EP0914888B1 - Stranggiesskokille - Google Patents

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EP0914888B1
EP0914888B1 EP98120153A EP98120153A EP0914888B1 EP 0914888 B1 EP0914888 B1 EP 0914888B1 EP 98120153 A EP98120153 A EP 98120153A EP 98120153 A EP98120153 A EP 98120153A EP 0914888 B1 EP0914888 B1 EP 0914888B1
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EP
European Patent Office
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hydraulic cylinder
continuous casting
casting mould
narrow side
hydraulic
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EP98120153A
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English (en)
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EP0914888A1 (de
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Heinrich Dipl.-Ing. Scholz
Klaus-Peter Dipl.-Ing. Eberwein
Axel Dipl.-Ing. Weyer
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/05—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds into moulds having adjustable walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/168—Controlling or regulating processes or operations for adjusting the mould size or mould taper

Definitions

  • the present invention relates to a continuous casting mold with two opposite one another Narrow sides and two opposite sides, the narrow sides overlapping long sides, at least one of the narrow sides movable to or away from the other side of the Schmais by an adjusting member is and wherein the adjusting member as two independently operable Hydraulic cylinder units with one cylinder and one relative to the cylinder piston is formed in an adjustment direction.
  • Such a mold is e.g. known from EP 0 613 743 A1. With this mold the narrow side is driven by an electromotive spindle and a Gear adjusted, the inclination angle of the Narrow side can be adjusted.
  • the continuous casting mold of the prior art is not quite optimal in this respect, than several between the electric motor drive and the narrow side mechanical elements are arranged. On the one hand, this causes higher costs, on the other hand, increased maintenance requirements. In addition, the setting accuracy the mold narrow side by the sum of the games of the intermediate one Units (couplings, gears, etc.) limited.
  • a casting device is known from JP-A-59 174 251, in which a Narrow side of the mold via hydraulic cylinder units with one cylinder each is adjustable relative to this adjustable piston.
  • the object of the present invention is therefore a continuous casting mold to be available in which a higher setting accuracy can be achieved is.
  • the hydraulic cylinder units have pressure sensors for detecting the hydraulic pressures prevailing in the hydraulic cylinder units are assigned to the hydraulic cylinder units linear displacement are assigned to detect the position of the pistons relative to the cylinders, that signals from linear position sensors, signals from pressure sensors and signals from a higher-level controller is fed to a position control loop, which a hydraulic pump an adjustment signal for actuating the hydraulic cylinder units supplies.
  • the couplings preferably have a coupling clearance below 0.3 mm, e.g. only 0.1 mm.
  • a small clutch play can be achieved that the couplings consist of two coupling halves each, that the hydraulic cylinder units and one coupling half is assigned to the narrow side, that the coupling halves are screwed together along a coupling surface are and that the dome surface of the adjusting device in a different from 90 ° Angle cuts.
  • the position of the narrow side cannot change automatically. If the sprags are also spring-loaded, the adjustment is Piston - or correspondingly the narrow side - only possible if the Clamping bodies are loosened by the hydraulic pressure. If the electrical fails The narrow side is therefore automatically supplied with energy or hydraulic fluid locked in their current position.
  • a continuous casting mold has two opposite one another Narrow sides 1 and two opposite one another Long sides 2 on.
  • the long sides 2 overlap the narrow sides 1.
  • both narrow sides 1 are through Adjustment elements 3 movable towards or away from each other. In principle, however, it is also sufficient if only one of the narrow sides is adjustable.
  • the adjusting member 3 is one Narrow side 1 of two independently operable two Hydraulic cylinder units 4.
  • Each hydraulic cylinder unit 4 has a cylinder 5 and a piston 6, which in the casting direction x seen are arranged one above the other.
  • the hydraulic cylinder units 4 are with the narrow side 1 over separable couplings 7 connected.
  • Each of the clutches 7 consists of two coupling halves 8, 9, one of which is on the narrow side 1 and the associated hydraulic cylinder unit 4 is assigned.
  • the coupling halves can be seen along a dome surface connected to each other, which is the adjustment direction y of the hydraulic cylinder unit 4 intersects at an angle ⁇ different from 90 °.
  • Dome surfaces 10 are preferably designed as screw connections.
  • the hydraulic cylinder units 4 are also spring-loaded clamping bodies 11 assigned. By means of this clamping body 11, the Pistons 6 are locked relative to the cylinders 5. The narrow side 1 can therefore not of when the clamp body 11 is actuated adjust yourself. Due to the spring loading of the clamp body 11 lock the clamp body 11 automatically when the electrical Power supply to the hydraulic cylinder units 4 fails or if e.g. due to a defective hose the hydraulic pressure suddenly falls off.
  • On the Hydraulic pressure can be determined, for example, as deformable is just cast strand, which is in the continuous casting mold located.
  • the pressures detected by the pressure sensors 12 are Position control loops 13 supplied as correction variables. As actual sizes these control loops 13 are the signals from linear position sensors 14 supplied, by means of which the position of the piston 6 relative to the cylinders 5 is detected. Linear position encoder for hydraulic cylinders are known per se, so that a detailed description of this Point is unnecessary.
  • the position control loops 13 are furthermore a setpoint is supplied to the higher-level controller. From the The position control loops determine the difference between the target size and the actual size 13 then taking into account the corresponding Hydraulic cylinder 4 prevailing pressure as a correction quantity Adjustment signal.
  • the adjustment signal is a hydraulic pump 15 supplied, by means of which the corresponding hydraulic cylinder unit 4 can be actuated.
  • the positions of the pistons 6 are relative by the linear displacement sensors 14 to their corresponding cylinders 5 detectable.
  • the relative Adjustment path of the piston 6 can thus directly through the linear position sensor 14 are detected.
  • To make this relative adjustment in an absolute To be able to convert the adjustment of the narrow side 1 is still a Reference point required.
  • To calibrate the position control for the narrow side becomes the narrow side 1 before continuous casting moved away from the other narrow side 1 until it stops at stops 16 abuts. These stops 16 represent the continuous casting mold fixed reference points. Taking into account the on reaching of the stops 16 pending signals of the linear encoder 14 can the signals subsequently transmitted by the linear position sensors 14 converted into an absolute adjustment path for the narrow side 1 become. The position control of the narrow side 1 can therefore on this Way be calibrated.
  • the position control loops 13 on the narrow side 1 also the detected pressures of the other position control circuit 13 of the Narrow side 1 fed. From the difference or the ratio of the Pressures to each other can then be detected whether the narrow side adjustment correct is. For example, if the ratio of the one in Fig. 2 upper pressure sensor 12 detected pressure by the in Fig. 1 lower pressure sensor 12 detected pressure between 1: 1 and 3: 1 there is no change in the angle of attack ⁇ . However, will If the ratio exceeds 3: 1, the angle of attack ⁇ is increased, until the ratio of pressures reaches 2: 1. Becomes conversely, the value falls below 1: 1, the angle of attack ⁇ reduced until the pressure ratio is 2: 1.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Actuator (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stranggießkokille mit zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten und zwei einander gegenüberliegenden, die Schmalseiten übergreifenden Längsseiten, wobei mindestens eine der Schmalseiten durch ein Verstellorgan auf die andere der Schmaiseiten zu bzw. von ihr weg bewegbar ist und wobei das Verstellorgan als zwei unabhängig voneinander betätigbare Hydraulikzylindereinheiten mit je einem Zylinder und einem relativ zum Zylinder in einer Verstellrichtung verstellbaren Kolben ausgebildet ist.
Eine derartige Kokille ist z.B. aus der EP 0 613 743 A1 bekannt. Bei dieser Kokille wird die Schmalseite über eine elektromotorisch angetriebene Spindel und ein Getriebe verstellt, wobei über eine lösbare Kupplung der Neigungswinkel der Schmalseite verstellt werden kann.
Die Stranggießkokille des Standes der Technik ist insofern noch nicht ganz optimal, als zwischen dem elektromotorischen Antrieb und der Schmalseite mehrere mechanische Elemente angeordnet sind. Dies verursacht zum einen höhere Kosten, zum anderen erhöhten Wartungsbedarf. Darüber hinaus ist die Einstellgenauigkeit der Kokillenschmalseite durch die Summe der Spiele der dazwischenliegenden Einheiten ( Kupplungen, Getriebe usw. ) begrenzt.
Aus der JP - A - 59 174 251 ist eine Gießeinrichtung bekannt, bei der eine Schmalseite der Kokille über Hydraulikzylindereinheiten mit je einem Zylinder und einem relativ zu diesem verstellbaren Kolben verstellbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Stranggießkokille zur Verfügung zu stellen, bei der eine höhere Einstellgenauigkeit erreichbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass den Hydraulikzylindereinheiten Drucksensoren zum Erfassen der in den Hydraulikzylindereinheiten herrschenden Hydraulikdrücke zugeordnet sind, dass den Hydraulikzylindereinheiten Linearweggeber zur Erfassung der Stellung der Kolben relativ zu den Zylindern zugeordnet sind, dass Signale von Linearweggeber, Signale von Drucksensoren und Signale von einer übergeordneten Steuerung einem Positionsregelkreis zugeführt werden, welcher einer Hydraulikpumpe ein Verstellsignal zur Betätigung der Hydraulikzylindereinheiten zuführt.
Wenn die Hydraulikzylindereinheiten und die Schmalseite über trennbare Kupplungen miteinander verbunden sind, können nach Bedarf einzelne Teile der Stranggießkokille, z.B. eine einzelne Schmalseite, ausgewechselt werden, ohne die gesamte Stranggießkokille austauschen zu müssen.
Die Kupplungen weisen vorzugsweise ein Kupplungsspiel unter 0,3 mm auf, z.B. nur 0,1 mm. Ein derart geringes Kupplungsspiel kann dadurch erreicht werden, dass die Kupplungen aus je zwei Kupplungshälften bestehen, dass den Hydraulikzylindereinheiten und der Schmalseite je eine Kupplungshälfte zugeordnet ist, dass die Kupplungshälften entlang einer Kuppelfläche miteinander verschraubt sind und dass die Kuppelfläche die Verstelleinrichtung in einem von 90° verschiedenen Winkel schneidet.
Wenn den Hydraulikzylindereinheiten Klemmkörper zum Arretieren der Kolben zugeordnet sind, kann sich die Lage der Schmalseite nicht von selbst verstellen. Wenn die Klemmkörper darüber hinaus federbelastet sind, ist eine Verstellung der Kolben - bzw. hiermit korrespondierend der Schmalseite - nur möglich, wenn die Klemmkörper durch den Hydraulikdruck gelöst sind. Bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung oder der Hydraulikflüssigkeit wird die Schmalseite daher automatisch in ihrer momentanen Position arretiert.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen
Figur 1
eine Stranggießkokille von oben und
Figur 2
eine Schmalseite mit Verstellorgan.
Gemäß Fig. 1 weist eine Stranggießkokille zwei einander gegenüberliegende Schmalseiten 1 sowie zwei einander gegenüberliegende Längsseiten 2 auf. Die Längsseiten 2 übergreifen dabei die Schmalseiten 1. Gemäß Ausführungsbeispiel sind beide Schmalseiten 1 durch Verstellorgane 3 aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar. Prinzipiell ist aber auch hinreichend, wenn nur eine der Schmalseiten verstellbar ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht das Verstellorgan 3 einer Schmalseite 1 aus zwei unabhängig voneinander betätigbaren zwei Hydraulikzylindereinheiten 4. Jede Hydraulikzylindereinheit 4 weist einen Zylinder 5 und einen Kolben 6 auf, die in Gießrichtung x gesehen übereinander angeordnet sind.
Die Hydraulikyzlindereinheiten 4 sind mit der Schmalseite 1 über trennbare Kupplungen 7 verbunden. Jede der Kupplungen 7 besteht aus je zwei Kupplungshälften 8, 9, von denen je eine der Schmalseite 1 und der zugehörigen Hydraulikyzlindereinheit 4 zugeordnet ist. Ersichtlich sind die Kupplungshälften entlang einer Kuppelfläche miteinander verbunden, welche die Verstellrichtung y der Hydraulikzylindereinheit 4 in einem von 90° verschiedenen Winkel α schneidet. Um die Kupplungen 7 trennbar zu halten, ist die Verbindung der Kuppelflächen 10 vorzugsweise als Verschraubung ausgebildet. Mit dieser obenstehend beschriebenen Ausbildung der Kupplungen 7 kann das Kupplungsspiel auf 0,1 mm reduziert werden.
Den Hydraulikzylindereinheiten 4 sind ferner federbelastete Klemmkörper 11 zugeordnet. Mittels dieser Klemmkörper 11 können die Kolben 6 relativ zu den Zylindern 5 arretiert werden. Die Schmalseite 1 kann sich daher bei betätigtem Klemmkörper 11 nicht von selbst verstellen. Aufgrund der Federbelastung der Klemmkörper 11 arretieren die Klemmkörper 11 selbsttätig, wenn die elektrische Energieversorgung der Hydraulikzylindereinheiten 4 ausfällt oder wenn z.B. aufgrund eines defekten Schlauches der Hydraulikdruck plötzlich abfällt.
Wie ferner aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind den Hydraulikzylindereinheiten 4 Drucksensoren 12 zum Erfassen der in den Hydraulikzylindereinheiten 4 herrschenden Hydraulikdrücke zugeordnet. Über den Hydraulikdruck kann bspw. ermittelt werden, wie verformbar ein gerade gegossener Strang ist, der sich in der Stranggießkokille befindet. Die durch die Drucksensoren 12 erfaßten Drücke werden Positionsregelkreisen 13 als Korrekturgrößen zugeführt. Als Istgrößen werden diesen Regelkreisen 13 die Signale von Linearweggebern 14 zugeführt, mittels derer die Stellung der Kolben 6 relativ zu den Zylindern 5 erfaßt wird. Linearweggeber für Hydraulikzylinder sind an sich bekannt, so daß eine eingehende Schilderung an dieser Stelle entbehrlich ist.
Den Positionsregelkreisen 13 wird ferner von einer nicht dargestellten, übergeordneten Steuerung eine Sollgröße zugeführt. Aus der Differenz von Sollgröße und Istgröße ermitteln die Positionsregelkreise 13 dann unter Berücksichtigung des in dem entsprechenden Hydraulikzylinder 4 herrschenden Druckes als Korrekturgröße ein Verstellsignal. Das Verstellsignal wird einer Hydraulikpumpe 15 zugeführt, mittels derer die korrespondierende Hydraulikzylindereinheit 4 betätigbar ist.
Durch die Linearweggeber 14 sind die Positionen der Kolben 6 relativ zu ihren korrespondierenden Zylindern 5 erfaßbar. Der relative Verstellweg der Kolben 6 kann also direkt durch die Linearweggeber 14 erfaßt werden. Um diese relative Verstellung in eine absolute Verstellung der Schmalseite 1 umrechnen zu können, ist noch ein Bezugspunkt erforderlich. Zum Kalibrieren der Positionsregelung für die Schmalseite wird die Schmalseite 1 daher vor einem Stranggießen von der anderen Schmalseite 1 weg bewegt, bis sie an Anschlägen 16 anstößt. Diese Anschläge 16 stellen bezüglich der Stranggießkokille feste Bezugspunkte dar. Unter Berücksichtigung des bei Erreichen der Anschläge 16 anstehenden Signale der Linearweggeber 14 können die danach von den Linearweggebern 14 übermittelten Signale daher in einen absoluten Verstellweg für die Schmalseite 1 umgerechnet werden. Die Lageregelung der Schmalseite 1 kann daher auf diese Weise kalibriert werden.
Mit der nunmehr bestehenden Möglichkeit, aufgrund des erfaßbaren Hydraulikdruckes die Verstellkräfte berechnen zu können, kann nunmehr auch die Schmalseitenanstellung im Gießbetrieb optimiert werden. Hierzu werden den Positionsregelkreisen 13 der Schmalseite 1 auch die erfaßten Drücke des anderen Positionsregelkreises 13 der Schmalseite 1 zugeführt. Aus der Differenz oder dem Verhältnis der Drücke zueinander kann dann erfaßt werden, ob die Schmalseitenanstellung korrekt ist. Wenn bspw. das Verhältnis des von dem in Fig. 2 oberen Drucksensor 12 erfaßten Druckes zu dem durch den in Fig. 1 unteren Drucksensor 12 erfaßten Druck zwischen 1:1 und 3:1 liegt, erfolgt keine Änderung des Anstellwinkels β. Wird hingegen das Verhältnis 3:1 überschritten, wird der Anstellwinkel β vergrößert, bis das Verhältnis der Drücke den Wert 2:1 erreicht. Wird umgekehrt der Wert 1:1 unterschritten, wird der Anstellwinkel β verkleinert, bis das Druckverhältnis 2:1 beträgt.
Bezugszeichenliste
1
Schmalseiten
2
Längsseiten
3
Verstellorgane
4
Hydraulikzylindereinheiten
5
Zylinder
6
Kolben
7
Kupplungen
8, 9
Kupplungshälften
10
Kuppelfläche
11
Klemmkörper
12
Drucksensoren
13
Positionsregelkreise
14
Linearweggeber
15
Hydraulikpumpen
16
Anschläge
x
Gießrichtung
y
Verstellrichtung
α, β
Winkel

Claims (11)

  1. Stranggießkokille mit zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten (1) und zwei einander gegenüberliegenden, die Schmalseiten (1) übergreifenden Längsseiten (2), wobei mindestens eine der Schmalseiten (1) durch ein Verstellorgan (3) auf die andere der Schmalseiten (1) zu bzw. von ihr weg bewegbar ist und wobei das Verstellorgan (3) als zwei unabhängig voneinander betätigbare Hydraulikzylindereinheiten (4) mit je einem Zylinder (5) und einem relativ zum Zylinder (5) in einer Verstellrichtung (y) verstellbaren Kolben (6) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass den Hydraulikzylindereinheiten (4) Drucksensoren (12) zum Erfassen der in den Hydraulikzylindereinheiten (4) herrschenden Hydraulikdrücke zugeordnet sind,
    dass den Hydraulikzylindereinheiten (4) Linearweggeber (14) zur Erfassung der Stellung der Kolben (6) relativ zu den Zylindern (5) zugeordnet sind,
    dass Signale von Linearweggeber (14), Signale von Drucksensoren (12) und Signale von einer übergeordneten Steuerung einem Positionsregelkreis (13) zugeführt werden,
    welcher einer Hydraulikpumpe (15) ein Verstellsignal zur Betätigung der Hydraulikzylindereinheiten (4) zuführt.
  2. Stranggießkokille nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylindereinheiten (4) in Gießrichtung (x) gesehen übereinander angeordnet sind.
  3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylindereinheiten (4) und die Schmalseite (1) über trennbare Kupplungen (7) miteinander verbunden sind.
  4. Stranggießkokille nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (7) ein Kupplungsspiel unter 0,3 mm aufweisen.
  5. Stranggießkokille nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (7) aus je zwei Kupplungshälften (8, 9) bestehen, dass den Hydraulikzylindereinheiten (4) und der Schmalseite (1) je eine Kupplungshälfte (8, 9) zugeordnet ist, dass die Kupplungshälften (8, 9) jeder Kupplung (7) entlang einer Kuppelfläche (10) miteinander veschraubt sind und dass die Kuppelfläche (10) die Verstelleinrichtung (y) in einem vom 90° verschiedenen Winkel (α) schneidet.
  6. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass den Hydraulikzylindereinheiten (4) Klemmkörper (11) zum Arretieren der Kolben (6) zugeordnet sind.
  7. Stranggießkokille nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (11) federbelastet sind.
  8. Betriebsverfahren für eine Stranggießkokille mit Schmalseiten (1), wobei mindestens eine Schmalseite (1) durch mindestens eine Hydraulikzylindereinheit (4) mit einem Zylinder (5) und einem Kolben verstellt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der in der Hydraulikflüssigkeit herrschende Druck und die Position des Kolbens (6) relativ zum Zylinder (5) durch einen der Hydraulikzylindereinheit (4) zugeordneten Linearweggeber (14) erfasst wird und einem Positionsregelkreis (13) zum Betätigen einer Hydraulikpumpe (15) für die Hydraulikzylindereinheit (4) zugeführt wird.
  9. Betriebsverfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schmalseite (1) auch durch eine zweite Hydraulikzylindereinheit (4) verstellt wird, dass der in der zweiten Hydraulikzylindereinheit (4) herrschende Hydraulikdruck erfasst wird und dem Positionsregelkreis (13) der ersten Hydraulikzylindereinheit (4) als Korrekturgröße zugeführt wird.
  10. Betriebsverfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Lageregelung der Verstellweg des Verstellorgans (3, 6) durch einen Linearweggeber (14) erfasst wird und dass zum Kalibrieren der Lageregelung die Schmalseite (1) zunächst zu einem bezüglich der Stranggießkokille festen Punkt (16), z.B. einem Anschlag (16), verfahren und dann die vom Linearweggeber (14) übermittelten Signale unter Berücksichtigung des bei Erreichen des festen Punktes (16) anstehenden Signals in einen absoluten Verstellweg für die Schmalseite (1) umgerechnet wird.
  11. Betriebsverfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalseite (1) durch mindestens eine Hydraulikzylindereinheit (4) verstellt wird.
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