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§5rariggießanlage mit nachgeschalteter
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vollautomatischer Brennschneidmaschine Die Erfindung betrifft eine
Stranggießanlage mit nachgeschalteter vollautomatischer Brennschneidmaschine.
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Die hohen Kosten und eine Reihe anderer Gründe haben den Einsatz von
Scheren in Stahlstranggießanlagen zum Ablängen der kontinuierlich vergossenen Stahlstränge
stark zurückgedrängt. An ihrer Stelle haben sich Sauerstoff-Brennschneidmaschinen
immer mehr in den Vordergrund geschoben, da sie aufgrund von Kostei Gewicht und
Flexibilität wesentlichte Nachteile von Scheren, insbesondere für große Strangquerschnitte
vermeiden halfen.
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Diese Strang-Brennschneidmaschinen mit einem oder zwei Schneidbrennern
ausgerüstet und während des länger andauernden Brennschneidprozesses zum Synchronlauf
oder Gleichlauf mit dem Strang gezwungen stellen heute einen mit entscheidenden
Faktor für eine gut produzierende Stranggießanlage dar.
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Die bekannten Brennschneidmaschinen besitzen zwar angebaute Schaltelemente,
wobei es große Schwierigkeiten bereitet, diese Schaltelemente mit anderen Erfassungselementen
oder Signalgebern außerhalb der Brennschneidmaschine aufeinander abzustimmen. Hinzu
kommt, daß mechanische Taster sehr störanfällig sind, da sie aufgrund ihrer Starrheit
bei unerwarteten Lageveränderung von Maschine oder Werkstück oft zerstört werden.
Andere Tasteinrichtungen, wie beispielsweise das Ionisieren der Heizflamme des Schneidbrenners
zur Leitung von Elektrizität, die Steuerzwecken, zum Beispiel beim Kantenfinden
für den Brennschneidbeginn dienen, konnten sich in der Praxis nicht durchsetzen,
da zu viel Störungen durch eisenstaubhaltige Luft oder andere Einflüsse vorkam.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für den Stranggießprozeß
eine in optimaler Weise arbeitende funktionssichere und vollautomatische Brennschneidmaschine
in kompakter Bauart verfügbar zu machen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß alle
für einen vollautomatischen Funktionsablauf erforderlichen Erfassungs-, Meß- und
Steuerelemente an der Brennschneidmaschine angeordnet sind.
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Nur durch das Unterbringen aller solcher Erfassungs- und Meßeinrichtungen
auf der Brennschneidmaschine lassen sich die Funktionen der Brennschneidmaschine
optimal steuern
und überwachen und die Verantwortlichkeit für die
Ansteuerung der Funktionen und die Durchführung der Funktionen bleiben technisch
überschaubar in einer Hand. Die Erfindung hat erkann, daß alle für den vollautomatischen
Funktionsablauf für den Stranggießprozeß erforderlichen Einrichtungen sinnvoll und
in optimaler Weise an der Brennschneidmaschine zusammengefasst werden müssen.
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Weitere Ausbildungen der erfindungsgemäßen Stranggießanlage mit Brennschneidmaschine
sind durch die Ansprüche gekennzeichnet. Die Erfindung soll nachstehend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert
werden. In den Zeichnungen zeigen: Bild 1: Die Seitenansicht einer Brennschneidmaschine;
Bild 2: die Vorderansicht einer Brennschneidmaschine; Bild 3: eine Ansicht entsprechend
der nach Bild 2 einer abgewandelten Ausführungsform; Bild 4: eine Ansicht entsprechend
der nach Bild 1 einer weiteren Ausführungsform; Bild 5: die Ausführungsform nach
Bild 4 in aufgesetztem Zustand; Bild 6: die Kühlwelle der Meßrolle in schematischer
Darstellung; Bild 7: eine mechanische Einrichtung zur Oberflächenfeststellung,
Bild
8: einen flexiblen elektrischen Berührungstaster; Bild 9: einen Strömungsnährungstaster;
Bild 10: die Schaltung eines kapazitiven Nährungstasters; Bild 11: eine Ausführung
des kapazitiven Nährungstasters nach Bild 10; Bild 12: eine abgewandelte Ausführungsform
des Nährungstasters nach Bild 11 mit Tastketten.
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Im Bild 1 ist die Seitenansicht einer Brennschneidmaschine zu sehen,
die sich für den Synchronlauf auf den Strang aufsetzt. Über einem Strang 1 befindet
sich der Hauptrahmen 2 der Brennschneidmaschine mit den Hubführungen 3 an den vier
Ecken des Hauptrahmens 2. In je zwei Hubführungen 3 an den Seiten des Hauptrahmens
2 laufen die Seitenrahmen, bestehend aus Hubsäulen verbunden durch die Querstreben
4 mit den am unteren Ende gelagerten Laufrädern 6. Diese Laufräder 6 laufen auf
parallel zum Strang 1 seitlich angeordneten Schienen 7. Quer zur Stranglaufrichtung
können sich Brennerwagen 9 mit den Brennern 10 an dem Hauptrahmen 2 mit Schneidgeschwindigkeit
bewegen.
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Die Antriebselemente für das Heben und das Senken des Hauptrahmens
2 mittels der Hubführungen 3 an den Seitenrahmen 4, 5 sind nicht dargestellt. Beim
Absenken des Hauptrahmens
kommen die Kufen 8 2f den Strang 1 zu
sitzen und die weitergehende Hubbewegung: hebt nun den Seitenrahmen 4, 5 von den
Schienen 7 ab, »soeurok jetzt der Strang 1 die gesamte Brennschneidmaschine trägt.
Diese Art von Brennschneidmaschinen sind bekannt.
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Gemäß Bild 1 wird der strangauslaufseitige elektrische Berührungstaster
11 von dem ankommenden Strang 1 berührt.
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Ein dadurch ausgelöstes Signal senkt die Meßrolle 12, die in einem
Lagerbock 13 mit Hilfe eines Gelenkstückes 14 schwenkbar an der unteren Querstrebe
des Seitenrahmens 4, 5 gelagert ist, mit Hilfe des Zylinders 15 ab bis sie auf dem
Strang 1 aufliegt und durch Reibung in Umdrehungen versetzt wird. Die Umdrehungen
werden über bekannte elektromechanische oder elektronische Impulsgeber gemessen
und mit einem in einem Schaltpult vorgegebenen Einstellwert verglichen. Stimmen
diese Meßwerte überein, dann wird ein Signal zum Absenken des Hauptrahmens gegeben,
der so lange absenkt bis der oder die elektrischen Berührungstaster 16 die Oberfläche
des Stranges berühren, bevor die Kufen 8 auf dem Strang aufsitzen. In dieser Vorabsenkstellung
oder auch Wartestellung verbleibt die Maschine bis ein zweiter Meßwertvergleich
das endgültige Signal zum Synchronlauf gibt, worauf die Brennschneidmaschine sich
durch Absenken
des Hauptrahmens und Anheben des Seitenrahmens 4,
5 voll auf den Strang 1 mit den Kufen aufsetzt und gleichzeitig das Suchen der Strangkanten
mit Hilfe der elektrischen Beru~krungstaster 16 mittels Kettenisolator und Halter
an den Brennern 10 befestigt, beginnt.
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Das verdeutlicht auch Bild 2, das die Vorderseite der Strangbrennschneidmaschine
zeigt, an der die beiden Brennerwagen 9 mit ihren Brennern 10 und den daran befestigten
elektrischen Berührungstastern 16 von innen nach außen laufend über die Bramme schleifend
die Kante suchen. Verlassen die elektrischen Berührungstaster die Oberfläche des
Stranges 1, fallen sie herunter, dann wird durch das Beenden der Berührung mit dem
Strang der bestehende Schaltzustand aufgelöst und das Signal erklärt, daß die Brenner
10 über der Kante des Stranges 1 angekommen und bereit für einen Schneidbeginn von
außen nach innen sind.
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Es ist möglich, das Nachziehen der elektrischen Berührungstaster 16,
was zu einer ungenauen Kantenfindund beiträgt, dadurch zu verbessern, daß man mit
den nun außerhalb der Bramme des.Stranges 1 hängenden Berührungstaster 16 anschneidend,
d.h., mit langsamer Geschwindigkeit auf die Strangkanten zuläuft und das neuerliche
Berühren des Stranges durch die gerade herabhängenden elektrischen Berührungstaster
16
als Signal für ein genaueres Anfahren der Strangkanten durch den Brenner 10 verwendet.
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Läuft der Strang 1 unter der Brennschneidmaschine hindurch weg, so
besteht die Gefahr, daß durch das plötzliche, unerwartere Herabfallen der Meßrolle
12 vom Strang 1 die bis dahin aufgezählten Werte am Strangende verloren gehen..
Das kann auch passieren, wenn die Brennschneidmaschine am ruhig liegenden Strang
1 nach hinten fahrend eine neue Schneidstelle sucht. Um dieses zu vermeiden, ist
vor der Meßrolle 12 auf der Einlaufseite der Brennschneidmaschine ein elektrischer
Berührungstaster 18 am Hauptrahmen angeordnet, der sofort den sonst bestehenden
Kontakt mit dem Strang verliert, wenn der Strang mit seinem Ende diesen Taster passiert.
Dieses Signal kann verwendet werden, um die Brennschneidmaschine schnell noch auf
den Strang 1 aufzusetzen.
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Allerdings kann das Herabfallen des elektrischen Berührungstasters
18 auch dazu verwendet werden, ein Absenken der Brennschneidmaschine zum Aufsetzen
zu verhindern, um zu vermeiden, daß bei schnell durchlaufendem $trang die Brennschneidmaschine
sich mit der strangeinlaufseitigen Kufe 8 nicht mehr auf den Strang aufsetzt, sondern
auf die Rollen des Rollgangs. Läuft die Brennschneidmaschine
in
Stranglaufrichtung an einem ruhig liegenden Strang í, dann kann der ursprünglich
das Kopfende des Stranges zum.
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Meßrollen-absenken verwendete elektrische Berührungslascer 11 beim
Verlassen des Stranges ebenfalls ein Signal geben, das verhindert, daß ein Meßwert
verloren geht oder daß die Brennschneidmaschine sich mit ihrer strangauslaufseitigen
Kufe auf den Rollengang absenkt.
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Bild 3 zeigt einen Blick auf die Rückseite der Brennschneidmaschine
mit einem elektrischen Berührungstaster 21, der im Gegensatz zu dem in Bild 1 und
2 dargestellten BeriE-rungstaster 11 oder 18 nicht aus einer Kette mit einer Kugel
besteht, sondern aus einem Kettenstück mit einem geraden stabförmigen Taster 21,
der zwischen in isolierten Lagern 23 an den Kufen 8 befestigten Führungsstangen
22 seiten- und höhenbeweglich als auch drehbar gelagert ist, aber große Auslenkungen
und Längenfehler einer nur an einer Kette aufgehängten Kugel vermeidet.
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In Bild 4 ist eine im Seitenrahmen 4, 5 drehbar gelagerte Meßrolle
12 dargestellt, die von einem wassergekühlten Arm 19 getragen wird. Der Arm mündet
in das im Bild 1 dargestellten Gelenkstück 14 mit seiner Drehbarkeit im
Lagerblock
13 und dem am anderen Hebelende befestigten Zylinder 15 zum Heben und Senken bzw.
Aufdrücken der Meßrolle.
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Das Bild 5 zeigt die gleiche Meßrolle wie nach Bild 4, nur ist in
diesem Fall die Brennschneidmaschine 2 auf den Strang 1 aufgesetzt, und es ist jetzt
ersichtlich, daß die Meßrolle 12 nur relativ geringe Drehbewegungen machen muß,
um den Höhenunterschied zwischen Strang 1 und Brennschneidmaschine 2 bei den verschiedenen
Aufsetz- und Abhebvor gängen auszugleichen, da der Lagerbock Jetzt nur am Seitenrahmen
45 sitzt und der Seitenrahmen 4, 5 nur minimal von der Schiene, d.h., relativ zur
Strangoberfläche geringfügig abgehoben wird.
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Im Bild 6 ist dargestellt, daß durch ein feststehendes Rohr 19 in
der Hohlwelle des Meßrades 12 Kühlflüssigkeit in das Meßrad 12 gelangt, die dann
außerhalb des Zuführungsrohres durch die hohle Meßwelle 20 wieder zurückfließen
kann. Dadurch sind keine empfindlichen und störungsverursachenden Drehdurchführungen
erforderlich. Die hohle Meßwelle 20 des Meßrades 12 bzw. das Meßrad 12 selbst sind
in einem doppelwandigen, wasserdurchflossenen Meßarm 19 gelagert.
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Dieser Meßarm 19 dient als ungleichschenkliger Hebel, wobei der lange
Hebel das Meßrad 12 selbst trägt und der kurze Hebel die zur Impulsgabe nötigen
Einrichtungen 31 und die Kühlmittelzufuhr.
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Bild 7 zeigt eine mechanische Einrichtung zur Oberflächenfeststellung
mit Hilfe eines an einer Kufe 8 gelagerten Hebels 32, der die jeweilige Position
über eine Schubstange 33 an einen Nocken 34 weitergibt, der einen Endschalter 35
betätigt, wenn die Brennschneidmaschine 2 beim Absenken des Hauptrahmens in die
sogenannte Vorabsenkstellung gekommen ist.
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In Bild 8 wird ein flexibler elektrischer Berührungstaster gezeigt,
der mittels Halter 42 an den Brennern befestigt ist und aus einem Lagerbock 36 mit
schräg nach oben verlaufenden Lagernuten 37 besteht, in denen ein Taststück 38 mit
kräftigen Achsschenkeln 39 hochlaufen kann, wenn ein Druck von unten gegen das Taststück
erfolgt. Um ausreichend Druck auf die Strangoberfläche 40 zum Zerbrechen der Zunderoberfläche
zu bringen, kann das Taststück mit einer Reibnase ausgebildet werden, die dem Hochschieben
durch Reiung größere Widerstände entgegensetzt. Andererseits kann das Taststück
mit einem Schneideinsatz versehen werden, der durch Form und Härte das Zerstören
der Zunderschicht
verbessert und bei dem Weglaufen von der Strangobc'fläche
den Zunder aufkratzt und einen ausreichend guten alektrischen Kontakt ermöglicht,
bis das Gleitstück an der Strangkante herabfällt. Beim Wiederanfahren der Strangkante
von außen nach innen kann das Taststück sich in seinen Achsschenkeln genügend weit
drehen und ausweichen, so daß es zu keiner Zerstörung des Taststückes kommt. Schleift
das Taststück aber längs des Stranges, z.B. in der Vorabsenkstellung, dann wird
auch hier das Taststück in den schräg hochlaufenden Nuten 37 der Tastergabel nach
oben gedrückt, was deshalb leichter fällt, weil der Schneideinsatz im TasterstUck
schräg oder ballig angearbeitet ist, so daß nach dem Gesetz der schiefen Ebene größere
Kräfte zum Nachobenschieben entstehen und ein Zerstören durch zu starke Reibung
auf der Strangoberfläche vermieden wird.
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Im Bild 9 wird eine andere Lösung des Näherungsta#sters gezeigt, bei
der die durch die Strangoberfläche 40 abgelenkten Gasstrahlen 44 der Heizflamme
des Brenners 10 einen mit einer Staufläche ausgerüsteten drehbaren Hebel 46 an einem
Halter 47 zur Befestigung am Brenner 2 auslenken und einen Endschalter 48 betätigen,
der bei entsprechender Flammeneinstellung und entsprechender Dimensionierung die
Nähe der Oberfläche signalisiert oder bei genügend Auftreffläche beim Überlaufen
der Strangkante das Erreichen der Strangkante signalisiert.
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Bild 10 zeigt die Schaltung eines kapazitiven Nährungstasters. Von
einer Stromquelle 51 wird ein Hochfrequenzgenerator 52 mit ca. 6 MHz versorgt. Über
einen Koppelkondensator 53 ist an den Hochfrequenzgenerator 52 ein Parallelschwingkreis
angeordnet, der aus einer Induktivität 54 besteht und einer Kapazität, die aus einem
veränderbaren Kondensator 55 einerseits und einem Kondensator 56 mit über die Leitung
61 in Reihe geschalteter kapazitiver Meßplatte 62 besteht. Über eine Gleichrichterdiode
57 und einen Kondensator 58, der zur Glättung dient, gelangt das Signal zu einem
Signalverstärker 59 und von da zu einem mit 60 dargestellten Ausgang zum Auswerten.
Von der kapazitiven Meßplatte 62 geht ein elektromagnetisches Feld 63 aus, in das
sich die abzutastende Masse, beispiel#sweise eine Bramme 64 bewegt In Bild 11 ist
ein kapazitiver Nährungstaster in einer technischen Ausführungsform dargestellt.
Die kapazitive Meßplatte 71 ist an einer Feldplattenstange 72 befestigt, die durch
einen Strahlungsschutz 73 durch einen Isolator 74 in das Innere eines wassergekühlten
Doppelrohres 75 führt.
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Eine Leitung, die von der Feldplattenstange 71 zu einer Einrichtung
79 führt, die den Hochfrequenzgenerator mit Schaltung umfasst, ist in einem Wärmeleitkörper
76 eingebettet, der dafür sorgt, daß die Wärme von der Leitung abgeführt
wird
und zu dem wassorgekühlten Doppelrctsr 75 gelangt. Die Wärme wird über den Wasserrücklauf
77 abgeführt. Ein Deckel 78 macht das Innere des Doppelr:ohrs 75 zugänglich, um
ggf.
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den Wärmeleitkörper 76 auszutauschen. Durch den Fluß des Kühlmittels
vom Eühlmitteleinlau, 80 durch das Wassergekühlte Doppelrohr 75 zum Rücklauf 77
ist eine weitgehende Temperaturabhängigkeit des Nährungstasters gegeben.
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Um weitere Störung ggf. durch eisenstaubhaltige Luft auszuschalten,
ist gemäß einer weiteren Ausführungsform nach Bild 12 die Feldplattenstange 91 mit
einer kapazitiven Meßplatte 92 versehen, an der im vorliegenden Beispiel Taster
ketten 93 bis 96 herabhängen. Auf diese Art und Weise werden schwer zu kontrollierende
Einflüsse durch Luftströmungen mit Eisenpartikelchen wirksam eliminiert.
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Die dargestellte Stranggießanlage mit nachgeschalteter voll automatischer
Brennschneidmaschine ermöglicht konstruktiv wenig aufwendigerweise eine optimale
Durchführung des Stranggießprozesses.
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