dargestellte Druckmittelversorgung angeschlossen
sind. Das Druckmittel wird durch die Zuleitung 20 über ein umsteuerbares Wegeventil
22 und steuerbare Rückschlagventile
23, 23a den oberen Abschnitten
der Differentialzylinder 10, 10a für die Anstellung der Richtrollen 3 zugeführte
Die Rückleitung des Druckmittels aus den unteren Abschnitten der Differentialzylinder
10 erfolgt über die Druckmittelableitung 21 über Drosselrückschlagventile 24, 24a,
25, 25a, steuerbare Rückschlagventile 26, 26a und das umsteuerbare Wegeventil 22.
Das Wegeventil 22 ermöglicht ein Umsteuern der Fließrichtung in den Druckmittelleitungen
20, 21, so daß entweder ein Einschieben der Kolben 10b in die Differentialzylinder
10 und damit eine Anstellbewegung der Richtrollen 3 gegen den Strang 1 oder eintentgegengesetzte
Bewegung der Richtrollen 3
gegenüber der festen Richtrolle 4 erfolgen kann. Die Rückschlagventile 23, 23a und
26, 26a werden jeweils über Druckmittelleitungen 27, 28 mittels eines umsteuerbaren
Wegeventils 29 entsprechend der Fließrichtung des Druckmittels in den Leitungen
20, 21 vorgesteuert, Ein weiterer Druckmittelkreis ist über die Leitungen 30, 71
ein Filter 32, ein Wegeventil 33 über Servoventile 34, 34a dem Druckmittelkreis
der Leitungen 20, 21 parallel geschaltet bezw. berlagert. Uber die Leitungen 30,
31 wird während des ersten Teiles der Verstellung der Kolben 10 b in den Zylindern
10 die Verstellbewegung beschleunigt. Kurz vor Erreichen der Endstellung werden
die Wegventile 22 und 29 elektrisch entregt, so daß über die Leitungen 30, 31 ein
langsames Anfahren der Endposition der Kolben lOb in den Zylindern 10, 10a und damit
der Richtrollen 3 möglich ist.
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Außerdem erfolgt die Korrektur der Anstellung der in den Zylindern
lo, es 10a geführten Kolben 1Ob über die Servoventile 34, 34a während des Betriebes,
wobei gleichzeitig die Druckmittelleitunge 20, 21 über das Wegeventil 22 kurzgeschlossen
und die Leitungen 20, 21 durch die steuerbaren Rückschlagventile 23, 23a, 26, 26a
verschlossen sind.
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Mit den K lbenstangen 9, der in den Zylindern 10, 10a geführten Kolben
lOb sind über Zuggestänge 9a und 65 an beiden Stirnseiten der Richtrollen 3 Zahnstangentriebe
36, 36a im Bereich des maximalen Anstellhubes von beispielsweise 300 mm verschiebebeweglich
verbunden.
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Mit den Zahnstangentrieben 36, 36a stehen Zahnräder 37, 37a von Istwertgeber
38, 38a im Eingriff, welche die jeweilige Anstellbewegung der Kolben lOb in elektrische
Impulse umwandeln und über Leitungen 40, 40a einem Differenzwertbildner 39 zuführen.
Vom Differenzwertbildner 39 werden über Leitungen 41 evtl. Korrekturwerte, die aus
verschieden großen Wegen der Kolben 10b resultieren, zum Zweck des Gleichlaufs den
Servoventilen 34 bzw. 34a zugeführt. Der Differenzwertbildner-39 ist außerdem über
Leitungen 42, 42b mit einem Sollwertgeber 43 für den Sollwert der Dicke des Gießstranges
bzw. einem Sollwertgeber 44 für den Sollwert der Dicke des Anfahrstranges verbunden.
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Die Sollwertgeber 43, 44 weisen je eine VorwahlMfür den betreffenden
Sollwert auf, dem eine weitere Vorwahl P für das Umschalten vom schnellen auf das
langsame Anfahren der Endposition zugeordnet ist.
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Die Sollwert geber 43, 44 sind mit je einem Stellungsanzeiger 43a,
44a für die Position der Richtrollen 3 verbunden. Die Umschaltung der Anstellung
der Richtrollen 3 von dem Sollwert 44 für den Anfahrstrang auf die Anstellung der
Richtrollen 3 auf den Sollwert 43 für den Gießstrang 1 erfolgt von einem dem ersten
Satz des Vielrollenrichttreibers vorgeordneten Signalgeber 45, beispielsweise einer
Infrarotzelle, welche über Leitungen 46 einem Zeitschalter 47 das Einlaufen des
Gießstranges 1 meldet, woraufhin entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Kopfendes
des Gießstranges die Sollwerte 44 nacheinander auf die Sollwerte 43, 63 umgeschaltet
werden und damit die Anstellung der Richtrollen 3 von der Dicke des Anfahrstranges
auf die Dicke des Gießstranges verstellt werden.
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In der Fig. 4 sind'mit 14, 14a Paare von Kraftgeräten bezeichnet,
in denen Kolben 15, 15a geführt sind. Mit den Kolben 15, 15a erfolgt die Anstellung
der Treibrollen 5, die sich von unten gegen den Gießstrang 1 anlegen. Das Druckmittel
wird von einer nicht weiter dargestellten Druckmittelversorgung über die Leitung
51 zunächst einem Wegeventil 52 zugeführt, welches ein Rückschlagventil 53 öffnet.
Dann erfolgt die weitere Druckmittelzufuhr über das Wegeventil 52 und ein Druckminderventil
55 zu den Zylinderräumen der Kraftgeräte 14, 14a, wodurch die
Kolben
15, 15a und damit die Treibrollen 5 gegen den Gießstrang 1 in Anlage gebracht werden.
In einem Abzweig 51a der Druckmittelleitung 51 ist ein Druckmesser 56 als Istwertgeber
mit Vorwahl V eingeschaltet, der den Druckistwert mit dem Drucksollwert des Sollwertgebers
57 über öine elne Leitung 58 vergleicht. Mit dem Sollwertgeber 57 ist eine Druckanzeige
57a verbunden. Der Wert für eine mögliche Druckdifferenz zwischen Druckistwert und
Drucksollwert wird über einen Differenzwertbildner 59 der magnetischen Steuerung
des Druckminderventils 55 bzw.
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der magnetischen Steuerung eines Wegeventils 60 in dem Abzweig 51a
zugeftihrt. Vber das Wegeventil 60 wird der Istdruck sofort reduziert und durch
Verstellen des Druckminderventils 55 wird die weitere Druckzufuhr entsprechend angepaßt.
Parallel zum Druckminderventil 55 ist in den Abzweig 51b ein Druckbegrenzungsventil
61 eingeschaltet, welches als Sicherung gegen plötzlich auftretenden Überdruck in
den Druckmittetleitungen 51, 51a dient, welcher durch Verdickungen an dem Gießstrang
1 verursacht werden kann. Mit 62 ist ein Servovorsteuerventil für das Druckminderventil
55 und das Druckbegrenzungsventil 61 bezeichnete Durch Umschalten der Wegeventile
50 Jf und 52 auf Ablauf werden die Treibrollen 5 infolge ihres Eigengewichtes von
dem Gießstrang 1 gelöst, wobei sich die Kolben 15, 15a i&ie Zylinder der Kraftgeräte
14, 14a einschieben. Die Umschaltung des Sollwertgebers 57 für den Anlagedruck der
Treibrollen 5 an den Gießstrang auf den Sollwertgeber 63 für den Anlagedruck der
Treibrollen 5 an den Anfahrstrang erfolgt ebenfalls über die dem ersten Einzelabschnitt
des Vielrollenrichttreibers vorgeordneten Signalgeber 45, beispielsweise eine Infrarotzelle
und einen Zeitsohalter 47a. Mit 57a und 63a sind Druckanzeigegeräte für den Anlagedruck
der Treibroilen 5 an den Gieß- bzw. am Anfahrstrang bezeichnet.
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Die Zahnstangen 36, 36a sind vorteilhafterweise derart mit den Kolbenstangen
9 über Gestänge 65 verbunden, daß diese beispielsweise nur über einen maximalen
Anstellweg von ca. 300 mm mitgenommen werden und in ihrer oberen Stellung gegen
einen Anschlag mittels Druckfeder gehalten werden.