DE3543790A1 - Oszillationsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Oszillationsvorrichtung für eine Stranggießkokille für Metalle, insbesondere Stahl, mit mindestens drei Antriebselementen, deren Hubbewegung ganz oder teilweise durch das Gewicht der Stranggießkokille und die Kraft der Antriebselemente erzeugt wird.

Üblicherweise wird die Oszillationsbewegung der Stranggießkokillen für Stahl durch Exzenterwellen bewirkt, beispielsweise die aus der DE-OS 34 03 598 bekanntgewordene oszillierend angetriebene Stranggießkokille.

Aus DE-AS 12 73 138 ist eine Vorrichtung zum Bewegen der Kokille einer Stranggießeinrichtung mittels einer oder mehrerer Zylinder- Kolben-Einheiten bekannt, bei der die Kokille durch einen Ringkolben 2 getragen wird, welcher mit einem entsprechenden ringförmigen Zylinder 3 zusammenwirkt. Die aus dieser Schrift bekanntgewordene Oszillationsvorrichtung hat den Nachteil, daß eine exakte Führung der Kokille nicht möglich ist, da diese auf einem ringförmigen Zylinder abgestützt ist. Bereits leichte Schwerpunktverlagerungen oder einseitig angreifende Widerstände werden die gewünschte Bewegungsrichtung behindern. Nachteilig ist auch der Einsatz von Begrenzungsschaltern zur Steuerung der Ventile, die ausschließlich in den Endstellungen während der Oszillationsbewegung betätigt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Oszillationsvorrichtung nach der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln ein gewünschter Kurvenlauf der einzelnen Antriebselemente beliebig einstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 dargelegt.

Im Bereich eines jeden Antriebselementes sind Wegaufnehmer angeordnet, die zu einer beliebigen Zeit die exakte Lage des antriebsnahen Hubtischteils anzeigen. In Kenntnis der Lage des Hubtisches läßt sich auf einfache Weise der exakte Weg eines beliebigen Punktes der Kokille ermitteln. Die Ist-Lage des Hubtisches - und damit der Kokille - wird steuerungsmäßig einem Vergleichsteil zugeführt, das diesen Wert frei einstellbar mit Soll-Werten vergleichen kann und Einfluß auf die Bewegung des Antriebselementes nimmt. Beim Antriebselement in Form eines Hydraulikzylinders sind es steuerungsmäßig der Leistungsteil sowie das Servoventil und kraftmäßig die Druckerzeugungsstation, die über das Servoventil Einfluß auf die Ölströme in dem Hydraulikzylinder nimmt. Bei einem Linearantrieb ist das die Kraftstromeinspeisung und die elektronische Steuerung.

Senkrecht zur Gießrichtung wird der Hubtisch exakt geführt. In der Regel dienen hierzu Lenker. Als Hubtischführung ist auch eine Kugellagerung einsetzbar, insbesondere bei kleinen Hüben. In vorteilhafter Weise kann diese Führung mit dem Antriebselement kombiniert werden. Bei Hydraulikzylindern ist dies durch eine hydrostatische Keilspaltlagerung realisierbar. Der Versatz senkrecht zur Gießrichtung ist dabei minimal und im Bereich der elastischen Verformung der Elemente.

Am Hubtisch sind Federn anordenbar, vorzugsweise auf der am Gießstrang zugeneigten Seite des Hubtisches. Die Federn dienen zur Gewichtsaufnahme und reduzieren dadurch die Antriebskräfte. Hierzu eignen sich insbesondere Federn mit flacher Federkennlinie. Die Federkräfte wirken dabei entlastend, da sie der Beschleunigungsrichtung und zeitweise den Reibungskräften entgegengesetzt sind. Neben Ringfedern oder Tellerfedern können in vorteilhafter Weise auch sogenannte Ölfedern eingesetzt werden. Diese Ölfedern haben den Vorteil, daß sie eine Hohe Zuverlässigkeit aufweisen, da sie u. a. kühlbar, einstellbar und verschleißarm sind.

Die einzelnen Federn sind in der Höhe ihrer Federrate festlegbar. Die Federrate kann, insbesondere bei nichtsymmetrischer Gewichtsverteilung des Hubtisches in einer Bogenstranggießanlage bei den auf dem Außenradius angeordneten Federn dabei größer als die Federrate der auf dem Innenradius angeordneten Federn eingestellt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Bewegung der Kokille auf dem Gießradius eine vorgegebene Form annimmt. Gleichzeitg ist der Hub der einzelnen Antriebselemente einstellbar, so daß die gewünschte Bewegung auf dem Gießradius auch bei verschiedenen Hüben während des Betriebes erreicht wird.

Bei der erfindungsgemäßen Oszilationsvorrichtung wird jeder Antriebspunkt im Regelkreis bearbeitet. Es besteht nun die Möglichkeit, die verschiedensten Parameter zu einer beliebigen Zeit zu verändern. So läßt sich während des Betriebes nicht nur der Hub frei einstellen, sondern auch die Frequenz. Durch die aktibe Wegmessung im Bereich jedes Antriebselementes wird dabei ein absoluter Amplitudengleichlauf und ein Phasengleichlauf erreicht. Da die Antriebskraft deutlich über den möglichen Reibkräften liegt, ist keine Negativbeeinflussung des Schwingsystems zu erwarten. Dabei ist der Bewegungsverlauf an jedem Krafteinleitungspunkt beliebig wählbar und einstellbar.

In Abhängigkeit des zu verschmelzenden Metalls kann durch geeignete Kokillenbewegung eine glattere, weitgehend fehlerfreie Stranggußoberfläche erzielt werden. So ist es beispielsweise möglich, die maximale Geschwindigkeit der Kokille in Gießrichtung größer als die Gießgeschwindigkeit einzustellen. Hierdurch wird ein Einfluß auf die Strangoberfläche ausgeübt. Bei den hohen zur Verfügung stehenden Kräften, beispielsweise einer Hydraulikanlagen, sind die Antriebselemente außerhalb des durch flüssiges Metall gefährdeten Bereichs anordenbar. Der Hubtisch kann sich auf den Antriebselementen abstützen oder aber auch an ihnen angehängt sein. Die eingesetzten Elemente weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf, sie sind verschleißarm und zeichnen sich durch eine hohe Zuverlässigkeit sowie Lebensdauer aus.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Antrieb einer Oszillationsvorrichtung.

Fig. 2 die Anordnung der Auflagepunkte.

In der Fig. 1 ist die Gießrichtung des Stranges 10, der aus der im Hubtisch 12 angeordneten Kokille 11 austritt, dargestellt. Der Hubtisch wird dabei von Antriebselementen 20 gehalten, die sich auf dem Fundament 13 abstützen. Die Antriebselemente 20 sind ebenso in einer Weise am Hubtisch 12 anordenbar, bei der der Hubtisch an einem Fundament 13 aufgehängt ist.

Als Antriebselement 20 ist ein Hydraulikzylinder 21 dargestellt. Es sind aber auch andere Antriebselemente 20 einsetzbar, wie z. B. der nicht dargestellte Linearantrieb 22. In horizontaler Richtung wird der Hubtisch 12 durch die Hubtischführung 40 in seiner Horizontalbewegung eingeengt. In der Fig. 1 ist eine Kugellagerung 41außerhalb des Hubtisches vorgesehen. Es sind aber auch andere Hubtischführungen 40 einsetzbar, wie z. B. zwischen dem Hubtisch und dem Fundament angeordnete Lenker oder, bei Einsatz eines Hydraulikzylinders 21 als Antriebselement 20, eine Keilspaltlagerung 42 (nicht dargestellt) der Hydraulikelemente.

Der Hubtisch 12 ruht auf Federn 60. Zum Einsatz kommen Spiralfedern 61, Ölfedern 63 oder nicht dargestellt Tellerfedern 62. Ebenso wie bei den Antriebselementen 20 kann der Hubtisch auch an den Federn 60 angehängt sein.

Im Bereich der Antriebselemente 20 sind die Meß- und Regelelemente 30 angeordnet. Sie setzen sich zusammen aus dem Wegaufnehmer 31. Der Wegaufnehmer 31 ist dabei verknüpft mit dem Vergleichsteil 32. Der Vergleichsteil 32 ist dabei verknüpft mit einem Sollwertteil 35. Der Sollwertgeber 35, der Einfluß nimmt auf die Amplitude, Frequenz, Kurvenform u. ä., kann dabei mit mehreren Meß- und Regelelementgruppen 30 verknüpft sein. Der Vergleichsteil 32, der die Ist- und Sollwerte vergleicht, ist bei Einsatz von Hydraulikzylindern 21 mit dem Leistungsteil 33 verbunden, der widerum auf das Servoventil 34 steuerungsmäßig wirkt. Kraftmäßig wird das Servoventil 34 beeinflußt von der Energiequelle 50, hier einer Hydraulikstation 51.

Die Fig. 2 zeigt den Strang 10 in der Kokille 11. In der vorliegenden Skizze ist der Hubtisch nicht gesondert dargestellt. In der Fig. 2 sind zwei Antriebselemente 20 an den Ecken einer Längsseite der Kokille 11 angeordnet und das dritte Antriebselement ist in der Mitte der gegenüberliegenden Längsseite vorgesehen. Die Federn 60 sind zu den Antriebselementen 20 klappsymmetrisch angeordnet.

• Positionsliste 10 Strang
  11 Kokille
  12 Hubtisch
  13 Fundament
  20 Antriebselement
  21 Hydraulikzylinder
  22 Linearantrieb
  30 Meß- und Regelelemente
  31 Wegaufnehmer
  32 Vergleichsteil
  33 Leistungsteil
  34 Servoventil
  35 Sollwertteil
  40 Hubtischführung
  41 Kugel-Lagerung
  42 Keilspaltlagerung
  50 Energiequelle
  51 Hydraulikstation
  60 Federn
  61 Spiralfeder
  62 Tellerfeder
  63 Ölfeder

Claims (10)

1. Oszillationsvorrichtung für eine Stranggießkokille für Metall, insbesondere Stahl, mit mindestens drei Antriebselementen, deren Hubbewegung in Gießrichtung ganz oder teilweise durch das Gewicht der in einem Hubtisch angeordneten Stranggießkokille und die Kraft der Antriebselemente erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,

• 1.1 daß an der Stranggießkokille (10) im Bereich jedes Antriebselementes (20) ein Wegaufnehmer (31) angeordnet ist,
• 1.2 daß der Wegaufnehmer (31) mit einem Vergleichsteil (32) verbunden ist, das den jeweiligen Ist-Wert mit einem vorgebbaren Soll-Wert vergleicht, und
• 1.3 daß das Vergleichsteil (32) steuerungsmäßig mit dem Antriebselement (20) verknüpft ist.

2. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (20) Hydraulikzylinder (21) sind, die von Servoventilen (34) steuerbar sind, die mit dem Vergleichsteil (32) über ein Leistungsteil (33) verknüpft sind.

3. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (20) elektrische Linearantriebe (22) sind.

4. Oszillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hubtischführung (40) vorgesehen ist, die den Hubtisch (12) parallel zur Strangachse führt.

5. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubtischführung (40) in den Antriebselementen (20) z. B. in Form einer hydrostatischen Keilspaltlagerung (42) vorgesehen ist.

6. Oszillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente (20) an einer Energiequelle (50) angeschlossen sind, mit der eine Kraft erzeugbar ist, die ein Vielfaches größer ist als die maximal möglichen Reibkräfte zwischen dem Strang (10) und der Kokille (11) zuzüglich der Reibungskräfte in der Hubtischführung (40).

7. Oszillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubtisch (12) der Kokille (11) durch Federn (60) gelagert ist.

8. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Feder (60) eine die Rückstellkraft hydraulisch erzeugendes Element (Ölfeder 63) einsetzbar ist.

9. Oszillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (60) zueinander in ihrer Federrate eine unterschiedliche Höhe aufweisen.

10. Oszillationsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bogenstranggießanlage die Federrate C 2 der Federn (60), die auf der Kreisbogenaußenseite angeordnet sind, größer ist als die Federsteife C 1 der auf der Kreisbogeninnenseite angeordneten Federn (60).