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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet bandartiger Metall-Stranggießmaschinen
mit einem im wesentlichen geraden oder flachen beweglichen Formgießbereich,
bei denen sich das oder die Bänder
entlang einer Gießebene
von einem Eingang in den Formbereich zu einem Ausgang daraus bewegen.
Im folgenden bezieht sich die Offenbarung auf Doppelband-Gießmaschinen,
wenngleich ein Teil des Gegenstands der Erfindung auch auf oben
offene Einfachband-Gießmaschinen
der Art mit einem im wesentlichen flachen oder geraden beweglichen
Formgießbereich
vorteilhaft angewendet sein kann. Zu "im wesentlichen flach" gehört hierin
eine solche leichte Längskrümmung, die
ausreichen kann, ein sich bewegendes Gießband an einer Stützeinrichtung
im beweglichen Formgießbereich
zu halten, und dazu gehört
auch eine solche leichte Querkrümmung,
die ausreichen kann, ein sich bewegendes Gießband an einer solchen Stützeinrichtung
und/oder an einem schrumpfenden erstarrenden Produkt zu halten,
das gegossen wird.
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Obere
und untere Gießbänder in
Doppelband-Stranggießmaschinen
zum Stranggießen
von schmelzflüssigem
Metall sind relativ dünn
und breit. Diese Gießbänder sind
aus geeignetem wärmeleitendem,
flexiblem, metallischem Material gebildet, das in der Technik bekannt
ist, z. B. viertelhartem kohlenstoffarmem Walzstahlblech mit einer
Dicke, die z. B. gewöhnlich
in einem Bereich von etwa 0,045 Inch bis etwa 0,080 Inch liegt.
Dieses obere und untere Band werden unter hohen Zugkräften um
einen Bandwagen auf einem ovalen Weg im Umlauf geführt. Beim
Umlaufen auf seinem ovalen Weg wird jedes Band wiederholt abwechselnd
um eine Eingangstrommel und eine Ausgangstrommel am Eingangs- bzw.
Ausgangsende des beweglichen Formgießbereichs in der Maschine geführt.
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Das
umlaufende obere und untere Band bilden einen beweglichen Formgießbereich
dazwischen. Dieser Gießbereich
soll im wesentlichen zwischen flachen Gießbändern gebildet sein, die sich vom
Eingang in den beweglichen Formbereich zum Ausgang daraus bewegen.
Somit soll sich der Gießbereich
vom Eingang zum Ausgang entlang einer im wesentlichen flachen Gießebene erstrecken.
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Die
Erfindung widmet sich dem Lenken, Spannen und Antreiben des umlaufenden
oberen und unteren Gießbands.
Zum besseren Verständnis wird
daher dieser einleitende Abschnitt unter drei Teilüberschriften
dargestellt.
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Lenken:
Da jedes stark gespannte Band auf seinem ovalen Weg umläuft, neigt
es zwangsläufig dazu,
eine allmähliche
kantenweise Kriechbewegung auf unvorhersehbare Weise zu vollführen. Somit
muß jedes
Band einzeln gelenkt werden. Ein Band kann nicht durch Kantenführungsversuche
gelenkt werden, da die kantenweise Kriechbewegung eines stark gespannten,
dünnen,
metallischen Bands solche großen
seitwärts
gerichteten (kantenweisen) Kräfte
beinhaltet, daß eine
Kante eines umlaufenden Bands an einer nutzlos plazierten Kantenführung zerknautscht
und reißen
würde.
Daher wird jedes Band durch leichtes Kippen der Drehachse jeder
Ausgangstrommel gelenkt. Eingangstrommeln können nicht zum Lenken verwendet
werden, da Eingangstrommelachsen feststehend bleiben müssen, um
den Formeingang in einer erforderlichen vorbestimmten zusammenwirkenden
Beziehung mit einer das schmelzflüssige Metall einspeisenden
Vorrichtung zu halten, die in den Eingang führt.
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Derzeit
ist bevorzugt, den Kipplenkvorgang einer Ausgangstrommel durch Bewegungen
zu erreichen, die in einer Ebene stattfinden, die im wesentlichen
senkrecht zur Gießebene
ist.
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Ein
Problem, das beim Kippen von Ausgangstrommelachsen durch Bewegungen
senkrecht zur Gießebene
auftritt, besteht darin, daß eine
solche Lenkung bewirkt, daß Ausgangsabschnitte
jedes Bands von der Gießebene
etwas weggedreht werden. Folglich verliert eine neu gegossene Bramme ihre
Abstützung
im Verlauf kritischer Momente, während
sich ein Stromabwärts abschnitt
dieser neu gegossenen Bramme entlang dem Gießbereich zum Ausgangsende der
Gießmaschine
bewegt.
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Spannen:
Das obere und untere Gießband
in einer Stranggießmaschine,
in der die Bänder
auf einem oberen bzw. unteren ovalen Weg im Umlauf geführt werden,
sind stark gespannt, indem große
Kräfte
zum Bewegen der Achsen der oberen und unteren Ausgangstrommel in
Stromabwärtsrichtung
ausgeübt
werden. Eingangstrommeln werden für Spannzwecke aus den für das Lenken
bereits erläuterten Gründen nicht
bewegt. Folglich ist jedes Band durch Bewegen der Drehachse seiner
Ausgangstrommel stark gespannt, indem große Kräfte in Parallelrichtung zur
Gießebene
zum leichten Erhöhen
des Abstands zwischen einer Ausgangstrommel und einer Eingangstrommel
am selben Wagen ausgeübt
werden. Diese leichte Stromabwärtsbewegung
einer Ausgangstrommel setzt die Stromabwärtsbewegung fort, die zum Kompensieren
des Durchhangs in einem Band erforderlich ist. Vorhanden ist ein
solcher Durchhang in einem neu installierten Band infolge einer
Stromaufwärtsbewegung
einer Ausgangstrommel, die zuvor auftrat, damit ein gebrauchtes
Band entfernt und ein neues Band auf dem Wagen eingebaut werden
kann.
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Mitunter
ist eine Kante eines Gießbands
ein ganz klein wenig länger
als die andere, d. h. im frei aufliegenden Zustand hat das Band
eine sehr geringfügige
kegelstumpfförmige
Konfiguration. Dennoch muß während des
Stranggießbetriebs
das Band unter im wesentlichen gleichmäßiger hoher Spannung über die
volle Breite des beweglichen Formgießbereichs stehen.
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Da
jede Ausgangstrommel für
Lenkzwecke in einer Ebene gekippt wird, die im wesentlichen senkrecht
zur Gießebene
ist, kommt es zu Problemen, da dieselbe Trommel auch in einer Ebene
beweglich sein muß,
die im wesentlichen parallel zur Gießebene ist, wobei große Kräfte in einer
Richtung, die im wesentlichen parallel zur Gießebene ist, zum Bereitstellen
großer
Zugkräfte
im Band ausgeübt werden
und wobei solche Zugkräfte
im wesentlichen gleichmäßig über die
volle Breite des Gießhohlraums sind.
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Bei
bestimmten bekannten Maschinen gemäß der schematischen Darstellung
in
6A bis
6F, bei
denen ein wesentlicher Neutralpositionsabstand einer Ausgangstrommel
von der Gießebene P
gemäß
6B und
6E vorlag,
bewirkten die beim Kipplenken eines Gießbands beteiligten Kräfte erhebliche
Diagonalspannungen, die ihrerseits Diagonalriffeln des umlaufenden
Bands verursachen können.
In der Praxis führten
die beim Kipplenken beteiligten hohen Zugkräfte zu Diagonalspannungen in
den flachen Regionen des Gießbands.
Erfahrungsgemäß bleibt
das Band flacher und wird ein besseres Produkt gegossen, wenn der
Lenkvorgang minimiert werden kann. Fortschritte in dieser Richtung
gab es mit der
US-A-4940076 (Desautels
und Kaiser), die ein Verfahren und System offenbarte, die erhöhte Lenkgenauigkeit
erreichen, wodurch die Häufigkeiten und
Größen (Amplituden)
von Lenkbewegungen minimiert werden. Das Verfahren und das System
der Erfindung von Desautels und Kaiser wurden als "Nullpunkt"-Bandpositionserfassung
und -lenkung bezeichnet. Allerdings blieb das Lenkmuster der Ausgangstrommel
gemäß ihrer
Erfindung das gleiche wie vor ihrer Erfindung, d. h. es blieb mit
dem von
6A bis
6C identisch.
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Bandantrieb:
In den letzten Jahren wurden im praktischen Einsatz von Stranggießmaschinen, bei
denen obere und untere Gießbänder auf
jeweiligen ovalen Wegen um Eingangs- und Ausgangstrommeln im Umlauf
geführt
werden, die umlaufenden Gießbänder gewöhnlich durch
Ausüben
von Drehantriebskraft auf die Eingangstrommeln angetrieben. Bevorzugt
war, die obere und untere Eingangstrommel anzutreiben, da das Innere
hohler Ausgangstrommeln von großen "Rechtwinkligkeits(einstell)wellen" (die oft röhrenförmige "Rechtwinkligkeitsröhren" sind) des Stands
der Technik belegt war, was das Antreiben dieser Ausgangstrommeln
kaum möglich machte.
Beschrieben wurden solche Rechtwinkligkeitswellen in den
US-A-3949805 und
3963068 (Hazelett, Wood
und Carmichael), die demselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende
Erfindung übertragen
sind. Solche bekannten Rechtwinkligkeitswellen waren so gestaltet,
daß sie
gewährleisteten,
daß die
Ausgangstrommeln rechtwinklig zu den Wagenrahmen der Gießmaschine
blieben, während diese
Ausgangstrommeln stromauf- und stromabwärts in Parallelrichtung zur
Gießebene
gemäß der vorstehenden
Beschreibung bewegt wurden.
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Ein
Problem mit dem Umlaufenlassen jedes Bands um Eingangs- und Ausgangstrommeln
durch Drehantrieb seiner Ein gangstrommel ergab sich aus der Tatsache,
daß das
Band auf seinem Rücklaufweg (stromaufwärts) vom
Ausgang zum Eingang gezogen wurde. Während seines Stromabwärtswegs
entlang dem Gießbereich
tendierte umgekehrt die auf das Band durch die drehgetriebene Eingangstrommel ausgeübte Antriebskraft
dazu, die Bandspannung in Gebieten des Bands unmittelbar stromabwärts von der
Eingangstrommel zu reduzieren. Diese Gießbandgebiete nahe dem Eingang
der Gießmaschine sind
für die
Leistung einer Gießmaschine
ganz entscheidend, da eintreffendes schmelzflüssiges Metall, das in den Eingang
strömt,
seine Erstarrung anfänglich
an solchen Bandgebieten beginnt. Die Anfangserstarrung erzeugt leicht
zu störende
Dünnschichten benachbart
zu den umlaufenden Gießbändern. Unerwünschter
Bandwärmeverzug
tritt eher in Gebieten nahe dem Eingang auf, wo die Bandspannung
wegen der durch eine Eingangstrommel ausgeübten Bandantriebskraft reduziert
ist. Derartiger Wärmeverzug kann
die Anfangserstarrung von schmelzflüssigem Metall stören und
behindern, was Oberflächenkennwerte
und/oder Gesamtqualitäten
eines resultierenden Stranggießprodukts
negativ beeinflußt.
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Somit
ist es erwünscht,
die Ausgangstrommeln anzutreiben. Ein Ausgangstrommelantrieb zieht den
Wegfall der bekannten Rechtwinkligkeitswellen aus dem Inneren der
Ausgangstrommeln nach sich, damit ein Antriebswellenstumpf an einem
Ende, dem innenliegenden Ende, jeder Ausgangstrommel zum Drehantrieb
jeder Ausgangstrommel befestigt werden kann. Außerdem wird ein Wellenstumpf
am außenliegenden
Ende jeder Ausgangstrommel befestigt. Die von jedem Ende jeder Ausgangstrommel
vorstehenden Wellenstümpfe
dienen als Zapfen 63 und 64. Dennoch bleibt die
Notwendigkeit der "Rechtwinkligkeitseinstell"-Funktion.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die komplexen Probleme des
gleichzeitigen Lenkens, Spannens und Antreibens eines oberen und
unteren umlaufenden Bands in einer Doppelband-Stranggießmaschine
zu überwinden
oder im wesentlichen zu lösen,
indem ermöglicht
wird, daß die
Ausgangstrommeln zum Durchführen
aller drei Funktionen von (1) Lenken, (2) Spannen sowie (3) Bandantrieb
in einem (einer) praktischen und erfolgreichen Verfahren und Vorrichtung
verwendet werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
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Da
die "Rechtwinkligkeitswelle" ("Rechtwinkligkeitsröhre") aus jeder Ausgangstrommel
entfallen soll, besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein virtuelles Äquivalent
einer mechanischen "Rechtwinkligkeits"-Funktion durch neue
Mechanismen zu erreichen, mit denen sich die Notwendigkeit einer Rechtwinkligkeitswelle
oder Rechtwinkligkeitsröhre vermeiden
läßt.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Aspekt
sind in Doppelband-Stranggießmaschinen,
in denen obere und untere flexible, metallische Gießbänder auf oberen
und unteren ovalen Wegen um jeweilige Eingangs- und Ausgangstrommeln
im Umlauf geführt werden
und in denen die Eingangs- und Ausgangstrommeln nahe einem Eingangs-
und Ausgangsende einer Maschine zum Bilden eines beweglichen Formgießbereichs
liegen, der sich entlang einer Gießebene vom Eingang zum Ausgang
erstreckt, wobei die Gießebene
zwischen beabstandeten, entgegengesetzten Abschnitten der umlaufenden
Bänder
liegt, alle Lenk-, Spann- und Antriebsfunktionen eines umlaufenden
Gießbands
durch Vorrichtungen realisiert, die jeder Ausgangstrommel betrieblich
zugeordnet sind. Diese Vorrichtung verfügt über eine erste Lenkanordnung
zum Wegkippen eines ersten Endes der Ausgangstrommel von der Gießebene nur
dann, wenn ein Band der Lenkung in einer ersten Richtung bedarf.
Dieses Kippen durch die erste Lenkanordnung erfolgt in einer Ebene,
die senkrecht zur Gießebene
ist. Vorhanden ist eine zweite Lenkanordnung zum Wegkippen eines
zweiten Endes der Ausgangstrommel von der Gießebene nur dann, wenn das Band
eine Lenkung in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten
Richtung erfordert, und dieses Kippen durch die zweite Lenkanordnung
erfolgt in einer Ebene senkrecht zur Gießebene. Lenksteuervorrichtungen
für die
erste und zweite Lenkanordnung halten das erste und/oder zweite
Ausgangstrommelende jederzeit nahe an der Gießebene.
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Die
Lenk-Spann-Antriebsvorrichtung weist ferner eine erste Spannanordnung
auf, die eine erste Kraft ausübt,
die parallel zur Gießebene
in einer vom Eingang wegführenden
Richtung wirkt, wobei diese erste Kraft auf das erste Ende der Ausgangstrommel zum
Wegbewegen des ersten Endes vom Eingang in einer Parallelrichtung
zur Gießebene
zum Spannen des Bands wirkt. Eine zweite Spannanordnung übt eine
zweite Kraft aus, die parallel zur Gießebene in einer vom Eingang
wegführenden
Richtung wirkt, wobei diese zweite Kraft auf das zweite Ende der Ausgangstrommel
zum Wegbewegen des zweiten Endes vom Eingang in einer Parallelrichtung
zur Gießebene
zum Spannen des Bands wirkt. Eine mit der Lenksteuervorrichtung
koordinierte Spannsteuervorrichtung stellt Relativgrößen der
ersten und zweiten Kraft zum Optimieren des Spannens und Lenkens des
Bands ein.
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Ein
Drehantriebsmechanismus, der mit dem ersten Ende der Ausgangstrommel
verbunden ist, dreht die Ausgangstrommel zum Umlaufen des Bands
auf einem ovalen Weg um die Ausgangstrommel und um eine Eingangstrommel,
wobei sich das Band entlang der Gießebene in einer Richtung vom Eingang
zum Ausgang bewegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus
der nachfolgenden näheren
Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen deutlicher hervor, die zur Veranschaulichung dienen,
nicht unbedingt maßstäblich sind
und die Erfindung nicht einschränken
sollen. Entsprechende Bezugszahlen dienen durchweg zur Bezeichnung
gleicher Komponenten oder Elemente in den verschiedenen Darstellungen.
Große
Konturpfeile weisen "stromabwärts" in Längsorientierung (stromaufwärts-stromabwärts), weshalb
diese Pfeile die Produktströmungsrichtung
vom Eingang zum Ausgang und normalerweise die Strömungsrichtung von
flüssigem
Kühlmittel
(primär
Wasser) bezeichnen, das auf eine rückseitige (Innen-) Fläche jedes umlaufenden
Gießbands
aufgebracht wird. Einfache gerade Einlinienpfeile geben die Bandumlaufrichtung an.
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1 ist
eine Seitenansicht einer Doppelband-Metall-Stranggießmaschine, dargestellt als
veranschaulichendes Bei spiel für
eine bandartige Metall-Stranggießmaschine, in der die Erfindung
vorteilhaft zum Einsatz kommen kann.
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2 ist
eine von oben und etwas stromabwärts
gezeigte schematische Perspektivansicht eines unteren umlaufenden
Gießbands
mit seiner Eingangs- und Ausgangstrommel. Der Klarheit halber ist der
Unterwagen aus 2 weggelassen. 2 zeigt Beziehungen,
die zur Erläuterung
von Zweiachsen-Lenk- und
Spannbewegungen in Verfahren und Vorrichtungen als Ausführung der
Erfindung eine Rolle spielen. Außerdem zeigt die Darstellung
schematisch Kraftaktoren, die im Konzept korrekt wirkend dargestellt
sind, sich aber nicht in ihren realen Positionen befinden und auch
nicht mit ihren realen Verbindungen gezeigt sind. Ferner zeigt diese
schematische Darstellung nicht, wie sich die wahre (tatsächliche)
Lenkdrehachse von Ende zu Ende der Ausgangstrommel hin- und her
verschiebt, und zeigt auch nicht, wie die wahre Lenkdrehachse vorteilhaft sehr
nahe an der Gießebene
P positioniert ist, um eine "Schreit-Kipp"-Lenkung gemäß 7A, 7B und 7C zu
erreichen.
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3 ist
eine teilweise im Schnitt gezeigte, vergrößerte Seitenansicht eines Ausgangsendabschnitts
des Unterbandwagens der Maschine von 1 zur Darstellung
einer Vorrichtung als Ausführung
der Erfindung. Der Blickpunkt ist durch die Linie 3-3 in 4 bezeichnet.
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4 ist
eine im Schnitt gezeigte Vorderansicht der unteren Ausgangstrommel
im Blick stromaufwärts
von der Position 4-4 in 1. In 4 ist das
untere Band teilweise weggebrochen gezeigt und ein innenliegendes
Lager ist teilweise im Schnitt dargestellt.
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5 ist
eine vergrößerte, teilweise
im Schnitt gezeigte Draufsicht auf ein Ende des Ausgangsabschnitts
eines Unterwagens im Blick von oberhalb einer außenliegenden Seite des Unterwagens.
Der Blickpunkt von 5 ist durch Strecken 5-5 in 3 und 4 angegeben.
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6A, 6B und 6C veranschaulichen
bekannte Technik. Hierbei handelt es sich um Vorderansichten des
Stromabwärts- oder Ausgangsende
einer Bandgießmaschine
des Stands der Technik. Diese Ansichten einer bekannten Maschine
erhielte man durch Blick in Stromaufwärtsrichtung von einer solchen
Ebene wie der Ebene 6A, B, C-6A, B,
C in 1. Diese 6A bis 6C veranschaulichen
(übertrieben)
einen bekannten "Wipp"-Kipp-lenkvorgang, bei
dem Kippen der unteren Ausgangstrommel in einer Ebene im wesentlichen
senkrecht zur Gießebene
auftritt und bei dem die Kippmittelachse (Drehachse) dieses Wipp-Kipp-vorgangs durch einen
kleinen Kreis angegeben ist. In der neutralen Lenkposition gemäß 6B hat
die gesamte Ausgangstrommel stets einen wesentlichen Abstand von
der Gießebene.
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6D, 6E und 6F veranschaulichen
frühere
bekannte Technik als die gemäß 6A bis 6C,
und ihre Betrachtungsorientierungen ähneln 6A, 6B und 6C.
Diese Zeichnungen zeigen (übertrieben)
eine frühe
bekannte Art von Kipp-Lenk-vorgang,
bei dem das Kippen in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Gießebene erfolgt
und bei dem das Kippen um eine Kippachse (in der Mitte eines kleinen
Kreises gezeigt) durchgeführt
wird, der an einem Ende einer Ausgangstrommel liegt. Diese frühe bekannte
Lenkung bezeichnete man als "Pumpenschwengel-Kipp"-Lenkung.
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7A, 7B und 7C zeigen
(übertrieben)
den vorteilhaften Schreit-Kipplenkvorgang, für den eine Maschine als Ausführung der
Erfindung sorgt. Diese Ansichten entsprechen dem Blick aus der Position 7A,
B,C-7A, B, C in 1 und 3.
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8 ist
eine vereinfachte Draufsicht auf die untere Ausgangstrommel im Blick
von oben bei entferntem Oberwagen und zeigt die Ausgangstrommel, während sie
zuerst ein krummes oder "kegelstumpfförmiges" Band berührt, wenn
Längsspannung
beginnt, auf das Band ausgeübt
zu werden. Der Blickpunkt von 8 ist in 1, 3 und 4 durch die
Linie 8-8 dargestellt. Zur Erläuterung
ist eine kegelstumpfförmige
Bandkonfiguration stark übertrieben
dargestellt. Die Bandspannzylinder sind nicht in ihren realen Positionen
gezeigt, und das reale Gestänge
ist nicht dargestellt.
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9 ist
eine vereinfachte Draufsicht ähnlich
wie die von 8 und veranschaulicht die Position
dieser Ausgangstrommel, während
sie reguläre Betriebskraft
zum gleichmäßigen Spannen
auf das krumme oder "kegelstumpfförmige" Gießband gemäß 8 ausübt.
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NÄHERE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM,
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DARGESTELLT IN IHRER ENTWICKLUNG
VOM STAND DER TECHNIK
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In 1 ist
eine Band-Stranggießmaschine gezeigt,
die zur Veranschaulichung als Doppelband-Gießmaschine 10 dargestellt
ist. Schmelzflüssiges
Metall wird in das Eintrittsende E durch eine Einspeisevorrichtung 11 geführt, die
in der Technik von Doppelband-Stranggießmaschinen bekannt ist. Dieses
schmelzflüssige
Metall tritt in einen beweglichen Gießformbereich M ein, der zwischen
einem oberen und unteren Gießband 12 bzw. 14 gebildet
ist.
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Gegossenes
Metallprodukt P tritt aus dem Stromabwärts- oder Ausgangsende D der Gießmaschine 10 aus.
(P ist räumlich
auch so bezeichnet, daß es
mit der Durchlaufbahn oder Gießebene übereinstimmt.)
Die Gießbänder 12 und 14 werden
mit Hilfe einer Ober- und Unterwagenanordnung U bzw. L abgestützt und
angetrieben. Wie in dieser Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, weist der Oberwagen U zwei rollenförmige Haupttrommeln 16 (Spalt- oder
Eingangstrommel) und 18 (Stromabwärts- oder Lenk-, Spann-, Antriebs-, Ausgangstrommel)
auf, um die das obere Gießband 12 gemäß Pfeildarstellung umläuft. Diese
Trommeln sind in einem Oberwagenrahmen 19 z. B. aus einer
geschweißten
Stahlkonstruktion angeordnet.
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Ähnlich weist
der Unterwagen L in der gezeigten Ausführungsform der Erfindung eine
Spalt- oder Eingangstrommel 20 und eine Stromabwärts- oder
Lenk-, Spann- und Antriebsausgangstrommel 22 auf, um die
das untere Gießband 14 gemäß Pfeildarstellung
im Umlauf geführt
wird. Diese Trommeln sind in einem Unterwagenrahmen 21 angeordnet. Sowohl
der Ober- als auch der Unterwagen U und L sind an einem Maschinenrahmen 24 angeordnet,
der seinerseits auf einem Sockel 23 angeordnet ist. Die Gießebene P,
die durch diesen beweglichen Formbereich M gebildet ist, ist in
Stromabwärts-
oder Ausgangsrichtung gewöhnlich
etwas nach unten geneigt, was 1 zeigt.
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Um
die Gießbänder 12 und 14 gemeinsam anzutreiben,
werden die Ausgangstrommeln 18 und 22 sowohl des
Ober- als auch des Unterwagens jeweils in Gegenrichtungen mit gleicher
Drehzahl über eine
durch eine Gelenkkupplung verbundene obere und untere Antriebswelle 25 und 27,
die schematisch gezeigt sind, gemeinsam angetrieben, die ihrerseits durch
einen mechanisch synchronisierten Antrieb 29 angetrieben
werden, der in der Technik bekannt und schematisch dargestellt ist.
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Normalerweise
bewegen sich zwei quer beabstandete Kantendämme 28 um Rollen 30,
um in den beweglichen Gießformbereich
M einzutreten, der zwischen den Gießbändern 12 und 14 gebildet
ist (in 1 ist nur ein Kantendamm gezeigt).
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Für den vorliegenden
Zweck können
die Wagen L und U als spiegelbildlich im Hinblick auf die Gießebene P
betrachtet werden, d. h. die Ebene, die sich über die gesamte Breite und
Länge des
Produkts P und des Gießformbereichs
M erstreckt. Insofern gelten die meisten Bezugszahlen von nun an
identisch für
die Komponenten beider Wagen und in einigen Fällen für sowohl außen- als auch innenliegende Teile,
wenn diese Teile identisch sind. Die Beschreibung bezieht sich auf
die Technik am Unterwagen L.
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Zur
Erläuterung
zeigt 2 in vereinfachter schematischer Form die zusammenhängenden Funktionen
von Lenken und Spannen gemäß der Erfindung.
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Zweiachsenroboter,
d. h. mechanische Positionieranordnungen mit jeweils zwei Kraftaktoren, wirken über "schwimmende" Gehäuse auf
jeden Zapfen einer Antriebsausgangstrommel 22. Dadurch wird
jeder Zapfen in zwei Koordinatenrichtungen durch die Zweiachsenroboter
einstellbar positioniert. Diese beiden Koordinatenrichtungen liegen
in Ebenen X-X und Y-Y (1), die parallel bzw. senkrecht zur
Gießebene
P sind. Zweiachsenroboter ermöglichen
den gewünschten
Antrieb der Ausgangstrommeln 18, 22 durch Antriebswellen 25, 27,
die jeweils über
eine Gelenkverbindung 67 (4) wirken,
während
sie zugleich mehrere andere Probleme lösen. Die Roboter weisen die
Betätigungszylinder,
Hebel und Kalotten auf, die am klarsten in 3 gezeigt, aber
konzeptionell besser anhand der schematischen Darstellung in 2 verständlich sind.
Die Zweiachsenrobotermechanismen sind mechanisch unabhängig. Ihre
Koordination erfolgt mittels einer elektrischen Steuerung, die in
jedem von mehreren Steuermodi arbeiten kann.
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Bandspannen. 3 ist
eine Seitenansicht der außenliegenden
Seite des Unterwagens L am Ausgangsende. Ein außenliegender Spannzylinder 48 (3)
und ein innenliegender Spannzylinder 46 (nicht in 3 gezeigt)
sind in 2, 8 und 9 als 48' bzw. 46' schematisch
dargestellt. Diese Spannzylinder 48 und 46 sind
bei 44 an einem jeweiligen Wagenrahmen drehbar verankert.
Jeder Zylinder wirkt über
eine jeweilige Kolbenstange 49 (und 47, nicht
in 3 gezeigt) auf eine erste Kalotte 50, die
an einem Stift 52 angeordnet ist, wodurch Kraft auf jeweilige
bewegliche Gehäuse 54 und 56 und schließlich auf
Kegelrollenlager 58 (4) ausgeübt wird.
Diese Spannkraft dient zum Schwenken der jeweiligen beweglichen
Gehäuse 54 und 56 um
zweite Kalotten 60 und Stifte 62 und schiebt so
den außenliegenden
Zapfen 64 (5) und innenliegenden Zapfen 63 (4)
stromabwärts.
Dadurch wird die Ausgangstrommel 22 in Stromabwärtsrichtung
in der Ebene X-X gegen das Band 14 zu dessen Spannen gedrückt. Lagerdichtungsdeckel 66 dichten
die Kegelrollenlager 58 ab.
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Zu
beachten ist, daß die
beweglichen Gehäuse 54 und 56 in
Relation zum Wagenrahmen 21 "schwimmend" sind. Durch die Kalotten 50 und 60 können diese
Gehäuse
in ihrer Position "schwimmen". Die zweite Kalotte 60 mit
ihrem Stift 62 bildet einen beweglichen Drehpunkt, d. h.
eine Lenkdrehachse 102 (7C). Die
erste Kalotte 50 mit ihrem Stift 52 übt Kraft
(Kraftangriff) auf das Gehäuse 54 aus,
wodurch das Gehäuse
wie ein Hebel um die zweite Kalotte 60 schwenkt, die als
Drehpunkt wirkt. Dadurch sind die außen- und innenliegenden Gehäuse 54 und 56 "einarmige" Hebel mit einem
Drehpunkt bei 60, 62, deren Kraftangriff bei 50, 52 erfolgt,
wobei die Kegellager 58 und ihre jeweiligen Zapfen 64 und 63 der "Lastangriff" sind, der zwischen
Drehpunkt und Kraftangriff liegt. (Bei einem einarmigen Hebel liegt
der "Lastangriffspunkt" zwischen dem Drehpunkt
und dem Kraftangriffspunkt.)
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Die
Antriebswelle 27 ist durch ein Kreuzgelenk 67 (4)
mit dem innenliegenden Ende des innenliegenden Zapfens 63 verbunden.
Die Ausgangstrommel 22 in 4 hat darstellungsgemäß Nuten 65,
durch die flüssiges
Kühlmittel
strömen
kann, was in der Technik bekannt ist.
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Um
für eine
verschiebbare Lenkdrehachse 100 (7A) und 102 (7C)
zu sorgen, die an entgegengesetzten Enden der Ausgangstrommel liegen
und auch sehr nahe an der Gießebe ne
P positioniert sind, liegt die Achse S der zweiten Kalotte 60 mit
ihrem Stift 62 in der Ebene Y-Y (siehe auch diese Ebene
Y-Y in 1), und diese Achse S liegt in einem Abstand D
(3) von der Achse A der Ausgangstrommel, wobei
dieser Abstand D mindestens etwa 70 Prozent des Radius R der Ausgangstrommel beträgt. Anders
gesagt und wie aus der Untersuchung der vorteilhaft kompakten mechanischen
Anordnung gemäß 3 hervorgeht,
ist die Achse S so nahe an der Gießebene P wie vernünftigerweise möglich positioniert,
während
der notwendigen physischen Größe eines
Lenkhebels 116 (der ein zweiarmiger Hebel ist) Rechnung
getragen ist, der die bewegliche Kalotte 60 und den Stift 62 trägt und bewegt.
In der neutralen Lenkposition gemäß 3 (und auch
in 7B) sind alle drei Achsen, d. h. die Lenkachse
S, die Achse T eines festen Drehpunkts 118 für den Lenkhebel 116 und
die Achse V einer Drehverbindung 114 zwischen dem Lenkhebel 116 und
einer Kolbenstange 112 eines Lenkbetätigungszylinders 108,
in einer Ebene S-T-V ausgerichtet, die parallel zur Gießebene P
ist, d. h. nur einen kleinen gleichmäßigen Abstand d von der Ebene
P hat, wobei der Abstand d gleich oder kleiner als etwa 30 Prozent
des Ausgangstrommelradius R ist.
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Eine
Rechtwinkligkeitswelle oder ein gewisser Ersatz dafür ist an
erster Stelle notwendig, um Fehlausrichtung einer Spanntrommel während des Transports
der gesamten Trommel 22 stromabwärts zum Ausgangsende in die
Position zu verhindern, in der sie ein Gießband 14 unter Spannung
setzt. Wie zuvor erläutert
wurde, wird die Trommel 22 durch zwei Zylinder oder Kraftaktoren
bewegt, einer an jedem Ende der Trommel, die die Spannkräfte auf
die Bänder
ausüben.
Würde ein
Ende einer Ausgangstrommel weit vor das andere Ende stromabwärts bewegt,
könnte
es zu Blockierung oder Störung
zwischen der Trommel und Maschinenteilen kommen, die nahe den Trommelenden
liegen.
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In
der ZUSAMMENFASSUNG wurde darauf verwiesen, daß die "Rechtwinkligkeitswelle" aus den Ausgangstrommeln 18 und 22 vorteilhaft
entfällt.
Mit Bezug auf 4 ist zu beachten, daß die Ausgangstrommel 22 darstellungsgemäß hohl und
leer ist. Beide Enden dieses Hohlzylinders 22 sind durch
starre kegelstumpfförmige
Lagerschilde 73 verschlossen, die an die Trommel 22 geschweißt sind,
wobei die Zapfen 63 und 64 mit diesen Lagerschilden 73 starr einstückig sind.
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Um
die zuvor beschriebene unerwünschte übermäßige Stromabwärtsbewegung
eines Trommelendes relativ zum anderen Trommelende zu verhindern,
sieht die Erfindung andere Einrichtungen zum Koordinieren der Spannbewegung
des Paars Spannzylinder 46, 48 vor, die auf innen-
und außenliegenden
Seiten jedes Wagens U und L arbeiten. Festgestellt wurde, daß es möglich und überaus vorteilhaft ist,
eine torsionssteife mechanische Rechtwinkligkeitsröhre oder
-welle des Stands der Technik zu beseitigen, indem die Bewegung
von Spannzylindern 46, 48 elektrisch angewiesen
und gesteuert wird, wodurch auch die Bewegungen der innen- und außenliegenden
Enden (Zapfen) 63, 64 der Ausgangstrommeln 22, 18 angewiesen
und gesteuert werden.
-
Hydraulische
Flüssigkeitsströmung und Druck
zum Spannen der Zylinder 46 und 48 wird so elektrisch
gesteuert, daß die
Zylinder an beiden Ausgangstrommelenden 63 und 64 gleichmäßig ausgefahren
werden. Der Flüssigkeitsdruck
innerhalb jedes Zylinders 46, 48 ist proportional
zur Kraft, die durch den jeweiligen Zylinder ausgeübt wird.
Dieser Druck innerhalb jedes Zylinders wird durch einen geeigneten
Wandler gemessen, der in der Steuertechnik hydraulischer Zylinder
und Kolben bekannt ist. Das resultierende elektrische Druckmeßsignal
wird zu einer (nicht gezeigten) elektrischen Steuerung gesendet.
-
Um
die Stromabwärtsposition
(Ebene X-X) des außenliegenden
(3) und innenliegenden (4) Trommelendes 64 und 63 zu
bestimmen, sind Glieder 68 vorhanden (nur eins ist in 3 zu sehen),
die bei 70 an den jeweiligen beweglichen Gehäusen 54 und 56 drehbar
befestigt sind. Jedes Glied 68 ist bei 71 an einem
Arm 72 eines Positionserfassungspotentiometers 74 drehbar
befestigt. Dadurch mißt
jeder Sensor 74 das Ausfahren seiner zugeordneten Hydraulikzylinder-Kraftaktoren 46, 48 und
sendet ein Positionssignal zur elektrischen Steuerung. Diese elektrische
Steuerung ist eine programmierbare Logiksteuerung, die mit Software
betrieben wird, die ein Proportional-Integral-Differential-Programm nutzt.
Diese Steuerung reagiert auf die jeweiligen Signale für Flüssigkeits druck
und Positionierung der Trommelenden in der Ebene X-X. Die Einzelheiten solcher
Proportional-Integral-Differential-Programme sind dem Fachmann der Technik
von Prozeßsteuerungen
bekannt. In der veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung ist
ein hubgesteuertes Magnetventil vorhanden, das in Tom Frankenfields
Buch, Using Industrial Hydraulics, zweite Ausgabe (veröffentlicht
1984 von der Zeitschrift Hydraulics & Pneumatics, Cleveland, Ohio 44114),
Seite 52 beschrieben ist.
-
Kegelstumpfförmige Bänder sind
ein Problem bei der Gestaltung von Spannmechanismen. Kegelstumpfformen
von Gießbändern treten
trotz angemessener Vorkehrungen bei Herstellung der Bänder auf,
die solche nicht zylindrischen Formen verhindern sollen. Bei der
bekannten Gestaltung von Doppelband-Gießmaschinen
von Hazelett wurde angenommen, daß eine Ausgangstrommel 22 oder 18,
die zum Spannen eines umlaufenden Gießbands verwendet wird, stets
eingespannt sein sollte, um rechtwinklig zum Wagen zu bleiben, und
daß eine
geeignete Funktion darin bestünde,
das Band 14, 12 zu zwingen, sich in der Form durch Änderung
von der Kegelstumpf- zur Zylinderform anzupassen, was durch die
Dominanz erforderlich ist, die durch die akkurate Steifigkeit der
spannungsausübenden
Ausgangstrommel ausgeübt
wird. Man ging davon aus, daß diese
Theorie, ein kegelstumpfförmiges
Band zu zwingen, sich in eine zylindrische Form zu strecken, vernünftig und
geeignet war, da unter einigen früheren Betriebsbedingungen ein
Band fortlaufend schrittweise um einen sehr geringen Betrag mit
jedem aufeinanderfolgenden Umlauf gestreckt wurde, wodurch das gestreckte
Band in zylindrische Formanpassung und Genauigkeit gebracht wurde.
In letzter Zeit änderten
sich aber die Ansichten zum schrittweisen Bandstrecken, das im Verlauf
von Gießvorgängen auftritt.
Nunmehr wird davon ausgegangen, daß es in der Praxis besser ist,
eine Maschine 10 so zu betreiben, daß die Bandstreckung allgemein
nicht während
des Stranggießbetriebs
erfolgt.
-
In 8,
einer Draufsicht, ist die Ausgangstrommel 22 in rechtwinkliger
Positionierung zum Unterwagen gezeigt. Ein auf der Trommel 22 gezeigtes Band 14' ist selbst
nicht rechtwinklig (nicht zylindrisch); seine Kegelstumpfform (Konizität oder Rechtwinkligkeitsfehler)
ist als Spalt 80 dargestellt, der hier zur Erläuterung
stark übertrieben
gezeigt ist. Längsspannung
im Bandrand nahe dem Trommelende 82 würde fehlen oder wäre suboptimal,
während
Spannung im Bandrand nahe dem entgegengesetzten Trommelende 84 dadurch
stärker
als optimal wäre. Möglicherweise
würde die
Spannung im Bandrand nahe dem Ende 84 so weit das Optimum übersteigen,
daß das
Band 14' auch
dann beschädigt
würde, wenn
die Spannung allmählich
zunähme.
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Aus überraschenden
jüngeren
Beobachtungen geht hervor, daß die
bessere Praxis darin besteht, die Maschine dem Band anzupassen.
Mit der bereits beschriebenen Hardware und allgemeinen Steuerstrategie
kann ein geeignetes Programm zu einem Betrieb jeder Ausgangstrommel
22 und
18 führen, der
darauf hinausläuft,
eine "virtuelle
Rechtwinkligkeitswelle" bereitzustellen,
die auf jede Weise wie jede massive mechanische Rechtwinkligkeitswelle arbeiten
kann, wenngleich eine virtuelle Rechtwinkligkeitswelle mehr Funktionen
vorteilhaft erfüllen kann,
die mit einer massiven mechanischen Rechtwinkligkeitswelle nicht
möglich
wären.
Geeignete Software führt
zu einem beliebigen von fünf
Betriebsmodi, von denen zwei hier relevant sind. Um alle fünf aufzulisten:
(1) Die virtuelle Rechtwinkligkeitswelle kann sich gemäß der vorstehenden
Beschreibung als völlig
steif präsentieren.
(2) In diesem Zustand der Rechtwinkligkeit zum Wagen kann eine Ausgangstrommel
verwendet werden, das Nivellieren oder Konditionieren eines Gießbands auf
dem Wagen selbst zu ermöglichen.
Ein solches Nivellieren oder Konditionieren eines Bands erfordert
den Gebrauch zusätzlicher
Technik, d. h. eines Satzes von Bandrollen mit kleinem Durchmesser
gemäß der
US-A-4921037 (Bergeron,
Wood und Hazelett), die hierin durch Verweis eingefügt und demselben
Rechtsnachfolger wie die vorliegende Erfindung übertragen ist.
-
Wiederum
kann sich (3) die virtuelle Rechtwinkligkeitswelle ohne "Torsionssteifigkeit" präsentieren,
um einem krummen oder kegelstumpfförmigen Band Rechnung zu tragen,
bei dem ein Rand des Bands länger
als der andere ist. Sie erreicht diese Anpassung an eine nicht zylindrische
Bandform durch Ausüben
von gleichmäßigem Druck
zu beiden Rändern
des Bands. Alternativ kann (4) eine virtuelle Rechtwinkligkeitswelle
so eingestellt sein, daß sie eine
beliebige Torsionssteifigkeit zwischen null und praktisch unendlich
hat, um kegelstumpfförmigen Bändern am
besten Rechnung zu tragen, wenn Lenkprobleme ebenfalls berücksichtigt
werden. Schließlich
kann (5) der inhärente
Ausgangszustand einer Winkelausrichtung von null der virtuellen
Torsionswelle tatsächlich
auch etwas "schiefwinklig" sein, um etwaige
kleine Bearbeitungsfehler in der Länge der gesamten Wagenanordnung
U oder L der Gießmaschine 10 zu
kompensieren, z. B. zwischen den innen- und außenliegenden Seiten der jeweiligen
Wagen.
-
Um
zum o. g. Modus (3) zurückzukehren,
ist eine Anfangsbandverformung oder anfängliche Kegelstumpfform des
Bands in 8 übertrieben dargestellt. Dabei
handelt es sich um geringfügig
voneinander abweichende Längen
der beiden Ränder,
zu denen es bei der Bandherstellung ungewollt gekommen sein kann.
Eine solche Kegelstumpfform stellt einen unerwünschten Betriebszustand dar,
da der leicht gespannte Rand 86 möglicherweise nicht genug Spannung
hat, um seine Ebenheit bei der starken Gießwärme beizubehalten, während der
stärker gespannte
Rand 88 zu stark gespannt, über seine Streckgrenze hinaus
gestreckt sein und seine Ebenheit verlieren kann. Probleme kann
es auch beim Lenken des Bands geben, d. h. beim Verhindern des Seitwärtsabdriftens,
wenn das Band um die beiden Trommeln auf seinem Wagen umläuft.
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Um
diesen Problemen zu begegnen, kompensiert die Anwendung für den Spannungsanpassungsmodus
((3) oben) geringfügige
Fehler der Relativlängen
der beiden Kanten eines Gießbands.
Das heißt,
in seiner einfachsten Form verleiht dieser Modus dem Band eine gleichmäßige Kraft über ein
breites Gießband,
obwohl das Band etwas kegelstumpfförmig sein kann, wodurch eine
seiner Kanten 86 etwas länger als die andere 88 ist,
statt "zylindrisch" zu sein.
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Angenommen
sei, daß zu
Beginn des Spannens eines Gießbands 14' der innenliegende
Zylinder 46' eine
kräftige
Berührung
zuerst am Punkt 88 in 8 verursacht.
(Um sich an die tatsächliche
Bandform anzupassen, kann der außenliegende Spannzylinder 48' weiter ausfahren
als der innenliegende Zylinder 46', so daß der außenliegende Zylinder das Band
am Punkt 86 von 9 einholt, bis eine gleichmäßige vorbestimmte
Kraft auf das Band durch beide Zylinder 46' und 48' gleichermaßen ausgeübt wird, was zu relativ gleicher
Spannung über
ein Band führt. Jetzt
ist die Achse der Ausgangstrommel 22 um den eingekreisten
Bereich 90 in einem Winkel ϕ (stark übertrieben
gezeigt) zur Längsabmessung
des Wagens gedreht. Die resultierende Spannungsgleichheit unterscheidet
sich vom Stand der Technik insofern, daß festgestellt wurde, daß kleinen
Fertigungsfehlern der Gießbänder auf
diese Weise erfolgreich Rechnung getragen wird, während keine
anderen Probleme eingeführt
werden. Das heißt,
statt den Wagen ein Band dominieren zu lassen, kann ein Band den Betrieb
des Wagens zumindest teilweise dominieren.
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Wie
im Modus (4) oben erwähnt
wurde, kann eine virtuelle Rechtwinkligkeitswelle so eingestellt sein,
daß sie
jede wirksame Torsionssteifigkeit zwischen null und praktisch unendlich
hat. Innerhalb dieses breiten Steuerbereichs von Anpassung bis hin
zu extremer Steifigkeit wird ein Kompromiß erzielt zwischen voll angepaßter Bandspannung
und der Nullanpassung, die eine starr rechtwinklig ausgerichtete Trommel
hat. Mitunter ist dieser breite Steuerbereich beim ordnungsgemäßen Lenken
eines unregelmäßigen Gießbands von
Nutzen.
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Mit
einer virtuellen Rechtwinkligkeitswelle werden die Zweiachsen-Robotermechanismen
gesteuert, um zu bewirken, daß die
Trommel so wirkt, als wäre
sie durch eine starre mechanische Rechtwinkligkeitswelle eingespannt,
wodurch die Längsbewegungen
beider Enden der Trommel synchronisiert werden, was die Ausübung von
Spannung auf ein zylindrisches Gießband reguliert. Dieser Steuermodus ermöglicht auch
das Nivellieren eines Bands auf der Gießmaschine selbst mit größerer effektiver
Steifigkeit als normalerweise bei einer mechanischen Rechtwinkligkeitsröhre oder
-welle verfügbar
wäre. Als
Variante kann die Steifigkeit elektrisch "erweicht" oder wieder auf null gestellt oder
beseitigt werden, um kleinen Fehlern bei der Bandherstellung Rechnung
zu tragen. Wiederum kann auch ein kleiner Fehler der Längeneinbaumaße eines
Gießwagens durch
elektrische Einstellung wirksam behoben werden, die die teilelektrische
virtuelle Rechtwinkligkeitswelle effektiv unelastisch "verdreht".
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Das
bekannte Wipp-Bandlenken durch Querkippen (6A, 6B, 6C)
ist das Lenken durch Kippen einer Trommelkippachse 92 in
einem Kreis über
einen Winkel θ um
einen Mitteldurchmesser in einer Ebene Y-Y, die senkrecht zur Gießebene P
ist. Die Ebene Y-Y ist auch senkrecht zur Ebene X-X in 1.
Bei diesem Kipplenken des Stands der Technik liegt die Ausgangstrommel 22,
die in ihrer neutralen Lenkposition in 6B gezeigt
ist, in einer wesentlichen Entfernung von der Gießebene P
mit einem Abstand 94.
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Aufgrund
dieses wesentlichen bekannten Neutralpositionsabstands 94 der
Ausgangstrommel von der Gießebene
P weicht ein Abschnitt des Bands nahe dem Ausgang immer wesentlich
von der Gießebene
ab, wodurch eine neu gegossene Bramme ihrer Abstützung in kritischen Momenten
beraubt wurde, während
sich ein Stromabwärtsabschnitt
dieser neu gegossenen Bramme entlang dem Gießbereich zum Ausgangsende D
der Gießmaschine
bewegt, was zuvor erwähnt
wurde.
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Gezeigt
sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen für das bekannte Querneigungslenken in
verschiedenen Gießmaschinenkonfigurationen
in den
US-A-3036348 ,
3123874 ,
3142873 ,
3167830 ,
3228072 ,
3310849 ,
3878883 ,
3949805 und
3963068 , die alle dem gleichen Rechtsnachfolger wie
die vorliegende Erfindung übertragen
wurden. Der jüngste
Stand der Technik ist in
6A,
6B und
6C schematisch
dargestellt.
-
Eine
Pumpenschwengel-Kipplenkung eines früheren Stands der Technik ist
in 6D, 6E und 6F gezeigt.
Erreicht wird dieses Pumpenschwengel-Kipplenken durch Kippen einer
Trommeldrehachse A um einen Winkel θ, indem diese Trommelachse
um eine Lenkachse 96 in einem Kreis gedreht wird, die an
einem Ende der Ausgangstrommel liegt. Dieses Kippen erfolgte in
einer Ebene Y-Y, die senkrecht zur Gießebene P und auch senkrecht
zur Ebene X-X ist, was aus 1 verständlich wird.
-
In
der neutralen Lenkposition der Pumpenschwengellenkung hat die Ausgangstrommel
gemäß 6E eine
größere Entfernung 98 von
der Gießebene
als der Abstand 94 (6B), der
beim Wipplenken auftrat. Wie aus 6E hervorgeht,
wich folglich ein Abschnitt des Bands nahe dem Ausgang stets erheblich
stärker
von der Gießebene
als in 6B ab, wodurch ein Stromabwärtsabschnitt
einer neu gegossenen Bramme, die sich entlang dem Gießhohlraum
zum Ausgangsende D der Gießmaschine
bewegte, viel weniger abgestützt
wurde.
-
Wichtig
ist anzumerken, daß beim Wipp-Kipplenken
(6A, 6B und 6C) die Lenkdrehachse 92 in
ihrer Lage am Wagen feststehend bleibt. Ähnlich bleibt beim Pumpenschwengel-Kipplenken
(6D, 6E und 6F) die Lenkdrehachse 96 in
ihrer Lage am Wagen feststehend.
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Die "Schreit-Kipp"-Lenkung gemäß 7A, 7B und 7C ist
eine Verbesserung gegenüber
der "Wipp-Kipp"-Lenkung (6A, 6B und 6C)
oder Pumpenschwengel-Kipplenkung (6D, 6E und 6F).
Betrachten läßt sich das
Schreit-Kipplenken analog zum menschlichen Gehen. Diese Analogie
zum "Gehen" entspricht visuell
nicht ganz 7A, 7B und 7C,
da die Gießebene
P in diesen Darstellungen über
der Trommel 22 gezeigt ist. Dreht man aber 7A, 7B und 7C auf
den Kopf, wird die Charakterisierung als Analogie zum Gehen visuell
deutlich. Im folgenden beziehen sich "rechts" und "links" auf 7A, 7B und 7C,
die auf den Kopf gedreht sind.
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Um
mit der Analogie fortzufahren, steht z. B. der linke Fuß auf der
Bodenebene P (wie in 7A), während der rechte Fuß vom Boden
wegbewegt ist. In 7A wird das Band 14 zur
innenliegenden Seite des Wagens gelenkt. Zur neutralen Lenkung kehrt dann
der rechte Fuß kurz
auf den Boden zurück
(wie in 7B). In 7C ist
der linke Fuß angehoben, während der
rechte Fuß auf
dem Boden bleibt. In 7C wird das Band zur außenliegenden
Seite des Wagens gelenkt. Wenn eine Person geht, sind zu keiner
Zeit beide Füße vom Boden
abgehoben. Ähnlich gibt
es beim Schreit-Kipplenken keinerlei Zeitpunkt, zu dem beide Enden
einer Lenk- und Spanntrommel von der Gießebene P entfernt sind. Anders
gesagt liegt mindestens ein Ende der Ausgangstrommel stets in der
Nähe der
Gießebene
P.
-
Übertrieben
und vereinfacht zeigen 7A, 7B und 7C die
beachtenswerten Lenkpositionen in einem Zyklus der Schreitmoduslenkung.
In diesen Darstellungen ist die Unterwa gen-Spanntrommel 22 im
Blick stromaufwärts
vom Abgabeende D der Gießmaschine 10 gezeigt.
Ein "Fuß", d. h. ein Ende 82 oder 84 der
Spanntrommel 22, ist stets "aufgesetzt (unten)". Das heißt, zu keinem Zeitpunkt befindet
sich nicht mindestens ein Ende 82 oder 84 nahe
der Gießebene
P.
-
7B zeigt
die neutrale Schreit-Kipposition. Beide Enden der unteren Ausgangstrommel 22 ruhen
vorteilhaft nahe der Gießebene
P im Gegensatz zum Abstand 94 (6B) oder 98 (6E)
im Stand der Technik. In 7A liegt
die Lenkdrehachse 100 in einem Kreis benachbart zur Gießebene P am
innenliegenden Ende 84 der Ausgangstrommel 22,
während
diese Trommel in der dort dargestellten Richtung gekippt ist, um
ein umlaufendes Band 14 zur innenliegenden Seite des Wagens
zu lenken. Beim Lenken zur außenliegenden
Seite gemäß 7C ist
die Lenkdrehachse 102 in einem Kreis vollständig zum
entgegengesetzten Ende der Trommel verschoben, so daß diese
Lenkdrehachse 102 jetzt am außenliegenden Ende 82 der
Trommel 22 liegt, während
die Trommel in der Richtung gemäß 7C gekippt
ist. Der große
Nutzen, den man gemäß 7A, 7B und 7C erreicht,
besteht darin, daß ein
Ausgangsabschnitt des Gießbands 14 von
der Gießebene
P nur minimal getrennt ist.
-
Mit
erneutem Bezug auf 2, 3, 4 und 5 sind
die innenliegenden und außenliegenden
Lenkzylinder 106 und 108 (in 3 ist
nur 108 gezeigt) durch einen Drehpunkt 110 am
Wagenrahmen 21 verankert. Diese Lenkzylinder 106, 108 haben
Kolbenstangen 112, die bei 114 mit Hebeln 116 drehbar
verbunden sind, die zweiarmige Hebel sind. Das heißt, ein
Hebel 116 dreht um einen Drehstift 118, der im
Unterwagenrahmen 21 feststehend ist. Das andere Ende des
Lenkhebels 116 trägt
eine Kalotte 60. Durch Betätigung des Lenkzylinders 108 wird
somit dessen Kolbenstange 112 aus- oder eingefahren, wodurch
der Lenkhebel 116 um seinen festen Drehpunkt 118 schwenkt.
Ein Spiel für
diese Schwenklenkbewegung des Hebels 116 ist bei 119 vorgesehen.
Das Ausfahren der Kolbenstange 112 bewegt die Kalotte 60 und
bewegt dadurch die Lenkdrehachse S nach unten in 3 weg
von der Gießebene
und umgekehrt, wenn die Kolbenstange 112 eingefahren wird.
Die Auf- und Abbewegung der Kalotte 60 hebt oder senkt
das bewegliche Lagergehäuse 54 oder
sein innenliegendes Äquivalent
(nicht gezeigt). Über
Kegelrollenlager 58 (4 und 5) wird
der eine oder andere Zapfen 63 oder 64 der Ausgangstrommel
entsprechend angehoben oder abgesenkt, um für die Schreit-Kipplenkwirkung
(7A, 7B und 7C) auf
ein umlaufendes Gießband 14 zu
sorgen.
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Die
hier beschriebene Schreit-Kippbandlenkung sorgt für eine zusätzliche
vorteilhafte Wirkung, d. h. für
einen relativ ungestörten
Gießbereich,
da es zu Störung
infolge einer Querkomponente des Kipplenkvorgangs kommen könnte. Im
Stand der Technik gemäß 6A bis 6F verursachte
der Kipplenkvorgang allgemein eine erhebliche Rechts-Links-Bewegung
in der X-Ebene wie bei 14'' und somit eine
gewisse Störung
des Gießbands
in der Ebene P, wo es die Lenktrommel bei 14'' berührte.
-
Das
Problem wird beim Schreit-Kipplenken gemäß der vorstehenden exemplarischen
Darstellung hauptsächlich
gelöst,
wobei das Gießband
dort, wo es in der Gießebene
P nahe einer Ausgangstrommel bei 14''' liegt (3, 7A, 7B und 7C),
während
des Bandlenkvorgangs vorteilhaft kaum quer verschoben wird, d. h.
kaum nach rechts oder links in der X-Ebene. Dieses Ergebnis folgt
aus der Tatsache, daß eine
Ausgangstrommel 22 oder 18 in der Erfindung an
keiner Stelle entlang der Achse A quer eingespannt ist, sondern
statt dessen ihre schwimmenden Lagergehäuse 54, 56 durch
die Kalotte 60 eingespannt sind, die innerhalb des Lenkglieds 116 erfaßt ist,
das seinerseits am massiv befestigten Drehstift 118 im
Wagenrahmen 21 quer erfaßt ist. Somit liegt der Drehpunkt
zum Kippen in der Ebene Y (3, 7A bis 7C)
an der Kalotte 60, die den relativ geringen Abstand d von
der Gießebene
P und nicht den größeren Abstand
R hat, der bis zur Achse A reicht, wobei dieser größere Abstand zu
erheblicher seitlicher störender
Bandbewegung am Punkt 14''' beim Lenken führen würde. Daher kann die Kippwirkung
einer Ausgangstrommel beim Lenken des Gießbands das Band nur minimal
seitwärts
am Punkt 14''' bewegen, wo das Band in der Ebene
P nahe der Trommel liegt. Damit wird eine Situation verhindert,
in der sich ansonsten schädliche Diagonalspannungen
aufbauen und somit Verformung und Riffelung des Bands im Gießbereich
beim Betrieb des Lenkmechanismus entwickeln würden. Das Band bleibt in besserem
Kon takt mit dem Gießprodukt,
was die Gießgeschwindigkeit
und die Qualität
des Gießprodukts
verbessert.
-
Bandpositionssensoren
gemäß der Beschreibung
in der
US-A-4940076 (Desautels
und Kaiser) messen das seitliche Abdriften eines umlaufenden Bands
14 und
erzeugen ein elektrisches Signal, das zur Steuerung geführt wird.
Positionserfassungspotentiometer
120, die an feststehenden
Teilen
122 im Wagen angeordnet sind und eine elektrische
Zuleitung
124 haben, messen die Auf- und Abwärtsposition
des angetriebenen Endes jedes Lenkhebels
116. Diese Informationen
werden zu derselben elektrischen Steuereinheit gesendet, die die
zuvor diskutierte Steuerung der Bandspannung handhabt; diese programmierbare
Logiksteuerung wird mit Software betrieben, die Proportional-Integral-Differential-Programme
verwendet. Dem Fachmann in der Prozeßleittechnik sind diese Programme
bekannt.
-
Ein
Computerinformationsprogramm ermöglicht
Anzeige, Überwachung
und Einstellung der hier erwähnten
Größen, während es
zugleich ein Datenerfassungssystem zur Abstimmung, Fehlersuche und
Wartung nicht nur der Spannung und Lenkung, sondern aller Parameter
bereitstellt, die beim Betreiben der Gießmaschine und ihrer zugehörigen Technik
betroffen sind.
-
Die
leichte Lenkwirkung, für
die das Schrägstellen
einer Spanntrommel in einer Ebene parallel zur Gießebene sorgt,
wurde als koplanare Schräglenkung
bezeichnet. Beschrieben und beansprucht ist sie in der
US-A-4901785 (Dykes, Daniel
und Wood). Bei Bedarf kann sie vorteilhaft in Kombination mit der
Schreit-Kipplenkung mit geeigneter Koordination durch die elektrische
Steuereinheit zum Einsatz kommen.
-
Gemäß dem Bewegungsvektor
M in 1 und 3, der vom außenliegenden
Ende der Achse A der Ausgangstrommel 22 ausgeht, bewegt
zusammengefaßt
die gezeigte und beschriebene Vorrichtung unabhängig entgegengesetzte Enden
einer Ausgangstrommel mit jeweiligen Bewegungsvektoren M (in 1 und 3 ist
nur der außenliegende Vektor
M gezeigt), wobei jeder Vektor M eine Bewegungskomponente haben
kann, die zu einer Ebene X-X (1) ausgerichtet
ist, die parallel zur Gießebene
ist, und wobei jeder Vektor M eine Bewegungskomponente haben kann,
die zu einer Ebene Y-Y (1) ausgerichtet ist, die senk recht
zur Gießebene
ist, und wobei die zur Ebene X-X ausgerichtete Bewegungskomponente
zwischen null und der Länge
des Vektors M variieren kann und wobei die zur Ebene Y-Y ausgerichtete
Bewegungskomponente zwischen null und der Länge des Vektors M variieren kann.
Vorhanden ist außerdem
ein Bewegungsvektor M (nicht gezeigt), der vom innenliegenden Ende
der Achse A dieser Ausgangstrommel 22 ausgeht. Verständlich ist,
daß die
beschriebene Vorrichtung entgegengesetzte Enden der oberen Ausgangstrommel 18 mit
jeweiligen Bewegungsvektoren ähnlich
wie die unabhängig
bewegt, die bereits für
das außen-
und innenliegende Ende der unteren Ausgangstrommel 22 beschrieben
wurden.
-
Obwohl
eine spezifische derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hierin
näher offenbart
wurde, sollte klar sein, daß dieses
Beispiel für die
Erfindung zur Veranschaulichung beschrieben wurde. Diese Offenbarung
ist nicht als Einschränkung
des Schutzumfangs der Erfindung zu interpretieren, da die beschriebenen
Verfahren und Vorrichtungen vom Fachmann in der Stranggießtechnik
von Metallen in Einzelheiten abgewandelt werden können, um
diese Verfahren so anzupassen, daß sie in speziellen Gießmaschinen
oder -situationen von Nutzen sind, ohne vom Schutzumfang der nachfolgenden
Ansprüche
abzuweichen. Zum Beispiel betraf die vorstehende Diskussion eine
Doppelband-Gießmaschine,
wogegen die Erfindung auch in Einfachband-Gießmaschinen ausgeführt sein
kann, die einen relativ flachen Gießbereich haben.
-
- 10
- Doppelband-Gießmaschine
- 12
- Gießband (oben)
- 14
- Gießband (unten)
- 16
- Eingangstrommel
(oben)
- 18
- Ausgangstrommel
(oben)
- 19
- Oberwagenrahmen
- 20
- Eingangstrommel
(unten)
- 21
- Unterwagenrahmen
- 22
- Ausgangstrommel
(unten)
- 23
- Maschinensockel
- 24
- Maschinenrahmen
- 25
- obere
Antriebswelle
- 27
- untere
Antriebswelle
- 28
- Kantendämme (kettenartig
auf einem Metallband gespannte Blöcke)
- 29
- mechanisch
synchronisierter Antrieb
- 44
- Anlenkung
der Spannzylinder 46, 48
- 46
- Spannzylinder
(innenliegend)
- 47
- Kolbenstange
- 48
- Spannzylinder
(außenliegend)
- 49
- Kolbenstange
- 50
- erste
Kalotte
- 52
- Stift
der ersten Kalotte
- 54
- bewegliches
Gehäuse, "schwimmend" (außenliegend)
- 56
- bewegliches
Gehäuse, "schwimmend" (innenliegend)
- 58
- Kegelrollenlager
- 60
- zweite
Kalotte
- 62
- Stift
der zweiten Kalotte
- 63
- innenliegender
Zapfen
- 64
- außenliegender
Zapfen
- 65
- Nuten
- 66
- Dichtungsdeckel
für Kegelrollenlager
- 67
- Kreuzgelenk
- 68
- Glied
- 70
- Drehverbindung
des Glieds 68 mit dem beweglichen Gehäuse 54
- 71
- Drehverbindung
des Glieds mit dem beweglichen Arm 72
- 72
- beweglicher
Arm
- 73
- Lagerschilde
(4)
- 74
- Positionssensor
- 80
- Spalt
(8)
- 82
- Ausgangstrommelende
(außenliegend)
- 84
- Ausgangstrommelende
(innenliegend)
- 86
- leicht
gespannter Rand
- 88
- stark
gespannter Rand
- 90
- eingekreister
Bereich (9)
- 92
- mittlere
Lenkachse
- 94
- Abstand
- 96
- ein
Ende
- 98
- größerer Abstand
- 100
- Drehachse
(7A)
- 102
- Drehachse
(7C)
- 106
- innenliegender
Lenkzylinder
- 108
- außenliegender
Lenkzylinder
- 110
- Verankerungsdrehpunkt
- 112
- Kolbenstange
- 114
- Drehverbindung
- 116
- zweiarmiger
Lenkhebel
- 118
- Verankerungsdrehpunkt
- 119
- Spiel
- 120
- Positionssensor
- 122
- feststehende
Anordnung für
Sensor 120
- 124
- elektrische
Zuleitung
- P
- Produkt;
bezeichnet auch Gießebene
- S
- Achse
der zweiten Kalotte 60
- A
- Achse
der Ausgangstrommel 22
- T
- feststehende
Drehachse des Stifts 118
- V
- Drehachse
des Pleuelgabelstifts 114
- M
- beweglicher
Gießformbereich
- E
- Eingang
zum beweglichen Gießformbereich M
- D
- Abgabe
(Ausgang) aus dem beweglichen Gießformbereich M
- X-X
- Ebene
- Y-Y
- Ebene