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Title:
DEVICE FOR HYDRAULICALLY ADJUSTING THE ROLLERS OF STRAND GUIDING SEGMENTS OF A CONTINUOUS CASTING INSTALLATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/009279
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for hydraulically adjusting components, especially the rollers of strand guiding segments of a continuous casting installation with hydraulic cylinders (2) which are subdivided into a cylinder chamber (9) and an annular cylinder chamber (11) by each one piston (12) comprising a piston rod (13). The cylinder chambers (9, 11) can be alternatively, reciprocally and simultaneously connected to a pressure source (7) and to a pressure sink (5) by control elements. The disadvantages of prior art continuous valves used as control elements, primarily their high level of sensitivity with regard to cleanness and lubricity of the working fluid, are avoided in that control valves are provided as control elements. Said control valves are non-sensitive with regard to cleanness and to the use of an oil-in-water emulsion used as a working fluid.

Inventors:
GEERKENS CHRISTIAN (DE)
HARTMANN RALF (DE)
HILD BERTHOLD (DE)
WATZLAW MEINHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/005944
Publication Date:
February 24, 2000
Filing Date:
August 13, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SCHLOEMANN SIEMAG AG (DE)
GEERKENS CHRISTIAN (DE)
HARTMANN RALF (DE)
HILD BERTHOLD (DE)
WATZLAW MEINHARD (DE)
International Classes:
B22D11/128; B22D11/16; B22D11/20; F15B9/09; F15B11/16; F15B13/02; (IPC1-7): B22D11/128; F15B13/02
Foreign References:
DE3835010A11990-04-19
DE19627336C11997-09-18
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Hemmerich-Müller-Große-Pollmeier-Valentin-Gihske Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zum hydraulischen Anstellen von Bauteilen, insbesondere der Rollen (36) von Strangführungssegmenten (35) einer Stranggießanlage, mit Hydraulikzylindern (2), die durch je einen Kolben (12) mit Kolbenstange (13) in einen Zylinderraum (9) und einen Ringzylinderraum (11) unterteilt sind, wobei die Zylinderräume (9,11) durch Steuerorgane abwechselnd und gegensinnig sowie gleichzeitig mit einer Druckquelle (7) und einer Drucksenke (5) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerorgane Schaltventile (1 a, b, c, d) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder (2) vier Schaltventile (1 a, b, c, d) in Vollbrückenschaltung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (1 a, b, c, d) über einen Dreipunktregler ansteuerbar sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (1a, b, c, d) eine Drossel aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet., dass die Schaltventile (11, b, c, d) Über Pulsweitenmodulation ansteuerbar sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (12) über eine Verbindungsstange (14) mit einem Positionsgeber (15) verbunden ist, der nach überschreiten eines oberen oder unteren Grenzwertes der Kolbenstellung die Regelung auslöst.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Schaltventile (1 a, b, c, d) zu einem Schaltventilblock (3) zusammengefaßt sind.
Description:
Vorrichtung zum hydraulischen Anstellen der Rollen von Strangführungssegmenten einer Stranggießanlage Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Anstellen von Bauteilen, insbesondere der Rollen von Strangführungssegmenten einer Stranggießanlage, mit Hydraulikzylindern, die durch je einen Kolben mit Kolbenstange in einen Zylinderraum und einen Ringzylinderraum unterteilt sind, wobei die Zylinderräume durch Steuerorgane abwechselnd und gegensinnig sowie gleichzeitig mit einer Druckquelle und einer Drucksenke verbindbar sind.

Bei Stranggießaniagen beginnt der Gießprozess in einer Kokille. Aus dieser tritt der oberflächlich erstarrte Gußstrang vertikal aus und wird in Strangführungssegmenten mit einem bestimmten Radius um 90° umgelenkt und zu einem anschließenden horizontal angeordneten Richttreiber geleitet. Die Führung des Gußstranges geschieht mittels Führungsrollen, die durch Hydraulikzylinder anstellbar sind. Dadurch können unter anderem Rottenverschteiß und geänderte Gießparameter berücksichtigt werden.

Zur Steuerung der Hydraulikzylinder werden im allgemeinen Stetigventile verwendet ; diese erfordern aufgrund ihrer genauen Passungen feinstgefiltertes Hydrauliköl. Der mit der Olfilterung verbundene Aufwand ist beträchtlich. Außerdem besteht bei Hydrauliköl im Gießmaschinen- und Walzwerksbereich immer Brandgefahr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrauliksystem zur Verstellung von Strangführungssegmenten zu schaffen, das einen vergleichsweise geringen Anspruch an die Sauberkeit der Betriebsflüssigkeit und eine geringe Brandgefahr aufweist.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch getost, dass als Steuerorgane Schaltventile vorgesehen sind. Schaltventile sind entweder geschlossen oder geöffnet, während Stetigventile auch jede Zwischenstellung einnehmen können. Deswegen vertragen Schaltventile auch gröbere Schmutzpartikel, ohne zu verstopfen, während die mögliche Spaltöffnung eines Stetigventils auf sauberes Arbeitsmedium angewiesen ist, um eine Sitzverschmutzung zu verhindern. Außerdem benötigen die Ventilkolben der Schaltventile in Gegensatz zu den Stetigventilen keine enge Passung, da sie sich im geöffneten Zustand am Anschlag und bei geschlossenem Zustand im Sitz selbst zentrieren. Auch dadurch ist der Anspruch an die Sauberkeit und darüber hinaus an die Schmierfähigkeit der Arbeitsflüssigkeit bei Schaltventilen deutlich niedriger als bei Stetigventilen. Das bedeutet weniger Aufwand bei der Filterung und die problemlose Verwendung von Wasserölemulsionen als Arbeitsflüssigkeit. Neben dem geringeren Aufwand für die Schaltventile und für die Art sowie die Reinhaltung der Arbeitsflüssigkeit ist die Brandsicherheit ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung.

Durch die Anordnung von vier Schaltventilen in Vo ! ibrückenschaitung wird eine einfache Führung und geringe Länge der Hydraulikleitungen mit entsprechend geringem Installationsaufwand erreicht.

Von Vorteil ist auch, dass die Schaltventile über einen Dreipunktregler ansteuerbar sind. Der Dreipunktregler arbeitet nur mit den Stellungen Plus, Minus und Null. Bei Plus ist das eine Schaltventilpaar erregt, bei Minus das andere, während bei Null beide Schaltventilpaare stromlos und somit geschlossen sind. Dadurch ergibt sich ein einfacher Regleraufbau.

Da die Schaltventile eine Drossel aufweisen, kann trotz voll geöffneter Schaltventile eine überschwingfreie Einstellung der Kolbenposition verwirklicht werden.

Vorteilhaft ist auch, wenn die Schaltventile über Pulsweitenmodulation ansteuerbar sind. Während bei der Dreipunktregelung das Öffnungszeitintervai ! der Schaltventile als Ganzes variiert wird, ist bei der Pulsweitenmodulation die Zahl der konstanten, kurzen Öffnungsintervalle variabel (variables Tastverhältnis). Dies geschieht ähnlich wie beim Dreipunktregler mittels diskreter Schaltsignale einer separaten Elektronikhardware oder mittels Software eines Rechners. Diese optimiert das Tastverhältnis in Richtung Schalthäufigkeitreduktion. Bei der Pulsweitenmodulation werden wie bei der Dreipunktregelung immer zugleich ein Aus- und Einlassschaltventil angesteuert, da dem Zuflussvolumen eines Zylinderraumes immer das gleiche Abflussvolumen des anderen entspricht.

Es ist ferner von Vorteil, dass jeder Kolben über eine Verbindungsstange mit einem Positionsgeber verbunden ist, der nach überschreiten eines oberen oder unteren Grenzwertes der Kolbenstellung die Regelung auslöst. Die Positionsgeber ermögtichen einen geschlossenen Regelkreis für die Kolbenlage. Dabei ergibt sich aus der Festlegung einer Hysterese der zulässigen Kolbenlage durch einen oberen und unteren Grenzwert derselben ein einfacher Aufbau und ein einfaches Inbetriebsetzen des Dreipunktreglers.

Dadurch, dass die vier Schaltventile zu einem Schaltventilblock zusammengefaßt sind, ergibt sich ein platzsparender, kostengünstiger Aufbau der Schaltventile.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der folgenden Figurenbeschreibung und den Zeichnungen, in denen Ausführungbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Es zeigen : Fig. 1 ein Schaltschema der Brückenschaltung des Hydraulikölkreislaufs eines Hydraulikzylinders, Fig. 2 ein Schaltschema des Hydrautikötkreistaufs und der Ansteuerung der Schaltventile eines Hydraulikzylinders, Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltschema des Hydraulikölkreislaufs und der Ansteuerung der Schaltventile der vier Hydraulikzylinder eines Strangführungssegmentes, Fig. 4 wie Fig. 3, jedoch mit perspektivischer Darstellung eines Strangführungselementes.

Figur 1 zeigt die in Brückenschaltung zusammengeschalteten Schaltventile (1a, b, c, d) des Hydraulikkreislauf eines Hydraulikzylinders (2), die zu einem Ventilblock (3) zusammengefaßt sind. Die Schaltventile (1 a, b) sind über einen ersten Verknüpfungspunkt (4) mit einer Drucksenke (5), die Schaltventile (1 c, d) über einen zweiten Verknüpfungspunkt (6) mit einer Druckquelle (7) verbindbar. Die Schaltventile (1 a, c) sind außerdem über einen dritten Verknüpfungspunkt (8) mit einem Zylinderraum (9), die Schaltventile (lb, d) über einen vierten Verknüpfungspunkt (10) mit einem Ringzylinderraum (11) des Hydraulikzylinder (2) verbunden. Der Zylinderraum (9) und der Ringzylinderraum (11) sind durch einen Kolben (12) dichtend geteilt, der eine aus dem Ringzylinderraum (11) austretende Kolbenstange (13) aufweist. Aus Fig. 1 geht die sehr kompakte und mit geringem Leitungsaufwand verwirklichte Anordnung des Ventilblocks (3) hervor.

In Figur 2 ist ein Ventilblock mit einem Hydraulikzylinder (2) und einer vereinfachten Darstellung der elektrischen Ansteuerung der Schaltventile (1 a, b, c, d) dargestellt.

Fig. 2 zeigt auch die Verknüpfungspunkte (4,6, 8,10) zur Verbindung der Schaltventile (la, b, c, d) mit der Drucksenke (5) und der Druckquelle (7), dem Zylinderraum (9) und dem Ringzylinderraum (11) auf. Der Kolben (12) ist durch eine Verbindungsstange (14) mit einem Positionsgeber (15) verbunden, der die jeweilige Lage des Kolbens (12) gegenüber dem Hydraulikzylinder (2) angibt. Die Schaltventile (1a, b, c, d) besitzen je einen Elektromagneten (16), der über elektrische Leitungen (17a, b, c, d) mit einem Dreipunktregler (18) oder einem Pulsweitenmodulator (19) verbunden ist. Dreipunktregler (18) und Pulsweitenmodulator (19) sind als Elektronikhardware verwirklicht oder als Software in einem Rechner (20) integriert.

Die Schaltventile (1 a, b, c, d) weisen Federn (21) auf, die sie bei stromlosen Elektromagneten (16) schießen. Die Kolbenstangen (13) sind durch Stopfbüchsen (22) abgedichtet, die auch zur Abstützung der Hydraulikzylinder (2) auf einer Halte der Strangführungssegmente (35, Fig. 4) dienen. Sie tragen an ihrem freien Ende einen Gelenkkopf (23) zu ihrer Verbindung mit der anderen Halte der Strangführungssegmente (35).

Figur 3 zeigt ein vereinfachtes Schaltschema des Hydraulikölkreislaufs und der Ansteuerung der Ventitb) öcke (3) für die vier Hydraulikzylinder (2) eines Strangführungssegmentes (35, Fig. 4). In gleicher Weise können auch Richtmaschinen und Sägen angestellt werden. Ein Schaltschrank (24) ist mit einem Rechner (25) verbunden, durch dessen Software die Schaltventilblöcke (3) mittels Dreipunktregier oder Pulsweitenmodulation angesteuert werden. Der Schaltschrank (24) weist unter anderem eine Netzwerk-Karte (26), eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) (27), einen Speicher (28), eine Schnittstelle (29), beispielsweise eine SSI- SchnittstelLe zur Verbindung mit den Positionsgebern (15). , einen Digital/Analog- Wandler bzw. Scha ! tverstärker (30) für die Schaltventilsignale, einen digitalen Ein/Ausgang (31) für eine Steuertafel (32) vor Ort und für eine Klemmleiste (33) zum Anschiuß der Signale der Anlage auf ; hinzu kommt ferner ein Netzteil (34).

Figur 4 zeigt grundsätzlich das Gleiche wie Fig. 3, jedoch mit einem Strangführungssegment (35) in perspektivischer Darstellung. Dieses weist Rollen (36) auf, zwischen denen sich der zu führende Gußstrang (37) befindet und die Abstützungen (38) aufweisen. Letztere werden durch die Hydraulikzylinder (2) und durch die Kolben (12) mittels der Kolbenstange (13) angestellt. In den Hydraulikleitungen zwischen den Schattventitbtöcken (3) und den Hydraulikzylindern (2) sind Druckgeber (39) zur Überwachung des Prozesses eingebaut. Ihre Signale werden zusammen mit denen des Schaltventilblocks (3) in einer Eingang/Ausgang Baugruppe (40) gesammelt und an die Digital/Analog-Wandler (30) weitergegeben.

Die Signale der Positionsgeber (15) werden zur Schnittstelle (29) geleitet.

Die erfindungsgemäße Anlage funktioniert folgendermaben : Wenn die Positionsgeber (15) eine Abweichung der Solllage der Rollen (36) anzeigen, wird nach Überschreiten eines bestimmten oberen oder unteren Grenzwertes mittels Dreipunktregelung oder Pulsweitenmodulation durch Ansteuern der entsprechenden Schaltventile (1a, b, c, d) die Solllage wieder hergestellt.

Durch die Verwendung von Schaltventilen anstelle von Stetigventilen kann als Arbeitsf ! üssigkeit eine Wasser-ÖI-Emulsion verwendet werden, wodurch die Brandgefahr bei Leckage entscheidend verringert wird. Außerdem kann auf eine Feinstfilterung der Arbeitsftüssigkeit verzichtet werden, wodurch die erfindungsgemäße Aniage in Anschaffung und Betrieb verbilligt wird.