CH642880A5 - Drive for the slide gate nozzle of a metallurgical vessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für den Schieberverschluss eines metallurgischen Gefasses nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a drive device for the slide closure of a metallurgical vessel according to the preamble of claim 1.

Die Schieberverschlüsse von Giesspfannen sind vielfach mit Ausgusshülsen oder Tauchrohren ausgestattet, die mit dem Schieber mitbewegt werden. Daneben ist auch schon ein Schieberverschluss für einen SM-Ofen vorgeschlagen worden, welcher eine mitbewegte Abstichrinne aufweist. The slide closures of pouring ladles are often equipped with pouring sleeves or immersion tubes that are moved with the slide. In addition, a slide closure for an SM furnace has also been proposed, which has a tapping groove which is also moved.

Sowohl bei Regelschiebern wie bei Absperrschiebern sind die Antriebsvorrichtungen so ausgelegt, dass der volle Hub in einer kurzen Zeit zurückgelegt werden kann. Aus der Betätigung des Schiebers resultieren dabei an den für die Übertragung der Reaktionskräfte verantwortlichen Teilen des Schiebergehäuses bzw. seiner Befestigung vergleichsweise hohe Belastungen. Insbesondere dort, wo ausserhalb der Schieberebene Massenkräfte wirksam sind, wie beispielsweise im Fall einer mitbewegten Abstichrinne, kann die Betätigung des Schiebers zu einer Beschädigung oder gar zu einer Zerstörung des Schieberverschlusses führen. In the case of regulating valves as well as gate valves, the drive devices are designed so that the full stroke can be completed in a short time. The actuation of the slide results in comparatively high loads on the parts of the slide housing or its fastening responsible for transmitting the reaction forces. In particular, where mass forces are effective outside the slide level, such as in the case of a tapping channel that is also moved, the actuation of the slide can damage or even destroy the slide closure.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung einer Antriebsvorrichtung, welche in der Lage ist, auch bei kurzen Schliess- bzw. Öffnungszeiten Beschädigungen des Schieberverschlusses zu vermeiden. The object of the present invention is now to create a drive device which is able to prevent damage to the slide closure even with short closing or opening times.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch I gelöst. Die Begrenzung der Beschleunigung sowohl beim Anfahren wie beim Stillsetzen des Schiebers, und zwar gleichgültig, ob in einer Endstellung oder in einer Zwischenstellung, gestattet sowohl die am Schiebergehäuse wie auch die am Schieber oder die an den am Schieber befestigten Teilen auftretenden Belastungen zu beherrschen. According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of claim I. Limiting the acceleration both when starting and stopping the slide, regardless of whether in an end position or in an intermediate position, allows the loads on the slide housing as well as on the slide or the parts attached to the slide to be mastered.

Nachfolgend ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Antriebsvorrichtung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: An exemplary embodiment of the drive device according to the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Ausschnitt des Hydraulikschemas der Antriebsvorrichtung und eine vereinfachte Darstellung eines Schieberverschlusses mit Auslaufrinne, 1 shows a section of the hydraulic diagram of the drive device and a simplified illustration of a slide closure with an outlet channel,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Hauptsteuerven- 2 shows a section through part of the main control

tils, tils,

Fig. 3 eine Endlagendämpfung der Zylinder-Kolbenein-heit im Schnitt. Fig. 3 is an end position damping of the cylinder-piston unit in section.

Ein allgemein mit 4 bezeichneter Schieberverschluss ist am Ende des Abstichkanals 5 eines metallurgischen Gefässes 6, z. B. eines SM-Ofens, lösbar befestigt. Der in offener Stellung dargestellte Schieberverschluss 4 umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 7, eine darin eingebettete, feuerfeste Bodenplatte 8 und den eigentlichen Schieber 9, der seinerseits eine feuerfeste Schieberplatte 10 beinhaltet. Am Schiebergehäuse 7 ist eine einer Antriebsvorrichtung zugehörige Zylinderkolbeneinheit 11 befestigt, die mit dem Schieber 9 in Antriebsverbindung steht. Durch eine sinngemässe Bewegung des Schiebers 9 mittels der Zylinder-Kolbeneinheit 11 kann der Abstichkanal 5 ganz oder teilweise verschlossen werden. Die Schliessbewegung muss insbesondere dann, wenn ein schlackenfreier Abstrich erreicht werden soll, schnellstmöglich erfolgen. A slide closure generally designated 4 is at the end of the tapping channel 5 of a metallurgical vessel 6, z. B. an SM oven, releasably attached. The slide closure 4 shown in the open position essentially comprises a housing 7, a refractory base plate 8 embedded therein and the actual slide 9, which in turn contains a refractory slide plate 10. A cylinder-piston unit 11, which is associated with a drive device and is in drive connection with the slide 9, is fastened to the slide housing 7. The tapping channel 5 can be completely or partially closed by a corresponding movement of the slide 9 by means of the cylinder-piston unit 11. The closing movement must take place as quickly as possible, especially if a slag-free smear is to be achieved.

Fig. 1 zeigt ausserdem eine als Verlängerung des Abstichkanals 5 dienende Abstichrinne 12, die einerseits an der Stirnseite 13 des Schiebers 9 und anderseits über Schenkel 14 an einer Konsole 15 befestigt ist. Die Konsole 15 ist an einem im Gehäuse 7 geführten Gleitführungsstück 17 befestigt, welches kraftübertragend zwischen einer Kolbenstange 16, der Zylinder-Kolbeneinheit 11 und dem Schieber 9 eingeschaltet ist. Der Hubantrieb hat also nicht nur die Reibungskräfte, die in den Gleitführungen (nicht gezeigt) und zwischen den Dichtflächen der Bodenplatte 8 und der Schieberplatte 10 auftreten, zu überwinden, sondern darüber hinaus auch bedeutende Massenkräfte beim Mitbewegen der Abstichrinne 12. 1 also shows a tapping channel 12 serving as an extension of the tapping channel 5, which is attached on the one hand to the end face 13 of the slide 9 and on the other hand via legs 14 to a bracket 15. The console 15 is fastened to a slide guide piece 17 which is guided in the housing 7 and which is switched on in a force-transmitting manner between a piston rod 16, the cylinder-piston unit 11 and the slide 9. The lifting drive therefore not only has to overcome the frictional forces that occur in the slide guides (not shown) and between the sealing surfaces of the base plate 8 and the slide plate 10, but also significant mass forces when moving the tapping trough 12.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfasst die Antriebsvorrichtung weiterhin eine allgemein mit 20 bezeichnete 4/3-Wege-ventileinheit mit Federzentrierung. Diese Wegeventileinheit 20 enthält neben einem elektromagnetisch betätigten Vor-steuerventil 21, einer Zwischenplatte 22 mit zwei Paaren Drosselventilen 24,26 und 23, 35 sowie vier Rückschlagventilen 27 ein Wegeventil 28 (siehe auch Fig. 2). Im Zusammenwirken mit einem Mengenregelventil 29 arbeitet das Wegeventil 28 lastunabhängig, d.h. die Durchflussmenge behält den eingestellten Wert unabhängig von dem im System herrschenden Druck bei. Ein nichtgezeigtes Pumpenaggregat, das nebst Pumpe, El.-Motor und Tank Einrichtungen für Druckbegrenzung, Temperaturkontrolle und Filtrierung des Mediums, sowie gegebenenfalls Druckspeicher beinhaltet, schliesst an den beiden Anschlusspunkten P und T an. As can be seen from FIG. 1, the drive device further comprises a 4/3-way valve unit, generally designated 20, with spring centering. In addition to an electromagnetically actuated pilot valve 21, an intermediate plate 22 with two pairs of throttle valves 24, 26 and 23, 35 and four non-return valves 27, this directional valve unit 20 contains a directional valve 28 (see also FIG. 2). In cooperation with a flow control valve 29, the directional control valve 28 operates independently of the load, i.e. the flow rate maintains the set value regardless of the pressure in the system. A pump unit (not shown), which, in addition to the pump, electric motor and tank, contains devices for pressure limitation, temperature control and filtering of the medium, and, if appropriate, pressure accumulator, is connected to the two connection points P and T.

Im Gegensatz zu einem Hubantrieb mit durchgehender Kolbenstange erfordert die dargestellte Zylinder-Kolbenein-heit 11 infolge der unterschiedlichen Kolbenflächen auch unterschiedliche Mengenströme zur Erreichung gleicher Geschwindigkeiten in beiden Bewegungsrichtungen. In contrast to a linear actuator with a continuous piston rod, the cylinder-piston unit 11 shown also requires different flow rates due to the different piston surfaces in order to achieve the same speeds in both directions of movement.

Der normalerweise durch Federn 33 in der Mittelstellung zentriert gehaltene Steuerkolben 30 des Wegeventils 28 (Fig. 2) ist in einer Zwischenposition zwischen Mittelstellung und der rechtsseitigen Endstellung dargestellt. Um eine lineare Zunahme des Mengenstromes zwischen Null und dem erforderlichen Maximum über den gesamten, durch «s» The control piston 30 of the directional control valve 28 (FIG. 2), which is normally centered in the middle position by springs 33, is shown in an intermediate position between the middle position and the right-hand end position. By a linear increase in the volume flow between zero and the required maximum over the entire, by «s»

nach einer Seite aus der Mittelstellung repräsentierten Schaltweg zu erreichen, ist die betreffende Steuerkante am Steuerkolben 30 durch eine Anschrägung 31 gebildet. Dasselbe trifft für die andere Steuerkante zu, die durch eine Anschrägung 32 gebildet ist und innerhalb eines gleichlangen Schaltweges, aber aus der Mittelstellung in Richtung zur anderen Seite, die lineare Zunahme des Mengenstromes bis zu dessen erforderlichen Maximum gewährleistet. Die An-schrägungen 31, 32 sind also nach Massgabe des jeweiligen maximalen Mengenstromes unterschiedlich. To reach one side from the middle position represented switching path, the relevant control edge on the control piston 30 is formed by a bevel 31. The same applies to the other control edge, which is formed by a bevel 32 and within a switching path of equal length, but from the middle position towards the other side, which ensures the linear increase in the flow rate up to its required maximum. The bevels 31, 32 are therefore different in accordance with the respective maximum flow rate.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Diese Massnahme bewirkt nun im Zusammenhang mit der nachfolgend beschriebenen Wirkungsweise der Drosselventile 23, 25 und 24,26 (Fig. 1), dass das Wegeventil 28 wie ein Proportionalventil arbeitet, allerdings ohne dass die aufwendigen Massnahmen zur Erzeugung eines variablen Eingangssignal-Stromes, wie er zur Steuerung herkömmlicher Proportionalventile erforderlich ist, notwendig wären. This measure, in conjunction with the mode of operation of the throttle valves 23, 25 and 24, 26 (FIG. 1) described below, means that the directional valve 28 works like a proportional valve, but without the complex measures for generating a variable input signal current, such as it would be necessary to control conventional proportional valves.

Die Steuerölleitungen 38, 39 zur Schaltung des Hauptventils 28 in die gewünschte Schaltstellung sind aufgeteilt in je zwei Leitungsstränge, in denen nebst in Serie angeordneten Rückschlagventilen 27 Paare von Drosselventilen 23, 25 und 24, 26 eingebaut sind. Die Rückschlagventile 27 weisen, auf die jeweilige Steuerleitung bezogen, entgegengesetzte Durchflussrichtungen auf. Mit Hilfe der Drosselventile werden die Schaltzeiten des Hauptventils eingestellt. Diese Schaltzeiten sollen, auf Grund der vorausstehend beschriebenen, mengenmässig proportionalen Arbeitsweise des Hauptventils gleich lang sein, um die gewünschten einheitlichen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte beim Anfahren und Abbremsen der bewegten Massen des Schieberverschlusses zu erreichen. Bei der Einstellung der Drosselquerschnitte ist dem Umstand Rechnung zu tragen, dass in jeweils zwei Schaltrichtungen unterschiedliche Verstellkräfte nötig sind, um den Steuerkolben 30 zu bewegen. Aus der Mittelstellung in Richtung auf die eine oder andere der beiden Endstellungen muss der Steueröldruck die zentrierende Kraft einer der Federn (33 in Fig. 2) überwinden. Umgekehrt, nämlich von einer der Endstellungen zur Mittelstellung wird der Steuerkolben 30 allein von der Federkraft verschoben, wobei auch das Steueröl der Gegenseite zum Tank (Leitung T) zurückverdrängt werden muss. Gemäss Fig. 1 werden die Drosselventile 26 und 23 zur Drosselung der zu-fliessenden und die Drosselventile 24, 25 zur Drosselung des abfliessenden Steueröls verwendet. Mit der Einstellung der The control oil lines 38, 39 for switching the main valve 28 into the desired switching position are each divided into two lines, in which 27 pairs of throttle valves 23, 25 and 24, 26 are installed in addition to check valves arranged in series. The check valves 27 have, in relation to the respective control line, opposite flow directions. The switching times of the main valve are set using the throttle valves. These switching times should be of the same length due to the above-described, proportionally proportional operation of the main valve in order to achieve the desired uniform acceleration and deceleration values when starting and braking the moving masses of the slide lock. When adjusting the throttle cross sections, the fact must be taken into account that different adjusting forces are required in each of two switching directions in order to move the control piston 30. From the central position in the direction of one or the other of the two end positions, the control oil pressure must overcome the centering force of one of the springs (33 in FIG. 2). Conversely, namely from one of the end positions to the central position, the control piston 30 is displaced solely by the spring force, the control oil on the opposite side also having to be pushed back to the tank (line T). 1, the throttle valves 26 and 23 are used for throttling the inflowing control oil and the throttle valves 24, 25 for throttling the outflowing control oil. With the setting of the

3 642 880 3,642,880

Schaltzeit wird also direkter Einfluss genommen auf das Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten des Hubantriebes. Zur Abbremsung des Hubantriebes im Bereich der beiden Endlagen könnte, um die Verzögerung vor den tat-5 sächlichen Endlagen einzuleiten, je ein elektrischer Endschalter angeordnet sein, welche zwecks Schaltung des Wegeventils 28 in den Steuerkreis des Vorsteuerventils 21 eingreifen. Switching time is therefore directly influenced by the acceleration and deceleration behavior of the linear actuator. To brake the linear actuator in the area of the two end positions, in order to initiate the deceleration before the actual 5 end positions, an electrical limit switch could be arranged, which intervene in the control circuit of the pilot valve 21 for the purpose of switching the directional valve 28.

Als beispielhafte Lösung dieses Problems wird jedoch ei-10 ner Endlagendämpfung gemäss Fig. 3 der Vorzug gegeben, weil diese keinen steuerungstechnischen Aufwand erfordert. As an exemplary solution to this problem, however, preference is given to end-position damping according to FIG. 3, because this does not require any control engineering effort.

Der im Zylinder 40 der Zylinder-Kolbeneinheit 11 dichtend geführte Kolben 41 bewegt sich in Richtung der Pfeile i5 42 zur hinteren Endlage. Das Hydraulikmedium (Pfeil 43) wird aus dem Zylinder verdrängt. In einem endnahen Bereich des Kolbenweges (strichpunktierte Linie 44) überschneidet der Dämpfungskolben 45 die Dichtkante 46 des Dämpfungszylinders 47 und bildet dort einen Ringspalt, der 20 infolge der Konizität des Dämpfungskolbens 45 mit fortschreitender Annäherung an die Endlage immer enger wird. Die Abbremsung erfolgt also progressiv und nicht schlagartig, wie dies bei einem zylindrischen Dämpfungskolben der Fall wäre. Ein Teil des in der Ringkammer 48 eingeschlos-25 senen Hydraulikmediums fliesst nicht durch den erwähnten Ringspalt, sondern über die Drossel 49 ab, was einer idealen Ergänzung der Drosselwirkung des Ringspaltes gleichkommt. Um den Kolben 41 aus seiner Endlage entgegen die Richtungspfeile 42 und unter Beaufschlagung der vollen 30 Kolbenfläche bewegen zu können, wird die Ringkammer 48 über die interne Leitung 49 und das Rückschlagventil 50 ebenfalls mit Druckmedium gefüllt. Eine in gleicher Weise funktionierende Endlagen-Dämpfungseinrichtung befindet sich auf der Kolbenstangenseite der Zylinder-Kolbeneinheit. The piston 41 sealingly guided in the cylinder 40 of the cylinder-piston unit 11 moves in the direction of the arrows i5 42 to the rear end position. The hydraulic medium (arrow 43) is displaced from the cylinder. In a region of the piston path near the end (dash-dotted line 44), the damping piston 45 overlaps the sealing edge 46 of the damping cylinder 47 and forms an annular gap there, which due to the conicity of the damping piston 45 becomes increasingly narrow as the end position progressively approaches. The braking is therefore progressive and not sudden, as would be the case with a cylindrical damping piston. A portion of the hydraulic medium enclosed in the annular chamber 48 does not flow through the annular gap mentioned, but rather via the throttle 49, which is an ideal complement to the throttling action of the annular gap. In order to be able to move the piston 41 from its end position counter to the directional arrows 42 and by acting on the full 30 piston surface, the annular chamber 48 is likewise filled with pressure medium via the internal line 49 and the check valve 50. An end-position damping device that functions in the same way is located on the piston rod side of the cylinder-piston unit.

s s

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims (2)

642 880 PATENTANSPRÜCHE642 880 PATENT CLAIMS 1. Antriebsvorrichtung für den Schieberverschluss eines metallurgischen Gefasses, mit einer Zylinder-Kolbeneinheit, einem Pumpenaggregat und einem Wegeventil (28), gekennzeichnet durch dem Wegeventil (28) zugeordnete Mittel (23, 24,25,26, 31, 32), um den Kolben (40) der Zylinder-Kolbeneinheit (11) unabhängig von dessen Stellung und Bewegungsrichtung mit einer vorbestimmten Beschleunigung auf eine Fahrgeschwindigkeit zu bringen und aus dieser abzubremsen. 1. Drive device for the slide closure of a metallurgical vessel, with a cylinder-piston unit, a pump unit and a directional control valve (28), characterized by the directional control valve (28) associated with means (23, 24, 25, 26, 31, 32) for the Bring the piston (40) of the cylinder-piston unit (11) to a driving speed with a predetermined acceleration, regardless of its position and direction of movement, and brake it from it. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 mit einem zwischen Pumpenaggregat und Wegeventil (28) angeordneten Mengenregelventil (29), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (30) des Wegeventils (28) durch Federn (33) in seiner Mittellage zentriert ist und dessen beide Seiten je über eine Steuerleitung (38 bzw. 39) mit einem Vorsteuerventil verbunden sind, dass jede der beiden Steuerleitungen zwei parallele Stränge aufweist, die je ein Drosselventil und in Serie dazu ein Rückschlagventil (27) enthalten, wobei in jeder der beiden Steuerleitungen das Rückschlagventil des einen Stranges eine dem Rückschlagventil des andern Stranges entgegengesetzte Durchflussrichtung aufweist, und dass die beiden pumpenseitigen Steuerkanten des Steuerkolbens durch Abschrägungen (31, 32) gebildet sind. 2. Drive device according to claim 1 with a flow control valve (29) arranged between the pump unit and directional control valve (28), characterized in that the control piston (30) of the directional control valve (28) is centered in its central position by springs (33) and the two sides thereof Are connected via a control line (38 or 39) to a pilot valve that each of the two control lines has two parallel lines, each of which contains a throttle valve and a check valve (27) in series, the check valve of the one in each of the two control lines Line has a flow direction opposite to the check valve of the other line, and that the two pump-side control edges of the control piston are formed by bevels (31, 32).