DE60031535T2

DE60031535T2 - Verfahren zum automatischen steuern eines hydraulischen öffners

Info

Publication number: DE60031535T2
Application number: DE60031535T
Authority: DE
Inventors: Tarumi Kitakyushu City MURATA; Toshiya Kitakyushu City KITAGAWA; Masaaki Kitakyushu City NOGAMI
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: DE60031535D1; EP1191110B1; DE60044003D1; BR0010021A; EP1191110A4; DE60042378D1; BR0017448B1; EP1645642B1; EP1645641A3; BR0010021B1; WO2000065101A1; EP1645641A2; EP1645642A3; EP1645642A2; BR0017447B1; JP3811312B2; JP2000309814A; EP1191110A1; EP1645641B1; US6685876B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für einen Öffner für ein Hochofen-Stichloch.
Im Betrieb eines Hochofens zur Erzeugung von Roheisen wird ein Stichloch mit Hilfe eines Öffners geöffnet, um flüssiges Roheisen aus dem Ofen abzustechen. Beispielsweise beschreibt die JP-A-6-322420 einen Stichlochöffner gemäß 4. Darstellungsgemäß öffnet der Stichlochöffner ein Stichloch 6 eines Hochofens mit Hilfe einer Bohrstange 2, die durch eine Bohreinheit 1 gehalten wird, Aufbringen von Schlag- und Drehung auf die Bohreinheit 1 und treibt die Bohreinheit 1 mit Hilfe eines Vorschubmotors 5 vor und zurück, der auf einer Führungszelle 3 angebaut ist und durch Hydraulikkraft angetrieben wird, die von einer Hydraulikeinheit 4 zugeführt wird. Ein Impulsgenerator 7 ist mit der Drehwelle des Vorschubmotors 5 verbunden. Eine Recheneinheit 9 ist zum Zählen von Ausgangsimpulsen des Impulsgenerators 7 bei Empfang eines Signals für den Abstichbeginn vorgesehen. Die Antriebsstrecke der Bohreinheit 1 wird durch den Impulsgenerator 7 in Form der Anzahl von Impulsen gezählt, und der Hydraulikdruck während des Stichlochöffnungsvorgangs wird durch einen Druckmesser 8 kontinuierlich überwacht, um die Tiefe des Stichlochs 6 zu messen.
5(a) und 5(b) sind Ablaufpläne des Steuerablaufs des o.g. Stichlochöffners. Sobald der Stichlochöffnungsvorgang beginnt (Schritt 1), detektiert der Druckmesser Hydraulikdruck (Schritt 2).
Der detektierte Hydraulikdruck wird in die Recheneinheit eingegeben, die beurteilt, ob der detektierte Druck B gleich oder größer als ein Einstelldruck A ist (Schritt 3). Ist der detektierte Druck B kleiner als der Einstelldruck, hat die Spitze der Bohrstange ein Stopfmaterial im Stichloch nicht erreicht, wonach der Steuerablauf zu den Schritten 1 und 2 zurückkehrt und der Vortrieb der Bohrstange beibehalten wird, bis die Spitze der Stange das Stopfmaterial im Stichloch erreicht.
Trifft die Spitze der Bohrstange beim Vortrieb der Stange auf das Stopfmaterial im Stichloch, übersteigt der detektierte Druck B den Einstelldruck A, und hierbei wird der Wert der detektierten Position auf null gesetzt (Schritt 4), und die Zählung beginnt (siehe 5(a)).
Die Stange wird unter Sichtüberwachung vorgetrieben, um zu bestimmen, ob die Vorwärtsbewegung normal verläuft und ob eine Verbiegung in der Bohrstange auftritt (siehe 5(b)). Zudem wird die Anzahl der Impulse akkumuliert, und ist die Stichlochöffnung abgeschlossen, wird ein Abstichbeginnsignal eingeschaltet (Schritt 6), die Bohrtiefe des Stichlochs wird anhand der akkumulierten Impulsanzahl berechnet (Schritt 7), und das Berechnungsergebnis wird auf der Ausgabe angezeigt (Schritt 8).
Beim o.g. Stichlochöffner wird aber die Vorwärtsbewegungsgeschwindigkeit der Bohrstange manuell so gesteuert, daß die Stange nicht knicken kann, weshalb die Steuerung unvollkommen ist, wenn sich die Härte und Festigkeit des Stopfmaterials im Stichloch ändern, was zu großem Bohrwiderstand führt. Dadurch wird die Bohrstange mitunter verbogen, und ihre Spitze verschleißt in der Tendenz sehr schnell.
Da zudem auch die Schläge manuell gesteuert werden, wobei visuell überwacht wird, ob die Vorwärtsbewegung ausreicht, führt ein Schlagkörper der Bohreinheit mitunter Leerschläge aus, wenn der Widerstand gegen den Vortrieb gering ist, was zu kürzerer Lebensdauer oder Beschädigung der Ausrüstung führt.
Nach Detektion des Beginns des Stichlochbohrens werden außerdem die Detektion der Bohrtiefe im Stichloch und die schnelle Zunahme der Vortriebsgeschwindigkeit ebenfalls visuell bestätigt, weshalb infolge einer langsamen Reaktionszeit nicht immer genaue Messungen vorgenommen werden können.
Da überdies der Stichlochöffnungsvorgang einer der Betriebsabläufe in der Gießerei ist, bei dem der Stichlochöff ner durch eine Arbeitskraft manuell bedient wird, die seine Vorwärtsbewegungsgeschwindigkeit visuell überwacht, besteht ein Problem darin, daß die Arbeitsumgebung des Bedieners heiß, gefährlich und schmutzig mit hohem Staubanteil ist.
EP-A-0519397 offenbart eine Stichlochbohrmaschine mit einem Hydraulikölhammer, der die Schläge und/oder Drehungen durch Hydraulikölantrieb erzeugt, und einer Hydrauliköleinheit als Antriebsquelle, die mit dem Hydraulikhammer über eine Hydraulikölleitung verbunden ist.
US-A-4249973 offenbart eine mit Hydraulikfluid betriebene Gesteinsbohrvorrichtung, die mit einem Steuersystem versehen ist, das aufweist: (a) jeweilige Paare von Motorzulauf- und -rücklaufleitungen, die mit dem Schlagmotor, dem Drehmotor und dem Vorschubmotor verbunden sind, zum Zuführen von Hydraulikdruckfluid zu den Motoren, (b) ein manuell betätigtes Steuerventil, das mit der Zulaufleitung für den Schlagmotor verbunden ist, zum Steuern des Durchflusses von Druckfluid zum Schlagmotor und (c) manuell betätigte Steuerventile, die mit den jeweiligen Paaren von Vorschubmotor- und Drehmotor-Zulauf- und Rücklaufleitungen verbunden sind, zum Steuern des Durchflusses von Druckfluid zum Vorschubmotor und Drehmotor und zum Umkehren des Vorschubmotors und Drehmotors.
US-A-4023626 offenbart ein Servosystem für einen Hydraulikbohrer mit einem ersten Kreis, der Druckfluid zu einer Schlagbohreinheit führt, einem zweiten Kreis, der für Hydraulikdruckfluidfluß zu einem Drehbohrmotor sorgt, und einem dritten Kreis, der für Fluidfluß zu einem Vorschubmotor zum Vorschieben oder Zurückziehen des Bohrers sorgt.
US-A-4097033 offenbart eine Vorrichtung zum Öffnen eines Schachtofen-Stichlochs mit einer Stützsäuleneinrichtung, die eine Längsachse hat, einer Armeinrichtung, die an der Stützsäuleneinrichtung schwenkbar angeordnet ist, einer Werkzeughaltereinrichtung, die eine längliche Werkzeugstützstange aufweist, einer Einrichtung zum starren Befestigen der Werkzeughaltereinrichtung, einer fluidbetriebenen Bohreinrichtung, die an der Werkzeughaltereinrichtung angeordnet ist, einer Einrichtung zum Abgeben von Arbeitsfluid zur Bohreinrichtung und einer Einrichtung zum Drehen der Armeinrichtung um die Achse der Säuleneinrichtung, um die Werkzeughaltereinrichtung zwischen einer Arbeits- und einer Rückzugsposition zu bewegen.
Die Erfindung stellt ein automatisches Steuerverfahren für einen hydraulischen Stichlochöffner bereit, durch das eine Bohrstange einer Bohreinheit an Knicken und Leerschlagen gehindert werden kann, die Stichlochöffnungszeit kürzer sein kann und die Stichlochtiefe genauer gemessen werden kann, was Fernbedienung durch automatischen Betrieb des Stichlochöffnungsvorgangs ermöglicht, um Arbeitskräfte keiner schmutzigen Arbeitsumgebung auszusetzen.
Die Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen festgelegten Merkmale gelöst werden.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1(a) einen Ablaufplan zur automatischen Antriebssteuerung gemäß dem Steuerverfahren der Erfindung,
1(b) ein Diagramm der Beziehung zwischen der Last und Hydrauliklastdetektion gemäß der automatischen Antriebssteuerung von 1(a),
2(a) einen Ablaufplan zur automatischen Schlagsteuerung,
2(b) ein Diagramm der Beziehung zwischen der Last und Hydrauliklastdetektion gemäß der automatischen Schlagsteuerung von 2(a),
3 einen Ablaufplan für das erfindungsgemäße Steuerverfahren,
4 eine allgemeine Ansicht eines herkömmlichen Stichlochöffners,
5(a) einen Ablaufplan der Steuerung eines herkömmlichen Stichlochöffners, und
5(b) einen sich an den Ablaufplan von 5(a) anschließenden Ablaufplan der Steuerung des herkömmlichen Stichlochöffners.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
(1) Automatische Antriebssteuerung
1(a) ist ein Ablaufplan zur automatischen Antriebssteuerung gemäß dem Steuerverfahren der Erfindung.
Eine Bohrstange wird bei Antriebsbeginn durch einen Vorschubmotor in Drehung versetzt und vorgetrieben, und die Hydrauliklast einer den Vorschubmotor antreibenden Hydraulikeinheit wird durch einen Druckmesser detektiert (Schritt 101, siehe 1(b)).
Der detektierte Druck wird in eine Recheneinheit eingegeben, und es wird beurteilt, ob der detektierte Druck A gleich oder größer als ein Obergrenzen-Einstellwert F1 der Antriebslast ist (Schritt 102). Ist der detektierte Druck A kleiner als der Obergrenzen-Einstellwert F1, so übersteigt die Antriebslast nicht den Wert und verursacht kein Knicken, weshalb die Bohrstange die Drehung beibehält und durch die Wiederholung der Schritte 101 und 102 vorgetrieben wird.
Übersteigt der detektierte Druck A den Obergrenzen-Einstellwert F1, liegt die Antriebslast in einem Bereich, der möglicherweise zu Knicken führt, weshalb der Vorschubmotor gestoppt wird, um den Vortrieb der Bohrstange zu stoppen, oder die Bohrstange rückwärts angetrieben wird, wenn die Lage dies erfordert (Schritt 103).
Die Hydrauliklast wird detektiert, während der Vortrieb der Bohrstange unterbrochen, aber ihre Drehung beibehalten ist (Schritt 104, siehe 1(b)), und es wird beurteilt, ob der detektierte Druck A gleich oder kleiner als ein Untergrenzen-Einstellwert F2 ist (Schritt 105). Ist der detektierte Druck A gleich oder kleiner als der Untergrenzen-Einstellwert F2, kehrt der Steuerablauf zu den Schritten 101 und 102 zurück, und die Bohrstange wird unter Beibehaltung der Drehung vorgetrieben.
Der Grund, weshalb der Untergrenzen-Einstellwert F2 kleiner als der Einstellwert F1 eingestellt ist, besteht darin, die Bohrstange mit einer Antriebslast vorzutreiben, die wahrscheinlich kein Knicken verursacht, indem zu den Schritten 101 und 102 zurückgekehrt wird.
Übersteigt der detektierte Druck A den Einstellwert F2, werden der Schritt 104 zur Detektion der Hydrauliklast und der Schritt 105 zur Beurteilung, ob der detektierte Druck A gleich oder kleiner als der Einstellwert F2 ist, erneut wiederholt. Wird dann der detektierte Druck A durch Drehung der Bohrstange dazu gebracht, gleich oder kleiner als der Einstellwert F2 zu sein, wird der Antrieb durch Rückkehr zu den Schritten 101 und 102 aufgenommen.
Durch die zuvor beschriebenen Schritte wird die Antriebslast detektiert, und erreicht die Last den Obergrenzen-Einstellwert F1, über dem es zu Knicken kommen kann, wird der Vortrieb aufgehoben, und nur die Drehung wird fortgeführt, und fällt die Antriebslast auf den Untergrenzen-Einstellwert F2 oder darunter, wird der Vortrieb wieder aufgenommen. Diese Maßnahmen verhindern eine übermäßige Antriebswirkung, die Knicken der Bohrstange verursacht.
(2) Automatische Schlag- bzw. Stoßsteuerung
2(a) ist ein Ablaufplan zur automatischen Schlag- bzw. Stoßsteuerung.
Werden Schläge bzw. Stöße ausgeübt, trifft eine von einem Schlagkörper angetriebene Bohrstange auf ein Stopfmaterial in einem Stichloch. In diesem Zustand wird die Hydrauliklast detektiert (Schritt 111, siehe 2(b)).
Der detektierte Druck wird in eine Recheneinheit eingegeben, und es wird beurteilt, ob der detektierte Druck A gleich oder kleiner als ein Einstellwert D1 (D2 bei Rückwärtsschlägen) ist, um das Schlagen zu beginnen (Schritt 112). Ist der detektierte Druck A gleich oder größer als der Einstellwert D1 (D2), werden die Schläge wirksam ausgeführt und treffen nicht leer auf, weshalb das Schlagen durch Rückkehr zu den Schritten 111 und 112 beibehalten wird.
Fällt der detektierte Druck A unter den Einstellwert D1 (D2), werden die Schläge nicht wirksam durchgeführt und treffen möglicherweise leer auf, weshalb die Schläge eingestellt werden (Schritt 113). Danach werden die Schläge wieder aufgenommen, wenn sich der detektierte Druck A erholt. Mit dieser Steuerung werden Leerschläge des Schlagkörpers verhindert.
(3) Detektion der Stichlochtiefe
3 ist ein Ablaufplan für das erfindungsgemäße Steuerverfahren. Nach Beginn eines Stichlochöffnungsvorgangs wird eine Bohrstange durch einen Vorschubmotor in Drehung versetzt und vorgetrieben, und die Hydrauliklast einer den Vorschubmotor antreibenden Hydraulikeinheit wird mit einem Druckmesser detektiert (Schritt 131).
Der detektierte Druck wird in eine Recheneinheit eingegeben, und es wird beurteilt, ob der detektierte Druck A gleich oder kleiner als ein Obergrenzen-Einstellwert P1 ist (Schritt 132). Ist der detektierte Druck A gleich oder kleiner als der Obergrenzen-Einstellwert P1, hat die Spitze der Bohrstange noch nicht ein Stopfmaterial in einem Stichloch erreicht, wonach der Steuerablauf zu den Schritten 131 und 132 zurückkehrt und die Bohrstange die Drehung fortführt und vorgetrieben wird. Die Stange wird vorgetrieben, bis die Spitze der Stange auf das Stopfmaterial im Stichloch trifft, indem die Schritte 131 und 132 wiederholt werden.
Trifft die Stangenspitze während des Vortriebs auf das Stichloch-Stopfmaterial, übersteigt der detektierte Druck A den Obergrenzen-Einstellwert P1, und hierbei wird der Wert einer Positionsdetektion auf null gesetzt (Schritt 133), eine Positionsdetektion beginnt ab dieser Position, und die Tiefe des Stichlochs wird berechnet. Die Bohrstange wird vorgetrieben, während die automatische Antriebssteuerung in den Schritten 101 bis 105 und die automatische Vorwärtsschlagsteuerung in den Schritten 111 und 112 gemäß der vorstehenden Beschreibung parallel zur Positionsdetektion durchgeführt werden. Während sich die Bohrstange auf diese Weise vorbewegt, wird berechnet, ob die detektierte Position an oder jenseits einer Einstellposition liegt (Schritt 134), und zugleich wird die Hydrauliklast detektiert und eine weitere Berechnung angestellt, ob der detektierte Druck A gleich oder kleiner als ein Untergrenzen-Einstellwert P2 ist (Schritt 135).
Erreicht oder überschreitet die detektierte Position die Einstellposition im Schritt 134 und wird der detektierte Druck A gleich oder kleiner als der Untergrenzen-Einstellwert P2, wird durch den Abfall des detektierten Drucks A als Ergebnis des Durchstoßens des Stichlochs mit der Spitze der Bohrstange im Schritt 135 die Stichlochtiefe durch eine UND-Schaltung 136 bestimmt, und sowohl der Antrieb als auch die Vorwärtsschläge der Bohrstange werden gestoppt. Danach wird die Bohrstange zurückgezogen, um aus dem Stichloch herausgezogen zu werden, und wird unter automatischer Rückwärtsschlagsteuerung zurückgetrieben.
Durch die Antriebssteuerung der Erfindung läßt sich das Knicken einer Bohrstange zuverlässig vermeiden, und die erforderliche Zeit für die Stichlochöffnung kann verkürzt werden, da automatisch verhindert wird, daß eine übermäßige Antriebskraft auftritt, die möglicherweise Knicken verursacht.
Ferner lassen sich Schäden an der Ausrüstung reduzieren, und die Lebensdauer kann verlängert werden, da die Ausrüstung automatisch und zuverlässig an Leerschlägen gehindert wird. Zusätzlich brauchen Arbeitskräfte keiner schmutzigen Umgebung ausgesetzt zu sein, da Fernbedienung durch die Automatisierung der Stichlochöffnungsarbeiten ermöglicht ist.

Claims

Automatisches Steuerverfahren für einen hydraulischen Stichlochöffner zum Öffnen eines Stichlochs durch Aufbringen von Stoß und Drehung auf eine Bohreinheit, die eine Bohrstange hält, und Vor- und Zurücktreiben der Bohreinheit durch einen hydraulisch angetriebenen Vorschubmotor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Detektieren der Antriebslast in Form eines detektierten Hydraulikdrucks; Stoppen des Vortriebs, aber Beibehalten der Drehung, wenn der detektierte Druck einen Obergrenzen-Einstellwert erreicht, über dem Knicken auftreten kann; und Wiederaufnehmen des Vortriebs, wenn der detektierte Druck auf oder unter einen Untergrenzen-Einstellwert fällt.
Automatisches Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Setzen einer Positionsdetektionszählung auf null, wenn der detektierte Druck einen Obergrenzen-Einstellwert zum Detektieren überschreitet, daß die Bohreinheit ein Stopfmaterial im Stichloch erreicht hat, Beginnen einer Positionsdetektion ab dieser Position und Berechnen der Tiefe des Stichlochs; und Stoppen des Vortriebs der Bohrstange, wenn die Stichlochtiefe gemäß der Positionsdetektion gleich oder tiefer als ein Einstellwert wird und der detektierte Druck gleich oder kleiner wird als ein Untergrenzen-Einstellwert zum Detektieren, daß das Stichloch durchstoßen wurde.