DE3738489A1 - Vorrichtung zum automatischen fuellen einer stranggiesskokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Füllen einer Stranggießkokille gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Stranggießanlagen arbeiten im Prinzip nach der gleichen mechani­ schen Grundkonzeption. Sie bestehen aus einem Pfannendrehturm oder Gießpfannenwagen, Verteilerrinnenwagen, Kokillen mit Kokillenhubantrieb, Gießmaschine (Strangantriebe), Kaltstrang­ einrichtungen, Rollgängen für den Abtransport, Trenneinrich­ tungen zur Strangteilung, Querschlepper und weiteren Ein­ richtungen für die Behandlung des gegossenen Materials, ins­ besondere Stahl. Ein Prozeßleitsystem für Stranggießanlagen muß alle zur optimalen Prozeßführung erforderlichen Auto­ matisierungseinrichtungen umfassen. Die Meß- und Regelein­ richtungen umfassen die beiden Teilsysteme Antriebsregelung und verfahrenstechnische Regelung. Ein Teilsystem bildet die Gießspiegelregelung, die wegen ihrer Schnittstellen und Struk­ tur der Antriebsregelung zugeordnet werden kann. Die Gieß­ spiegelregelung dient dazu, während des Gießens des Stahl­ spiegel in der Kokille auf einer vorwählbaren Höhe konstant zu halten. Eine Abweichung von der vorgewählten Gießspiegel­ höhe wird durch Ändern der Zuflußmenge des Stahls aus der Ver­ teilerrinne oder dem Zwischenbehälter in die Kokille, durch Ändern der Abzugsgeschwindigkeit oder durch eine Kombination beider Vorgänge erzielt. Die erreichbare Genauigkeit der Gießspiegelregelung hängt wesentlich vom vergossenen Format, der Abzugsgeschwindigkeit der Stellcharakteristik, der ver­ wendeten Stopfen und Ausgußsteine sowie den anlagenbedingten Störgrößen ab. Dabei setzen sich elektrohydraulische Stell­ antriebe mit proportionalem Stellcharakter als Stopfen-Stell- Antrieb durch. Diese Antriebe werden sowohl in der Ausführung mit Stellhebeln, als auch in der Ausführung mit getrenntem Stellzylinder geliefert. Bei Knüppelanlagen überwiegt die er­ ste Ausführung, die mechanisches Übertragen des Stellweges er­ fordert. Bei Brammenanlagen hat sich die Anordnung mit ge­ trenntem Stellzylinder durchgesetzt. Der Stellzylinder wird direkt an der Parallelführung der Stopfenmechanik angebaut, um das Spiel von mechanischen Übertragungselementen minimal zu halten.

In den meisten Fällen entspricht jedoch die Güte der Stopfen­ mechanik nicht den hohen Anforderungen. Von ihrer Qualität hängt jedoch das einwandfreie Arbeiten der gesamten Gieß­ spiegel-Regeleinrichtungen wesentlich ab.

Wegen der verwendeten Stopfen und Ausgußsteine legt der Stopfen nur einen sehr kurzen, wenige Millimeter langen Weg von der Stellung "zu" zur Stellung "voller Durchfluß" zurück.

Deshalb muß die Stellung des Stellantriebs genau und spielarm auf den Stopfen übertragen werden um so die Voraussetzung für die einwandfreie Funktionsweise der Regeleinrichtung zu schaffen.

In der auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Patent­ anmeldung P 37 20 586.2 vom 22. 6. 1987 wird eine Lösung die­ ses Problems vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stopfen durch ein unmittelbar am oberen Ende des­ selben angreifendes Stellorgan auf- und abbewegt wird, und zwar gegen die Wirkung eines den Stopfen in Schließstellung drängenden elastischen Elements, welches den Stopfen mit steigender Temperatur in entsprechend zunehmender Weise in Schließstellung zu drängen versucht. Die Bedeutung dieser Lö­ sung liegt in der Ausschaltung der herkömmlichen Stopfenme­ chanik und des dieser immanenten Spiels von mechanischen Übertragungselementen, so daß eine höchst präzise Stopfen­ bewegung und damit Gießspiegel-Regelung erzielt werden kann. Gleichzeitig ist bei dieser Lösung ein höchstes Maß an Sicher­ heit gewährleistet dadurch, daß der Stopfen stets unter der Auflast eines elastischen Elements steht, welches den Stopfen mit zunehmender Temperatur in entsprechend zunehmender Weise in Schließstellung zu bringen versucht.

Im vorliegenden Fall gilt es nun, die von der Anmelderin bereits vorgeschlagene Lösung einer Stopfenstangen-Direkt- Steuerung konstruktiv zu verfeinern, und zwar zum einen hin­ sichtlich der Bauhöhe und zum anderen hinsichtlich der Be­ triebssicherheit, wobei diese beiden Momente vor allem dann eine Rolle spielen, wenn die Stopfenstange ausschließlich durch das erwähnte Stellorgan auf- und abbewegt wird, d. h. an einer Traverse bzw. Fahne abgestützt ist, die selbst nicht vertikal verschiebbar ist, wodurch mechanisch bedingte Bewegungstoleranzen des Stopfens auf ein absolutes Minimum reduziert werden können.

Die angestrebte Stopfenstangen-Direkt-Steuerung läßt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erreichen.

Anspruch 2 betrifft Merkmale, die eine besonders geringe Bauhöhe des erfindungsgemäßen Stopfen-Antriebskopfes zur Folge haben.

Die Maßnahmen nach Anspruch 3 erlauben es, ohne vertikal auf- und abbewegbarer Traverse bzw. Fahne für den Stopfen auszu­ kommen.

Anspruch 4 betrifft eine besonders unempfindliche Ausführungs­ form, da das Stopfen-Schließelement durch eine bloße Masse gebildet wird, die nach Unterschreiten eines vorbestimmten Stell- bzw. Stopfenhubdrucks an den Stopfen-Stellorganen zwangsläufig den Stopfen in Schließstellung drängt. Die ge­ nannte Stopfen-Schließmasse ist temperaturunempfindlich. Sie erlaubt auch eine gedrungene Bauweise des Antriebskopfs, so­ fern die Abstützung der Stopfen-Stellelemente an der Stopfen­ schließmasse innerhalb von vertikalen Bohrungen in der Stopfenschließmasse erfolgt.

Bei Ausbildung der Stopfen-Schließelemente als Federelemen­ te ist es vorteilhaft, diese auf möglichst niedriger Tempe­ ratur zu halten. Zu diesem Zweck dienen die Maßnahmen nach Anspruch 5.

Eine besonders vorteilhafte Stopfen-Hubregelung erlauben die Maßnahmen nach Anspruch 7 und/oder 8.

Die Ansprüche 9 bis 12 betreffen eine andere Art der Stopfen- Hubregelung, bei der jedoch Leckagen nicht bzw. nur unzurei­ chend ausgeglichen werden, so wie dies bei der Konstruktion nach den Ansprüchen 7 und/oder 8 der Fall ist.

Gemäß Anspruch 13 bietet das erfindungsgemäße System auch die Möglichkeit, den Stopfen oszillierend auf- und abwärts zu be­ wegen und/oder hin- und herzudrehen, ohne daß die Wirkung des Oszillationsantriebs durch das Spiel von mechanischen Über­ tragungselementen verlorengeht. Dabei beträgt die Oszilla­ tions-Frequenz vorzugsweise 2 bis 2 Hz, insbesondere etwa 10 Hz.

Die Oszillation des Stopfens begünstigt den Ausfluß der Stahl­ schmelze am Stopfen vorbei durch die Bodenöffnung der Ver­ teilerrinne bzw. des Zwischenbehälters. Sie trägt auch zur Reduzierung von Ablagerungen am unteren Ende des Stopfens bei, so daß die Lebensdauer des Stopfens dadurch erheblich ver­ längert wird. Der Stopfen garantiert auch nach mehreren Ab­ güssen einen dichten Verschluß der Bodenöffnung. Insofern eignet sich das erfindungsgemäße System ganz besonders für den sogenannten Sequenzguß. Die vorgeschlagene Oszillation des Stopfens wird auch unabhängig von den übrigen Merkmalen des erfindungsgemäßen Systems beansprucht. Sie läßt nur be­ sonders vorteilhaft bzw. effektiv im Rahmen des erfindungs­ gemäßen Systems verwirklichen.

Auch sei an dieser Stelle vermerkt, daß das Prinzip, wonach die Stopfenbewe­ gung ausschließlich mittels des erfindungsgemäß ausgebilde­ ten Stopfen-Antriebskopfes durchgeführt wird, als unabhän­ giger Erfindungsgedanke beansprucht wird, wobei sich dafür insbesondere die konstruktiven Maßnahmen nach den Ansprüchen 2 bis 4 eignen, die trotz der relativ großen Hubstrecke, die der Antriebskopf hergeben muß, eine kompakte bzw. gedrungene Bauweise desselben erlauben.

Bei Verwendung von rein mechanischen Federelementen als Stopfen-Schließelemente muß darauf geachtet werden, daß diese hochtemperaturbeständig sind, d. h. ihre Federhärte auch bei höheren Temperaturen bzw. Temperaturen bis zu 1100°C, nicht verlieren. Dafür eignen sich im wesentlichen nur Tellerfe­ dern, nicht dagegen Schraubendruckfedern die bei derartigen Temperaturen unter Last regelrecht "zusammenbrechen". Aus diesem Grunde verbietet sich bei Stahl-Stranggießanlagen auch die Konstruktion, wie sie z. B. in der EP-PS 32 442 für eine Kupfer- oder Aluminium-Gießanlage vorgeschlagen ist.

Nachstehend werden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im schematischen Längsschnitt unter Dar­ stellung der erfindungsgemäßen Grundkonstruktion;

Fig. 2 den Antriebskopf für den Stopfen nach Fig. 1 im Schnitt und vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 den Antriebskopf nach Fig. 2 von unten unter Weglas­ sung des unteren Deckels und der unteren Isolierung;

Fig. 4 den Antriebskopf nach Fig. 2 von oben unter Weglassung des oberen Deckels;,

Fig. 5 und 6 zwei abgewandelte Ausführungsformen eines Stopfen-Antriebskopfes mit Tellerfedern als Stopfen- Schließelemente, jeweils im Schnitt und vergrößertem Maßstab;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im schematischen Längsschnitt einschließ­ lich dazugehörigen Regelorganen;

Fig. 8 eine weitere Abwandlung eines erfindungsgemäß ausge­ bildeten Stopfen-Antriebskopfes im Schnitt längs Linie VIII-VIII in Fig. 9;

Fig. 9 den Antriebskopf nach Fig. 8 im Querschnitt längs Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Langhub-Stopfen-Stellelements im Schnitt und vergrö­ ßertem Maßstab, wie es z. B. bei einem Antriebskopf nach den Fig. 8 und 9 verwendet ist; und

Fig. 11 eine abgewandelte Ausführungsform der Stopfen-Rege­ lung.

Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist eine Verteilerrinne 10 mit feuerfester Auskleidung 11 und einer Schutzschicht 12 vorgesehen, welche flüssiges Metall enthält, z. B. Stahlschmelze 13. Die Verteilerrinne 10 weist eine Bodenöffnung 14 und einen Monobloc-Stopfen 15 für die Bodenöffnung 14 auf. Die Bodenöffnung 14 wird durch einen Lochstein 16 sowie ein Tauchrohr 17 definiert, welches in eine Kokille 18 hineinragt.

Um den Zufluß der Stahlschmelze aus der Verteilerrinne 10 in die Kokille 18 derart verändern zu können, daß der Gießspie­ gel 19 der Schmelze stets etwa in der gleichen Höhe erhalten bleibt, ist eine Gießspiegel-Regelung vorgesehen. Diese be­ steht aus einer Meßeinrichtung für den Gießspiegel 19 in der Kokille 18 und wird von einander gegenüberliegendem radio­ aktivem Stabstrahler 20 und einem Szintillationszähler 21 als Empfänger gebildet.

Der Stopfen 15 ist am freien Ende einer Traverse bzw. Fahne 22 heb- und senkbar bzw. auf- und abwärts bewegbar angeord­ net. Die Fahne 22 ist mit einer an der Verteilerrinne 10 be­ festigten Führung 23 vertikal verschiebbaren Stange 24 ver­ bunden. Die Vertikalverstellung der Stange 24 erfolgt ent­ weder von Hand mittels eines handbetätigten (Handhebel 25) Zahnradsegments 26, welches in eine entsprechende Verzahnung an der Stange 24 eingreift, oder mittels eines hydraulisch betätigten Schritt-Verstellzylinders 27, dem ein Weggeber 28 zugeordnet ist. Durch Vertikalverschiebung der Stange 24 wird die Null-Position des Stopfens 15 festgelegt, die der Schließstellung des Stopfens 15 bei drucklosem, noch weiter unten näher zu beschreibenden Stellorgan "B" für den Stopfen 15 vor Einleitung von Stahlschmelze 13 in die Verteilerrin­ ne 10 entspricht. In dieser Null-Position wird der Stopfen 15 unter vorbestimmtem Druck (permanenter Vordruck) in Anlage am Öffnungsrand 29 der Bodenöffnung 14 gehalten.

Im weiteren Betrieb wird die Stange 24 in der beschriebenen Null-Position gehalten, und zwar mittels einer Feststellein­ richtung 30. Dabei handelt es sich um eine pneumatisch be­ tätigte Kolben-Zylinder-Einheit, deren nach außen geführte Kolbenstange 31 seitlich gegen die an die Fahne 22 tragende Stange 24 unter Blockierung derselben drückbar ist. Die be­ schriebene Feststelleinrichtung 30 ist über eine Druckluft­ leitung 32 und einem nicht-dargestellten Umschalter mit einer ebenfalls nicht-dargestellten Druckluftquelle verbindbar, die z. B. unter einem Druck von etwa 6 bar steht. Zwischen dem erwähnten Umschalter und dem dem Schritt-Verstellzylinder 27 zugeordneten Weggeber 28 besteht eine Signalverbindung 35 derart, daß nach Erreichen der vorgegebenen Null-Position des Stopfens 15 der erwähnte Umschalter in eine Stellung gebracht wird, in der die Feststelleinrichtung 30 mit der Druckluftquel­ le fluidverbunden ist, so daß der Kolben der Feststelleinrich­ tung 30 druckluftbeaufschlagt ist unter entsprechender Bloc­ kierung der Stange 24.

Die Stangenführung 23 ist samt Fahne 22 und Stopfen 15 um eine horizontale Achse 36 verschwenkbar angeordnet derart, daß der Stopfen 15 aus der Verteilerrinne 10 herausschwenkbar ist zu Zwecken der Reparatur oder eines Stopfenwechsels.

Der Schritt-Verstellmotor 27 umfaßt einen zweiseitig beauf­ schlagbaren Kolben 37, dessen nach außen ragende Kolbenstan­ ge 38 mit der vertikal verschiebbaren Stange 24 verbunden ist. Die beiden Zylinderkammern des Schritt-Verstellzylinders 27 sind über Hydraulikleitungen 39, 40 und einem nicht-darge­ stellten 3/4-Wegeventil wahlweise mit einer Pumpe, einem Tank oder weder mit Pumpe noch mit Tank verbindbar.

Das Kernstück der beschriebenen Vorrichtung ist ein zwischen der Fahne 22 und dem Stopfen 15 angeordneter thermo-dynami­ scher Präzisions-Antriebskopf 43, welcher ein mit zunehmender Temperatur den Stopfen 15 entsprechend zunehmend in Schließ­ stellung drängendes elastisch nachgiebiges Element "A" sowie ein gegen die Wirkung dieses Elements "A" wirksames, nämlich pneumatisch betätigbares Stellorgan "B" umfaßt. Das elastische Element "A" sowie das Stellorgan "B" sind innerhalb eines mit der Fahne 22 verbundenen Rahmens bzw. Gehäuses 44 angeordnet, und zwar in einer Form, wie sie anhand der Fig. 2 bis 4 noch näher dargestellt wird. Die Abstützung der Elemente "A" und "B" erfolgt also jeweils am Gehäuse 44 einerseits und an der dem Stopfen 15 zugeordneten Stopfenstange 47 andererseits, wobei die Abstützung an der Stopfenstange 47 in Fig. 1 schema­ tisch mit einem mit der Stopfenstange 47 verbundenen Flansch 46 angedeutet ist.

Gemäß den Fig. 2 bis 4 umfaßt das Stopfen-Schließelement "A" drei in einer Ebene senkrecht zur Stopfenlängsachse um diese herum in etwa gleichem Abstand voneinander angeordnete Federelemente 48, die jeweils in Form von geschlossenen Gas­ druckfedern entsprechend der DE-PS 24 06 006 ausgebildet sein können.

Das Stopfen-Stellorgan "B" umfaßt dieselbe Anzahl gleichmä­ ßig über den Umfang verteilt angeordnete Federelemente 49 der genannten Art, jedoch offen, d. h. mit einem Anschluß 33 an eine Druckgasquelle, mit der die Anschlüsse 33 über eine Druckluftleitung 51 in einer noch weiter unten näher zu be­ schreibenden Weise verbindbar sind.

Entsprechend Fig. 2 umfaßt der Stopfen-Antriebskopf 43 einen Gehäusering 42, dessen obere Stirnseite durch eine Deckel­ platte 41 und dessen untere Stirnseite durch eine Bodenplat­ te 50 abgeschlossen ist. Am oberen freien Ende der Stopfen­ stange 47, welche sich durch miteinander fluchtende Mitten­ öffnungen von Bodenplatte 50 und Deckelplatte 41 hindurch­ erstreckt, ist ein Stützelement 102 befestigt, und zwar zwi­ schen zwei Befestigungsmuttern 103 und 104, die auf einem Gewindeabschnitt 105 am freien oberen Ende der Stopfenstange 47 aufgeschraubt sind. Das Stützelement 102 besteht aus einer zentralen Hülse 106 und drei am unteren Ende derselben an­ geordnete Stützarme 107 sowie drei am oberen Ende derselben ausgebildete Stützarme 108, die sich jeweils in einer Ebene senkrecht zur Stopfen- bzw. Hülsenlängsachse erstrecken und denselben Winkelabstand voneinander aufweisen, wobei die oberen und unteren Stützarme jeweils auf Lücke zueinander angeordnet sind, wie ein Vergleich zwischen den Fig. 3 und 4 sehr gut erkennen läßt.

Zwischen den oberen Stützarmen 108 einerseits und der Boden­ platte 50 des Antriebskopf-Gehäuses 44 andererseits sind die Stopfen-Stellorgane "B" bzw. pneumatisch betätigbaren Fe­ derelemente 49 angeordnet, während zwischen den unteren Stützarmen 107 und der Deckelplatte 41 die Federelemente 48 angeordnet sind.

Dementsprechend sind die Stopfen-Schließelemente 48 sowie Stopfen-Stellorgane 49 innerhalb des Gehäuses 44 des An­ triebskopfes 43 jeweils sternförmig und verschachtelt zueinander angeordnet, wodurch eine minimale Bauhöhe trotz entgegengesetzter Wirkrichtung der genannten Elemente erhal­ ten wird. Wie oben dargelegt, sind die Stopfen-Stellorgane 49 entsprechend den Gasdruckfedern 48 ausgebildet nur mit dem Unterschied, daß sie einen Anschluß 33 an eine Druckluft­ quelle aufweisen, so daß sie entsprechend dem aufgebrachten Druck axial expandierbar sind gegen die Wirkung der geschlos­ senen Gasdruckfedern 48 unter entsprechender axialer Bewegung des Stopfens 15. Dementsprechend ist in Abhängigkeit von dem aufgebrachten Druck der Stopfen 15 in Richtung des Doppel­ pfeiles 45 auf- und abbewegbar. Die Wegstrecke wird jeweils begrenzt durch die geschlossenen Federelemente 48 einerseits und offenen Federelemente 49 andererseits. Innerhalb des Ge­ häuses 44 des Antriebskopfes 43 ist noch eine Axialführung für die sich radial erstreckenden Stützarme 107, 108 vorge­ sehen. Zu diesem Zweck weisen die Stützarme 107, 108 an ihren stirnseitigen Enden jeweils einen sich axial erstreckenden Vorsprung 109 bzw. 110 auf, die in korrespondierende Axial­ nuten 111, 112 an der Innenseite des Gehäuserings 42 hinein­ ragen.

Die Umfangsfläche sowie die Unterseite des Gehäuses 44 des Antriebskopfes 43 ist durch eine Isolierschicht 113 vor zu hoher Wärme- bzw. Temperatur geschützt.

Innerhalb des Gehäuserings 42 ist ein Wassermantel 114 ausge­ bildet, durch den während des Betriebs Kühlwasser hindurchge­ leitet wird. Die Zufuhr des Kühlwassers erfolgt entsprechend Fig. 2 durch eine Kühlwasserleitung 115. Die Kühlwasserablei­ tung erfolgt durch eine Leitung 116. Damit sind die Stopfen- Schließelemente sowie Stopfen-Stellorgane vor Überhitzung geschützt. Diese Maßnahme gewinnt insbesondere dann an Bedeu­ tung, wenn für die Stopfen-Schließelemente Tellerfedern ver­ wendet werden, wie anhand der Fig. 5 und 6 näher dargelegt wird.

Der Gehäusering sowie die Deckelplatte 41 und Bodenplatte 50 werden durch Schrauben, insbesondere Dehnungsschrauben 117 zusammengehalten (s. Fig. 3 und 4).

Von großer Wichtigkeit für die Bewegungsteuerung des Stopfens 15 ist noch die Anordnung eines oder mehrerer Thermoelemente 94 im Bereich der geschlossenen Federelemente 48. Aus der dort gemessenen Temperatur läßt sich der durch die geschlos­ senen Federelemente 48 ausgeübte Druck in Schließrichtung des Stopfens 15 errechnen. Gegen diesen Druck erfolgt die Regelung der Stopfenbewegung, wobei der entsprechende Gegen­ druck in den offenen Federelementen 49 bzw. in der zu diesen führenden Druckluftleitung 51 aufgebaut werden muß. Die Tem­ peraturwerte des Thermoelements 94 gelangen über eine Signal­ leitung 95 zu einem Signalprozessor 92, wo sie in einer an­ hand der Fig. 7 noch näher zu beschreibenden Weise verarbei­ tet werden.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 sind die Ele­ mente "A" und "B" innerhalb des mit der Fahne 22 verbundenen Gehäuses 44 des Stopfen-Antriebskopfes 43 jeweils übereinander angeordnet. Dabei ist zwischen "A" und "B" ein in Richtung der Auf- und Abwärtsbewegung (Doppelpfeil 45) des Stopfens 15 bzw. der Stopfenstange 47 relativ zum Gehäuse 44 beweglicher Flansch 46 angeordnet, an dem der Stopfen 15 bzw. die Stopfen­ stange 42 angeschlossen ist.

Das Element "A" ist also oben am Gehäuse 44 bzw. am Gehäu­ sedeckel 41 einerseits und unten am Trägerflansch 46 anderer­ seits abgestützt, während das darunter angeordnete Stopfen- Stellorgan "B" oben am Trägerflansch 46 einerseits und unten am Gehäuse 44 bzw. an der Bodenplatte 50 desselben anderer­ seits abgestützt ist.

Das Stopfen-Schließelement "A" ist bei der Ausführungsform nach Fig. 5 durch mehrere, gleichmäßig über den Umfang ver­ teilt angeordnete Tellerfeder-Pakete 118 und bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 6 durch sich über den gesamten Umfang des Trägerflansches 46 erstreckende Tellerfedern 119 gebildet, die jeweils aus hochtemperaturbeständigem Federstahl hergestellt sind, so daß sie über den gesamten Temperaturbereich, welcher am Antriebskopf 43 wirksam ist, eine im wesentlichen unverän­ derte Federhärte aufweisen.

Die das Stopfen-Stellorgan "B" definierenden Elemente 49 um­ fassen jeweils ein Mantelrohr 56, das zur Bildung einer zylin­ drischen Kammer stirnseitig jeweils abgeschlossen ist. Im In­ nenraum eines jeden Elements 49 ist freistehend ein Kolben 57 vorgesehen, der unter Bildung eines ringförmigen Bundes auf ein einen geringeren Durchmesser zeigendes, eine Stütz­ fläche 58 aufweisendes freies Ende 59 abgesetzt ist. Dieses freie Ende ist in einer Bohrung 60 des jeweils zugeordneten stirnseitigen Abschlusses 61 des Mantelrohres 56 axial ge­ führt. Abgedichtet ist der Kolben, indem der Mittenbereich des stirnseitigen Abschlusses 61 dicht und fest mit einem Ende eines Mantelbalgs 62 verbunden ist, dessen anderes En­ de ebenso druckfest und gasdicht mit dem Kolben 57 verbunden ist. Bei einer geschlossenen Ausführung, nämlich den Federele­ menten 48 gemäß den Fig. 1 bis 4, ist der zwischen dem Mantel­ rohr 56 und dem Metallbalg 62 sowie dem Kolben 57 und dem stirnseitigen Abschluß 65 anstehende Raum über eine durch einen Verschluß abgeschlossene Füllöffnung 64 mit einem unter Druck stehenden inerten Gas gefüllt worden, dessen Druck sich auf den Kolben auswirkt und das freie Ende 59 des Kol­ bens 57 bis zum Anschlag an den Bund 66 durch die Bohrung 60 preßt. Bei der offenen Ausführung gemäß den Fig. 5 und 6 ist die Füllöffnung 64 mit einem Anschluß 33 zur bereits er­ wähnten Druckluftleitung 51 versehen.

Die Elemente 49 sind jeweils innerhalb von Aufnahmebohrungen 68 positioniert. Die Positionierung gegenüber dem Träger­ flansch 46 erfolgt durch eine am Trägerflansch 46 angeordnete Ringausnehmung 69, in die die freien Enden 59 der Elemente 49 hineinragen.

Das Gehäuse 44 ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 quergeteilt, wobei die Quer-Teilungsebene mit der Bezugs­ ziffer 55 gekennzeichnet ist.

Der Trägerflansch 46 ist ähnlich wie das Stützelement 102 ge­ mäß Fig. 2 zwischen zwei Muttern 103 und 104 am oberen freien Ende der Stopfenstange 47 befestigt, wobei die Muttern 103, 104 auf einen Gewindeabschnitt 105 der Stopfenstange 47 auf­ schraubbar sind.

Anhand Fig. 7 soll eine erste Ausführungsform für eine Stop­ fen-Regeleinrichtung beschrieben werden, wobei bei dieser Ausführungsform der Stopfenhub ausschließlich durch die Stell­ organe 49 einerseits und Schließelemente 48 andererseits ge­ regelt wird. Die den Stopfen 15 tragende Fahne ist also ver­ tikal unverrückbar an der Verteilerrinne 10 montiert.

Dabei ist die zu den offenen Federelementen 49, die das Stopfen-Stellorgan "B" definieren, führende Druckluftleitung 51 zum einen über eine Zweigleitung 52 mit einer konstanten Druckluftquelle 34 und zum anderen über eine Zweigleitung 53 mit einem Druckerzeuger verbunden. Die Druckluftquelle 34, die vorzugsweise unter einem Druck von etwa 6 bar steht, stellt die Druckluftversorgung für die offenen Federelemente 49 sicher, wobei der erwähnte Basisdruck von etwa 6 bar durch ein in der Zweigleitung 52 angeordnetes Druckbegrenzungs­ ventil 76 gewährleistet ist. Zwischen diesem Druckbegrenzungs­ ventil und dem Anschluß 77 der Leitung 52 an der Druckluft­ leitung 51 ist noch ein Rückschlagventil 78 angeordnet, das nur in Richtung von der Druckluftquelle 34 zu den offenen Federelementen 49 öffnet.

Der Druckerzeuger 54 ist bei der dargestellten Ausführungs­ form gemäß Fig. 7 von besonderer Konstruktion. Er umfaßt einen geschlossenen Zylinder 79 mit einem innerhalb des Zylinders hin- und herbewegbaren Kolben 80, der den Zylinder 79 in zwei Zylinderräume 81, 82 unterteilt. Diese beiden Zylin­ derräume 81, 82 sind miteinander fluidverbunden, und zwar durch im Kolben angeordnete Fluiddurchgänge 83.

Der in Fig. 7 untere Zylinderraum 82 ist mit einem Anschluß an eine Hydraulikleitung 84 versehen, die den erwähnten Zy­ linderraum 82 mit einem Druck-Proportionalventil 85 herkömm­ licher Bauart verbindet. Mittels des Druck-Porportionalven­ tils 85 läßt sich der Druck der Hydraulikflüssigkeit 86 im Zylinder 79 schnell und genau regeln. Das Druck-Proportional­ ventil 85 ist von herkömmlicher Bauart und braucht daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden.

Der Zylinderraum 81 ist durch die Wandung des Zylinders 79 sowie den Kolben einerseits sowie einem zentral angeordne­ ten Metallbalg 87 andererseits begrenzt. Der Metallbalg 87 ist bei der dargestellten Ausführungsform koaxial innerhalb des Zylinders 79 angeordnet und mit dem Kolben 80 einerseits und der gegenüberliegenden Stirnwand des Zylinders 79 anderer­ seits dicht und fest verbunden. Der vom Metallbalg 87 einge­ schlossene Raum 88 ist über die Leitung 53 mit der Druckluft­ leitung 51 verbunden. Der von dem Druck-Proportionalventil 85 vorgegebene Hydraulikdruck wird also im Druckerzeuger 54 unmittelbar auf die gas- bzw. luftseitige Antriebspartie übertragen.

Statt einer Druck-Proportionalregelung der Hydraulikseite ist auch eine Volumenstromregelung derselben denkbar. Der Druck­ erzeuger 54 soll jedoch auch in diesem Falle als hydropneuma­ tische Transformeinheit ausgebildet sein.

Dem Kolben 80 ist noch ein Weggeber 89 zugeordnet, dessen Signale zum einen als Rückmelde- und Regelsignale (Signal­ leitung 90) für das Druck-Proportionalventil 85 und zum an­ deren als Kontrollsignale (Signalleitung 91) für die Fest­ stellung von Leckagen auf der gasseitigen Antriebspartie dienen. Für letztgenannten Fall werden die Signale des Weg­ gebers 89 über die Signalleitung 91 an einen Signalprozessor 92 geleitet. Die Signale des Weggebers 89 entsprechen einem vom Druck-Proportionalventil 85 vorgegebenen Druck. Dieser Druck müßte auch in der zu den offenen Federelementen 49 füh­ renden Druckluftleitung 51 herrschen. Der Abgriff des Luft­ drucks in der zu den offenen Federelementen 49 führenden Druckluftleitung 51 erfolgt über eine Druck-Signalleitung 93. Im Signalprozessor 92 erfolgt dann ein Soll/Ist-Druckver­ gleich. Ergibt sich daraus, daß der Ist-Druck wesentlich klei­ ner ist als der Soll-Druck, muß man annehmen, daß auf der Druckluftseite des Systems eine unzulässige Leckage vorliegt.

Wie bereits oben dargelegt, ist von großer Wichtigkeit für die Bewegungssteuerung des Stopfens 15 die Anordnung eines oder mehrerer Thermoelemente 94 im Bereich der Federelemente 48, sofern es sich um geschlossene thermodynamisch wirkende Federelemente der beschriebenen Art handelt. Aus der dort ge­ messenen Temperatur läßt sich der durch die geschlossenen Federelemente 48 ausgeübte Druck in Schließrichtung des Stopfens 15 errechnen. Gegen diesen Druck erfolgt die Rege­ lung der Stopfenbewegung, wobei der entsprechende Gegendruck in den offenen Federelementen 49 bzw. in der zu diesen füh­ renden Druckluftleitung 51 aufgebaut werden muß. Dementspre­ chend ist im Signalprozessor ein ständiger Vergleich zwischen dem errechneten Schließdruck der geschlossenen Federelemente 48 und dem Stelldruck in den offenen Federelementen bzw. in der zu diesen führenden Druckluftleitung 51 erforderlich. Die Temperaturwerte des Thermoelements 94 gelangen über eine Signalleitung 95 zum Signalprozessor 92 wo sie in der be­ schriebenen Weise verarbeitet werden.

In den Signalprozessor 92 werden auch noch die Badspie­ gel-Ist- und -Soll-Werte eingegeben, und zwar unter Zwischen­ schaltung eines Prozeßkontrollers 96, der letztlich auch die Stellgröße 97 für das Druck-Proportionalventil 85 vorgibt.

Das Druck-Proportionalventil 95 ist mit der Pumpe "P" über eine Hydraulikleitung 101 verbunden, mit dem Tank "T" über eine Hydraulikleitung 98.

Es sei noch erwähnt, daß die Überprüfung aller thermodynami­ schen Elemente 48, 49 ohne manuellen Eingriff bzw. ohne Herausnahme aus dem Antriebskopf 43 erfolgt. In der Vertei­ lerrinnenWarteposition bzw. vor jedem neuen Sequenzguß läßt sich durch den Signalprozessor 92 selbsttätig die exakte Funktionstüchtigkeit aller thermodynamischen Elemente 48, 49 überprüfen. Gleichzeitig erfolgt auch eine ok-Meldung des ge­ samten Steuerungs- und Regelkreises. Im anderen Falle wird eine entsprechende Störmeldung ausgegeben.

Charakteristisch für jede Stopfenregelung (gegenüber Schie­ berverschlüssen) ist der extrem hohe Regelungs-Verstärkungs­ faktor. Dieser hohe Verstärkungsfaktor erfährt bei der be­ schriebenen Konstruktion eine elegante Dämpfung durch den Transform-Druckerzeuger 54, der gleichzeitig die ölhydrau­ lische Druckvorgabe-Steuerung von der gas- bzw. druckluft­ seitigen Antriebspartie trennt.

Anhand der Fig. 8 und 9 wird nun eine besonders einfache und funktionssichere Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausge­ bildeten Stopfen-Antriebskopfes näher erläutert. Dieser ist wiederum am freien Ende der Fahne 22 befestigt und umfaßt ein topfartiges Gehäuse 44 sowie eine unterhalb des Gehäu­ sebodens 50 angeordnete Stützplatte 120 die ebenfalls starr mit der Fahne 22 verbunden ist. Das Stopfen-Stellorgan "B" wird durch pneumatisch beaufschlagbare Federelemente 49 der bereits beschriebenen Art gebildet nur mit dem Unterschied, daß es sich um besonders "langhubige" Federelemente handelt, die anhand der Fig. 10 weiter unten noch näher beschrieben werden. Diese Federelemente 49 stützen sich einerseits an der Stützplatte 120 und andererseits an einer mit der Stopfenstange 47 fest verbundenen Masse 121 ab, die das Stopfen-Schließelement "A′" definiert. Das Gewicht der Masse 121 beträgt etwa 50 bis 80 kg; letztlich ist es abhän­ gig von der erforderlichen Stopfen-Schließkraft. Gegen die Wirkung dieses Gewichts ist der Stopfen 15 aus der Stopfen- Schließstellung bewegbar. Die Abstützung der Federelemente 49 an der Masse 121 erfolgt in vertikalen Sackbohrungen 122 in der Stopfen-Schließmasse 121.

Die Masse 121 ist ähnlich wie das Stützelement 102 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 mittels der Muttern 103, 104 am freien oberen Ende der Stopfenstange 47 befe­ stigt. Die Druckluftzufuhr zu den Federelementen 49 erfolgt über die bereits erwähnte Druckluftleitung 51 und den Druck­ luftanschluß 33 innerhalb des Antriebskopfes 43. Die Befesti­ gung des Gehäuses 44 an der Fahne 22 erfolgt mittels Befe­ stigungsschrauben 67.

Die Langhub-Federelemente 49 gemäß den Fig. 8 und 9 werden nun anhand der Fig. 10 näher erläutert. Es handelt sich um offene Gasdruckfedern, die gekennzeichnet sind durch eine obere Stützplatte 71, untere Stützplatte 70, obere Metallbalg- Führung 72, ein mit der oberen Stützplatte verbundenes äuße­ res Gehäuse 73, ein mit der unteren Stützplatte 70 verbunde­ nes inneres Gehäuse 75, einen mit der oberen Metallbalgführung 72 einerseits und der unteren Stützplatte 70 andererseits verbundenen Metallbalg 74 sowie einen am unteren freien Ende des äußeren Gehäuses 73 angeordneten Hubbegrenzungsring 99, der mit einem am inneren Gehäuse 73 angeordneten Radialvor­ sprung 123 zusammenwirkt. Die obere Balgführung 72 ist durch einen an der Innenseite der oberen Stützplatte 71 angeordne­ ten, nämlich angeschweißten Haltezapfen 100 zentriert.

Über einen an der unteren Stützplatte 70 vorgesehenen Anschluß 33 ist in den durch den Metallbalg einerseits und die obere Balgführung 72 sowie untere Stützplatte 70 andererseits be­ grenzten Raum Druckluft einleitbar, wobei an den Anschluß 33 die vorbeschriebene Druckluftleitung 51 angeschlossen ist. Die Drucklufteinleitung erfolgt im eingebauten Zustand ent­ gegen der Wirkung der vorbeschriebenen Stopfen-Schließele­ mente "A". Die über den Druckluftanschluß 33 offenen Gasdruck­ federn 49 erlauben einen Hub bis zu 100 mm, so daß bei ihrer Verwendung eine vertikale Verschiebung der Fahne 22 entbehr­ lich ist. Die Null-Position des Stopfens 15 kann allein durch entsprechende Druckluftbeaufschlagung der offenen Gas­ druckfedern 49 eingestellt werden. Die erwähnte Hubstrecke wird begrenzt einerseits durch den am inneren Gehäuse 75 aus­ gebildeten Radialvorsprung 123 und den am äußeren Gehäuse angeordneten, nämlich angeschweißten Hubbegrenzungsring 99 und andererseits durch den bereits erwähnten Radialvorsprung 123 und eine im Axialabstand vom Hubbegrenzungsring 99 an der Innenseite des äußeren Gehäuses 73 ausgebildete Ring­ stufe 124. Die maximale Hubstrecke des offenen Federelements 49 ist durch die Bezugsziffer 120 gekennzeichnet.

Anhand von Fig. 11 wird eine abgewandelte Regelung für die Stopfenbewegung erläutert, wobei diese Ausführungsform auch dann noch sicher arbeitet, wenn unerkannte Leckagen - auch größeren Ausmaßes - im Druckluftnetz für das Stopfen-Stell­ organ "B" auftreten. Ausgangspunkt dieser Regelung ist eben­ falls die bereits anhand der Fig. 7 erwähnte Druckluftquelle 34 von etwa 6 bar die praktisch in jedem größeren Betrieb, insbesondere Gießereibetrieb, vorhanden ist. Diese Druck­ luftquelle ist mit der zu dem pneumatisch betätigten Stopfen- Stellorgan "B" führenden Druckluftleitung 51 über eine soge­ nannte Drucksteigerungseinheit 126 verbunden. Die von der Druckluftquelle 34 zur Drucksteigerungseinheit 126 führende Druckluftleitung ist mit der Bezugsziffer 127 gekennzeichnet. Es handelt sich dabei um eine Art "Niederdruckleitung". In dieser ist ebenfalls ein Druckbegrenzungsventil 76 entspre­ chend dem in Fig. 7 angeordnet. Vor dem Druckbegrenzungs­ ventil zweigt eine Leitung 128 zu einem Zweifach-Rückschlag­ ventil ab, welches zum einen der Drucksteigerungseinheit 126 und zum anderen einer Steuerdruckquelle 130 zugeordnet ist, wobei von der Verbindungsleitung zwischen dem Zweifach-Rück­ schlagventil 129 und der Steuerdruckquelle 130 die bereits erwähnte Druckluftleitung 51 abzweigt. Die Drucksteigerungs­ einheit 126 umfaßt einen Differentialkolben 131, wobei dem durchmessergrößeren Teil des Kolbens 131 eine Niederdruck- Zylinderkammer 132 und dem durchmesserkleineren Teil des Kolbens 131 eine Hochdruck-Zylinderkammer 133 zugeordnet ist. Mit der Niederdruck-Zylinderkammer 132 ist die Niederdruck­ leitung 127 verbunden. Der Hochdruck-Zylinderkammer 133 ist das Zweifach-Rückschlagventil 129 zugeordnet derart, daß in der Verbindung zwischen der Zweigleitung 128 und Hochdruck- Zylinderkammer 133 ein nur in Richtung zu letzterer öffnen­ des Rückschlagventil 134 und in der Verbindung zwischen der Hochdruck-Zylinderkammer 133 und der Steuerdruckquelle 130 bzw. der zum Stopfen-Schließorgan "B" führenden Druckluftlei­ tung 51 ein nur in Richtung zu letzterem öffnendes Rück­ schlagventil 135 angeordnet ist. Die beiden Rückschlagventile 134, 135 sind zu einer Baueinheit 129 zusammengefaßt derart, daß die Fluidverbindung zwischen den beiden Rückschlagventi­ len 134 und 135 über eine Stichleitung 136 mit der Hochdruck- Zylinderkammer 133 in Verbindung steht.

Die Drucksteigerungseinheit 126 arbeitet in Verbindung mit dem beschriebenen Zweifach-Rückschlagventil 129 nach Art einer Luftpumpe, mit der die Steuerdruckquelle 130 aufladbar ist derart, daß der Steuerdruck z. B. 50 bar beträgt. Die Drucksteigerungseinheit samt Zweifach-Rückschlagventil 129 sind so eingestellt, daß der Steuerdruck in der Steuerdruck­ quelle 130 etwa konstant gehalten wird. Dies bedeutet, daß bei etwaigen Leckagen die Steuerdruckquelle sofort "nachge­ laden" wird. Bei dem beschriebenen Sachverhalt herrscht also in der Niederdruck-Zylinderkammer 132 der Betriebsdruck von 6 bar, während in der Hochdruck-Zylinderkammer 133 ein Druck von etwa 50 bar aufgebaut werden muß. Luftnachschub erhält die Zylinderkammer 133 über die Zweigleitung 128 und das Rück­ schlagventil 134.

In der Druckluftleitung 51 ist noch ein Servoventil 137 ange­ ordnet, welches mit einer Elektronikeinheit 138 korrespon­ diert. Diese Elektronikeinheit besteht aus einem Strom- Spannungswandler 139, PID-Regler 140 und Meßverstärker 141. Das der Elektronikeinheit 138 bereitzustellende Sollwert­ signal 142 wird dementsprechend in ein proportionales Span­ nungssignal umgewandelt. Im PID-Regler 140 wird auch der Ist- Wert des in der Leitung 51 herrschenden Drucks berücksichtigt. Dieser wird von einem, dem Servoventil 137 nachgeschalteten Druckaufnehmer 143 ermittelt. Das Ist-Wert-Drucksignal ge­ langt dann über den Meßwertverstärker 141 zum PID-Regler 140. Diesem ist ein Spannungs-Stromwandler 144 nachgeschaltet, durch dessen Signale das Servoventil 137 geschaltet wird.

Das bereitzustellende Sollwertsignal 142 wird durch einen der Elektronikeinheit 138 vorgeschaltenen Signalprozessor 145 erzeugt und geliefert, und zwar unter Berücksichtigung des Badspiegel-Sollwerts 146, welcher vom in Fig. 11 nicht-dar­ gestellten Prozeß-Kontroller 96 geliefert wird, des Bad­ spiegel-Istwerts 147 und eines Stopfen-Wegstreckensignals 148.

Letzteres wird von einem dem Stopfen 15 bzw. der Stopfenstan­ ge 47 zugeordneten temperaturunempfindlichen Wegaufnehmer ge­ liefert, insbesondere einem kapazitiven Wegaufnehmer.

Dem Sollwertsignal 142 kann noch ein Handsteuer-Signal aufge­ schaltet werden. Desgleichen ist die Aufschaltung des Signals "Stopfen: Not-auf" oder "Stopfen: Not-zu" möglich. Diese Auf­ schaltung erfolgt über einen der Signalleitung 142 zugeord­ neten Integrator 149.

Zwischen der Elektronikeinheit 138 und dem Stromnetz ist noch ein Netztrafo 150 geschaltet.

Es sei an dieser Stelle noch erwähnt daß die offenen Feder­ elemente 49 des Stopfen-Stellorgans "B" auch hydraulisch beaufschlagt werden können. In diesem Fall muß jedoch unbe­ dingt eine Kühlung des Antriebskopfes 43 vorgenommen werden, um Dampfbildung innerhalb der Hydraulikleitungen zu vermei­ den. Es ist auch eine Umlaufkühlung des Hydraulikmediums denkbar. Die Elemente 49 sind in diesem Fall vorzugsweise einseitig beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten.

Statt des Druckerzeugers 54 gemäß Fig. 7 kann auch ein soge­ nannter Hydro-Blasenspeicher verwendet werden, dessen Hy­ draulikkammer mit der Hydraulik, d. h. Leitung 84, und dessen Pneumatikkammer (Gasblase) mit der Pneumatik, d. h. Leitung 53, 51 verbunden ist. In der Hydraulikleitung 84 ist dann vorzugsweise noch ein Durchflußmeßgerät angeordnet, welches den Weggeber 89 bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ersetzt.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie ein­ zeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichenliste:

 10 Verteilerrinne
 11 Feuerfeste Auskleidung
 12 Schutzschicht
 13 Stahlschmelze
 14 Bodenöffnung
 15 Monobloc-Stopfen
 16 Lochstein
 17 Tauchrohr
 18 Kokille
 19 Gießspiegel
 20 Stabstrahler
 21 Szintilliationszähler
 22 Fahne
 23 Führung
 24 Stange
 25 Handheben
 26 Zahnradsegment
 27 Schritt-Verstellzylinder
 28 Weggeber
 29 Öffnungsrand
 30 Feststelleinrichtung
 31 Kolbenstange
 32 Druckluftleitung
 33 Druckluftanschluß
 34 Druckluftquelle
 35 Signalverbindung
 36 Schwenkachse
 37 Kolben
 38 Kolbenstange
 39 Hydraulikleitung
 40 Hydraulikleitung
 41 Deckelplatte
 42 Gehäusering
 43 TD-Präzisionsantriebskopf
 44 Rahmen
 45 Doppelpfeil
 46 Flansch
 47 Stopfenstange
 48 Federelement (geschlossen)
 49 Federelement (offen)
 50 Bodenplatte
 51 Druckluftleitung
 52 Druckluftleitung
 53 Druckluftleitung
 54 Druckerzeuger
 55 Quer-Teilungsebene
 56 Mantelrohr
 57 Kolben
 58 Stützfläche
 59 Freies Ende
 60 Bohrung
 61 Stirnplatte
 62 Metallbalg
 63 Verschluß
 64 Füllöffnung
 65 Stirnseitiger Abschluß
 66 Bund
 67 Befestigungsschraube
 68 Aufnahmebohrung
 69 Ringausnehmung
 70 untere Stützplatte
 71 obere Stützplatte
 72 obere Metallbalgführung
 73 äußeres Gehäuse
 74 Metallbalg
 75 inneres Gehäuse
 76 Druckbegrenzungsventil
 77 Anschluß
 78 Rückschlagventil
 79 Zylinder
 80 Kolben
 81 Zylinderraum
 82 Zylinderraum
 83 Fluiddurchgang
 84 Hydraulikleitung
 85 P-Proportionalventil
 86 Hydraulikflüssigkeit
 87 Metallbalg
 88 Raum
 89 Weggeber
 90 Signalleitung
 91 Signalleitung
 92 Signalprozessor
 93 Drucksignalleitung
 94 Thermoelement
 95 Signalleitung
 96 Prozeß-Controller
 97 Hydraulikleitung
 98 Hydraulikleitung
 99 Hubbegrenzungsring
100 Haltezapfen
101 Hydraulikleitung
102 Stützelement
103 Befestigungsmutter
104 Befestigungsmutter
105 Gewindeabschnitt
106 Hülse
107 Stützarme
108 Stützarme
109 Vorsprung
110 Vorsprung
111 Axialnut
112 Axialnut
113 Isolierschicht
114 Wassermantel
115 Kühlwasserleitung
116 Kühlwasserableitung
117 Befestigungsschrauben
118 Tellerfederpaket
119 Tellerfedern
120 Stützplatte
121 Masse
122 Sackbohrung
123 Radialvorsprung
124 Ringstufe
125 maximale Hubstrecke
126 Drucksteigerungseinheit
127 Druckluftleitung
128 Leitung
129 2-fach-Rückschlagventil
130 Steuerdruckquelle
131 Differentialkolben
132 Niederdruck-Zylinderkammer
133 Hochdruck-Zylinderkammer
134 Rückschlagventil
135 Rückschlagventil
136 Stichleitung
137 Servoventil
138 Elektronikeinheit
139 Strom-Spannungswandler
140 PID-Regler
141 Meßverstärker
142 Sollwertsignal
143 Druckaufnehmer
144 Spannungs-Stromwandler
145 Signalprozessor
146 Badspiegel-Sollwert
147 Badspiegel-Istwert
148 Stopfen-Wegstreckensignal
149 Integrator
150 Netztrafo

Claims (13)

1. Vorrichtung zur regelbaren Verstellung eines Stopfens (15) einer Verteilerrinne (10) oder einem metallurgischen Ge­ fäß in einer (Knüppel- oder Block-)Stranggießanlage, wobei der Stopfen (15) an einer über der Verteilerrinne (10) oder dem metallurgischen Gefäß angeordneten Traverse bzw. Fahne (22) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fahne (22) und dem Stopfen (15) ein Stopfen- Antriebskopf (43) angeordnet ist, der ein

• a) entweder mit steigender Temperatur den Stopfen (15) in entsprechend zunehmender Weise, oder ein
• b) im wesentlichen unabhängig von der Temperatur den Stopfen (15) mit etwa konstanter Kraft in Schließstel­ lung drängendes Stopfen-Schließelement (A; A′), sowie
• c) ein gegen die Wirkung dieses Elements (A; A′) wirksa­ mes, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch betätig­ bares Stopfen-Stellorgan (B) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfen- Schließelement (A) durch mindestens ein, vorzugsweise drei in einer Ebene etwa senkrecht zur Stopfenlängsachse um diese herum in etwa gleichem Abstand voneinander angeord­ nete Federelemente (48; 118; 119) gebildet ist, während als Stopfen-Stellorgan (B) ebenfalls mindestens ein, vor­ zugsweise mindestens drei nach Art einer Kolben-Zylinder- Einheit arbeitende Stellelemente (49) dienen, die jeweils zwischen den das Stopfen-Schließelement (A) bildenden Fe­ derelementen (48; 118; 119) angeordnet und hydraulisch und/oder pneumatisch gemeinsam oder individuell gegen die Wirkung der das Stopfen-Schließelement (A) bildenden Federelemente (48; 118; 119) beaufschlagbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die das Stopfen-Schließelement (A) bildenden Federelemente ge­ schlossene Gasdruckfedern (48) mit mit steigender Tempe­ ratur zunehmender Härte oder hochtemperaturbeständige Tellerfedern (118; 119) mit von der Temperatur im wesent­ lichen unabhängiger konstanter Federhärte sind, wobei bei in vertikaler Richtung unverrückbarer Traverse bzw. Fahne (22) sowohl die das Stopfen-Schließelement (A) bildenden Federelemente (48; 118; 119) als auch die dagegen wirken­ den Stopfen-Stellelemente (49) eine Stopfenhubstrecke von mindestens 50 bis 100 mm, insbesondere etwa 70 mm, erlau­ ben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Stopfen- Schließelement (A′) eine konstante Masse (121) dient, ge­ gen die mindestens ein, vorzugsweise mindestens drei nach Art einer Kolben-Zylinder-Einheit arbeitende Stopfen- Stellelemente (49) wirksam sind, wobei die Abstützung letzterer an der Stopfen-Schließmasse (121) vorzugsweise innerhalb von vertikalen Bohrungen (Sackbohrungen 122) in der Stopfen-Schließmasse (121) erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen- Antriebskopf (43) einen von einem Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, durchströmten Kanal, insbesondere Umfangskanal (114) unter Ausbildung eines Kühlmantels um die Stopfen- Schließelemente (A; A′) und Stopfen-Stellorgane (B) herum.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfen- Schließelemente (A; A′) und Stopfen-Stellorgane (B) sich jeweils an der Fahne (22) bzw. an einem mit dieser verbun­ denen Gehäuse (44) des Antriebskopfes (43) einerseits und an der relativ zum Gehäuse (44) des Antriebskopfes (43) auf- und abwärtsbewegbaren Stopfenstange (47) andererseits abstützen.

7. Vorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Stopfen-Stellorgan (B) bildenden Stopfen- Stellelemente (49) nach Art einer Kolben-Zylinder-Einheit einseitig beaufschlagbare Federelemente sind, denen eine pneumatische Steuerdruckquelle (130) zugeordnet ist, die mittels eines (Servo)ventils (137) öffenbar ist unter ent­ sprechender spontaner Druckbeaufschlagung der Federele­ mente (49), wobei die Steuerung des Servoventils (137) unter Berücksichtigung des Badspiegel-Sollwerts (146), Badspiegel-Istwerts (147) und der Stopfenstellung als Signal eines dem Stopfen (15) bzw. der Stopfenstange (47) zugeordneten Wegaufnehmers sowie gegebenenfalls der am Antriebskopf (43) herrschenden Temperatur (94, 95) er­ folgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruck­ quelle (130) über eine Drucksteigerungseinheit (126) mit einer pneumatischen Niederdruckquelle (34) verbunden ist, durch die die pneumatische Steuerdruckquelle auf etwa demselben hohen Druckniveau von vorzugsweise etwa 50 bar gehalten ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den nach Art einer Kolben-Zylinder-Einheit betätigbaren Federelementen (49) ein Druckerzeuger (54) zugeordnet ist, der eine hydro­ pneumatische Transformeinheit bildet, wobei die hydrau­ lische Seite (81, 82, 84) mit einem Druck (85)- oder Vo­ lumenstrom-Proportionalventil und die pneumatische Seite (53) mit einer Druckgasquelle (34) einerseits und den Fe­ derelementen (49) andererseits fluidverbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (52) zwischen der Druckgasquelle (34) und der pneumati­ schen Seite (53) des Druckerzeugers (54) ein Druckbe­ grenzungsventil (76) sowie ein nur in Richtung zur pneu­ matischen Seite (53) des Druckerzeugers (54) hin öffenba­ res Rückschlagventil (78) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kolben (80) des Transform-Druckerzeugers (54) ein Weggeber (89) zuge­ ordnet ist zur Rückmeldung der Kolbenbewegung an das der hydraulischen Antriebsseite zugeordnete Proportionalventil (85) sowie zum Vergleich der Kolbenbewegung mit der Stopfenbewegung, wobei zu diesem Zweck die vom Weggeber (89) gelieferten Wegstreckensignale in einem Signalprozes­ sor (92) mit dem aus Druck und Temperatur am Stopfen- Stellorgan (B) bzw. Stopfen-Schließelement (A) ermittel­ ten tatsächlichen Stopfenbewegungen vergleichbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stopfen- Schließelement (A) bzw. dem dieses definierenden geschlos­ senen Federelement (48) ein Thermoelement (94) zur Fest­ stellung der dort herrschenden Temperatur zugeordnet ist, wobei dieses Thermoelement (94) mit dem Signalprozessor (92) in Wirkverbindung steht, so daß aus der festgestell­ ten Temperatur die Schließkraft der Federelemente (48) errechenbar ist, gegen die das Stopfen-Stellorgan (B) unter entsprechender Auf- bzw. Abwärtsbewegung des Stop­ fens (15) ansteuerbar ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (15) in Offenstellung oszillierend in Richtung seiner Auf- und Abwärtsbewegung und/oder um seine Längs­ achse bewegbar ist, wobei die oszillierende Bewegung der Auf- und Abwärtsbewegung des Stopfens (15) überlagerbar ist.