DE3622875A1 - Verfahren zum diskontinuierlichen ausziehen eines stranges sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum diskontinuierli­ chen Ausziehen eines Stranges aus einer Stranggießkokille, insbesondere einer Horizontalstranggießkokille, wobei der Strang mittels mindestens einer mittels eines Hydraulikmo­ tors angetriebenen Treibrolle aus der Kokille ausgezogen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-B-1 783 032 bekannt. Um eine entsprechend der Ausziehbewegung periodi­ sche Schwankung des Rotors des Hydraulikmotors zu errei­ chen, ist gemäß der DE-B-1 783 032 im Druckmittelzufluß zum Hydraulikmotor ein Steuerventil vorgesehen, welches die dem Hydraulikmotor zugeführte Menge der Hydraulikflüs­ sigkeit periodisiert. Das Steuerventil öffnet oder schließt zu diesem Zweck die Druckmittelzuflußleitung mehr oder weniger.

Dies hat den Nachteil, daß infolge der Drosselung durch das Steuerventil Leistungsverluste entstehen. Es kommt zu einer Erwärmung des Hydraulikmediums. Ein weiterer Nach­ teil ist darin zu sehen, daß zwecks Erzeugung einer hin­ reichend genauen diskontinuierlichen Drehung des Rotors des Hydraulikmotors eine aufwendige Regelung der aus dem Steuerventil austretenden Hydraulikflüssigkeitsmenge vor­ gesehen werden muß, bei der Instabilitäten möglich sind. Es müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um solche Instabilitäten zu vermeiden.

Die aus der DE-B - 17 83 032 bekannte Einrichtung ist infolge der Steuerventile leistungsmäßig beschränkt und ist nur für Stranggießanlagen zum Gießen von Strängen mit kleineren Querschnitten einsetzbar.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum diskontinuierlichen Ausziehen eines Stranges sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaf­ fen, welche leistungsmäßig keiner Beschränkung unterlie­ gen, bei denen außer den Verlusten in den Rohrleitungen und im Hydraulikmotor keine weiteren Verluste auftreten und bei denen auf einen geschlossenen Regelkreis trotz ausreichender Genauigkeit des Strangausziehens verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Hydraulikmotor eingangsseitig einerseits Hydraulik­ flüssigkeit mit einem pro Zeiteinheit konstanten Mengenan­ teil zugeführt und andererseits Hydraulikflüssigkeit mit mindestens einem pro Zeiteinheit periodisch schwankenden Mengenanteil zu- oder abgeführt wird.

Zur Vermeidung von Energieverlusten wird vorzugsweise dem Hydraulikmotor ausgangsseitig Hydraulikflüssigkeit mit mindestens einem pro Zeiteinheit periodisch schwankenden Mengenanteil ab- bzw. zugeführt, wobei der ab- bzw. zuge­ führte Mengenanteil dem eingangsseitig periodisch schwan­ kenden zu- bzw. abgeführten Mengenanteil entspricht.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit min­ destens zwei einander gegenüberliegenden, den Strang an gegenüberliegenden Strangseiten kontaktierenden Rollen, von denen mindestens eine an die Strangoberfläche anpreß­ bar und mindestens eine als mittels eines Hydraulikmotors antreibbare Treibrolle ausgebildet ist, wobei der Hydrau­ likmotor mit einer konstant angetriebenen Haupt-Hydraulik­ pumpe über eine Haupt-Hydraulikzuleitung verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingangsseite des Hydraulikmotors eine Hydrauliknebenleitung mit dem Hydrau­ likmotor leitungsmäßig verbunden ist, die an eine Hydrau­ likflüssigkeit periodisch fördernde Neben-Hydraulikpumpe angeschlossen ist, die mit einer Frequenz angetrieben ist, die der Frequenz des diskontinuierlichen Ausziehens des Stranges entspricht.

Vorzugsweise ist die Neben-Hydraulikpumpe als doppelt beaufschlagbare Kolbenpumpe ausgebildet, deren eine Kammer mit der Eingangsseite und deren andere Kammer mit der Ausgangsseite des Hydraulikmotors leitungsmäßig verbunden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Haupt- Hydraulikpumpe mit der Neben-Hydraulikpumpe mittels eines Getriebes, vorzugsweise eines Regelgetriebes, verbunden und sind sowohl die Haupt- als auch die Neben-Hydraulik­ pumpe von einem gemeinsamen Motor antreibbar.

Zur Vermeidung einer Drossel in der Hydraulikabflußleitung mündet die Hydraulikabflußleitung in einen weiteren Hy­ draulikmotor, der mit einer Verbindungswelle mit der Haupt-Hydraulikpumpe verbunden ist, und ist die Ausgangs­ seite des weiteren Hydraulikmotors mit der Eingangsseite der Haupt-Hydraulikpumpe leitungsmäßig verbunden.

Um den Strang noch differenzierter bewegen zu können, d.h. eine aus zwei oder mehreren Sinusschwingungen zusammenge­ setzte Bewegung durchführen zu lassen, ist zweckmäßig zusätzlich mindestens eine weitere Neben-Hydraulikpumpe vorgesehen, die leitungsmäßig mit der Eingangsseite des Hydraulikmotors verbunden ist und die mit einer Frequenz angetrieben ist, die einem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz des diskontinuierlichen Ausziehens des Stranges entspricht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung für eine schematisch im Schrägriß dargestellte Horizontal­ stranggießanlage veranschaulicht.

Fig. 2 zeigt in zu Fig. 1 analoger Darstellung ein Detail einer weiteren Ausfüh­ rungsform.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen in Diagramm­ form die für den Strang gewünschte Ausziehbewegung, wobei jeweils auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Geschwindigkeit des Stranges und die Hydraulikflüssig­ keitsmenge aufgetragen sind.

Mit 1 ist ein ortsfest angeordneter Vorratsbehälter zur Aufnahme von Stahlschmelze bezeichnet, der an seinem un­ teren Ende mit einem seitlich auskragenden Auslaufteil 2 versehen ist, an dem eine während des Gießens ebenfalls ortsfeste Horizontalstranggießkokille 3 dicht anschließt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Hohlraum der Kokille einen Knüppelquerschnitt auf.

Der aus der Horizontalstranggießkokille 3 austretende Strang 4 mit Knüppelformat wird in Ausziehrichtung 5 ent­ lang eines mit Stützrollen 6 versehenen Rollganges 7 ge­ stützt. In einer gewissen Entfernung 8 der Horizontal­ stranggießkokille 3, welche Entfernung 8 mindestens so groß bemessen sein muß, daß der Strang nach Durchlaufen der Entfernung 8 durcherstarrt ist, ist ein Treibaggregat 9 vorgesehen, welches von einer an die Strangoberfläche 10 anpreßbaren, nicht angetriebenen Rolle 11 und einer orts­ fest gelagerten antreibbaren Treibrolle 12 gebildet ist, die die der Strangoberfläche 10 gegenüberliegende Strang­ seite kontaktiert. Zur Anpressung der nicht antreibbaren Rolle 11 an die Strangoberfläche 10 dienen schematisch dargestellte Preßeinrichtungen 13, die beispielsweise als Druckmittelzylinder oder als Federpakete ausgebildet sind.

Zum Antrieb der Treibrolle 12 ist ein Hydraulikmotor 14 vorgesehen. Die Hydraulikflüssigkeit wird von einem Hy­ draulikvorratsbehälter 15 über eine Haupt-Hydraulikzulei­ tung 16 mittels einer Haupt-Hydraulikpumpe 17, die von einem Elektromotor 18 angetrieben ist, dem Hydraulikmotor 14 zugeführt. In der vom Hydraulikmotor 14 zum Hydraulik­ vorratsbehälter 15 führenden Haupt-Hydraulikableitung 19 ist ein weiterer Hydraulikmotor 20 vorgesehen, der mit der Haupt-Hydraulikpumpe 17 über eine Verbindungswelle 20′ gekoppelt ist und sich synchron mit dieser dreht. Dieser zusätzliche Hydraulikmotor 20 ersetzt die üblicherweise in einem Hydraulikkreislauf vorgesehene Drossel und bewirkt geringere Energieverluste als diese.

Der Elektromotor 18 zum Antrieb der Haupt-Hydraulikpumpe 17 treibt weiters eine Neben-Hydraulikpumpe, u.zw. unter Zwischenschaltung eines Regelgetriebes 21 einen Kurbel­ trieb 22 an, dessen Pleuel 23 die Kolbenstange 24 eines doppelt wirkenden Druckmittelzylinders 25 (Gleichgangzy­ linders) antreibt. Von den beiden Kammern 26, 27 des Druckmittelzylinders 25 ist eine Kammer 26 mit der Haupt- Hydraulikzuleitung 16 und eine Kammer 27 mit der Haupt- Hydraulikableitung 19 leitungsmäßig verbunden, u.zw. mün­ den die von den Kammern 26, 27 des Druckmittelzylinders 25 ausgehenden Hydrauliknebenleitungen 28, 29 in die Haupt- Hydraulikzu- bzw. -ableitung zwischen der Pumpe 17 und dem Hydraulikmotor 14 bzw. zwischen dem Hydraulikmctor 14 und dem weiteren Hydraulikmotor 20.

Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:

Um die in Fig. 3 mit voll ausgezogener Linie dargestellte, periodisch schwankende Ausziehbewegung des Stranges 4 gegenüber der ortsfest angeordneten Kokille 3 zu erzielen, werden dem Hydraulikmotor 14 eingangsseitig Hydraulikflüs­ sigkeitsmengen Q zugeführt, die von der Haupt-Hydraulik­ pumpe 17 und der Neben-Hydraulikpumpe, d.h. dem doppelt wirkenden Druckmittelzylinder 25 gefördert werden. Die Haupt-Hydraulikpumpe 17 liefert einen pro Zeiteinheit konstanten Mengenanteil Q′, wie er in Fig. 3 mit strich­ lierter Linie dargestellt ist.

Der doppelt wirkende Druckmittelzylinder 25 liefert einen entsprechend dem Kurbeltrieb 22 und der Übersetzung des Regelgetriebes 21 entsprechenden periodisch schwankenden Mengenanteil Q′′ hinzu oder entnimmt der Zuleitung 16 einen Mengenanteil Q′′, je nach Bewegungsrichtung des Kolbens 30 des Druckmittelzylinders 25. Der vom Druckmittelzylinder 25 gelieferte bzw. entnommene Mengenanteil Q′′ ist in Fig. 3 mit strichpunktierter Linie dargestellt. In Summe ergibt dies eingangsseitig beim Hydraulikmotor 14 eine Menge Q an Hydraulikflüssigkeit, wie sie in Fig. 3 mit voll ausge­ zogener Linie dargestellt ist. Diese Menge Q ergibt ent­ sprechend der Umsetzung im Hydraulikmotor 14 eine zur Menge proportionale Drehbewegung der Treibrolle 12 bzw. eine dementsprechend periodische Ausziehbewegung v(t) des Stranges 4.

Da sich die beiden Seiten des doppelt wirkenden Druckmit­ telzylinders 25, was die über die Hydrauliknebenleitung 28 zugeführte bzw. entnommene Hydraulikflüssigkeitsmenge Q′′ und die über die Hydrauliknebenleitung 29 ab- bzw. zuge­ führte Hydraulikflüssigkeitsmenge Q′′ betrifft, genau kon­ trär verhalten, ergibt sich in der Haupt-Hydraulikablei­ tung 19 nach der Einmündung der die Haupt-Hydraulikablei­ tung 19 mit der Kammer 27 des Druckmittelzylinders 25 ver­ bindenden Hydrauliknebenleitung 29 ein mengenmäßig pro Zeiteinheit konstanter Hydraulikmittelabfluß.

Für eine komplizierte Ausziehbewegung des Stranges 4 ist es möglich - entsprechend der Zerlegung einer periodischen Funktion in eine Fourier-Reihe -, weitere, zum doppelt wirkenden Druckmittelzylinder 25 parallel geschaltete doppelt wirkende Druckmittelzylinder - also weitere Neben- Hydraulikpumpen - vorzusehen, deren Kurbeltriebe mit einer Frequenz betrieben sind, die jeweils einem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz des diskontinuierlichen Ausziehens des Stranges 4 entspricht. Ein solcher weiterer Druckmit­ telzylinder 31 mit Kurbeltrieb 22 ist in Fig. 1 mit strichlierten Linien dargestellt. Dieser Druckmittelzylin­ der 31 wird über ein Übersetzungsgetriebe 32 von der Welle 33 des den ersten Druckmittelzylinder 25 antreibenden Kurbeltriebes 22 angetrieben.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine Ausziehbewe­ gung v des Stranges 4, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist, zu erreichen, wobei die Genauigkeit der Übereinstim­ mung der tatsächlichen Ausziehbewegung v des Stranges mit der gewünschten Ausziehbewegung des Stranges sich nach der Wahl der Anzahl der Druckmittelzylinder richtet.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform für den Antrieb des doppelt wirkenden Druckmittelzylinders gezeigt, bei der anstelle eines Kurbeltriebes 22 eine Kurvenscheibe 34 vorgesehen ist. Durch Wahl der den Kolben 30 des doppelt wirkenden Druckmittelzylinders 25 antreibenden Oberfläche 35 der Kurvenscheibe 34 läßt sich die Ausziehbewegung des Stranges 4, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, in einfacher Weise der geforderten optimalen Auszieh­ bewegung des Stranges angleichen.

Claims (7)

1. Verfahren zum diskontinuierlichen Ausziehen eines Stranges (4) aus einer Stranggießkokille (3), insbeson­ dere einer Horizontalstranggießkokille (3), wobei der Strang (4) mittels mindestens einer mittels eines Hy­ draulikmotors (14) angetriebenen Treibrolle (12) aus der Kokille (3) ausgezogen wird, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Hydraulikmotor (14) eingangsseitig einer­ seits Hydraulikflüssigkeit mit einem pro Zeiteinheit konstanten Mengenanteil (Q′) zugeführt und andererseits Hydraulikflüssigkeit mit mindestens einem pro Zeitein­ heit periodisch schwankenden Mengenanteil (Q′′) zu- oder abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydraulikmotor (14) ausgangsseitig Hydraulikflüs­ sigkeit mit mindestens einem pro Zeiteinheit periodisch schwankenden Mengenanteil (Q′′) ab- bzw. zugeführt wird, wobei der ab- bzw. zugeführte Mengenanteil dem ein­ gangsseitig periodisch schwankenden zu- bzw. abgeführ­ ten Mengenanteil (Q′′) entspricht.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 oder 2, mit mindestens zwei einander gegen­ überliegenden, den Strang (4) an gegenüberliegenden Strangseiten kontaktierenden Rollen (11, 12), von denen mindestens eine (11) an die Strangoberfläche (10) an­ preßbar und mindestens eine als mittels eines Hydrau­ likmotors (14) antreibbare Treibrolle (12) ausgebildet ist, wobei der Hydraulikmotor (14) mit einer konstant angetriebenen Haupt-Hydraulikpumpe (17) über eine Haupt-Hydraulikzuleitung (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingangsseite des Hydraulik­ motors eine Hydrauliknebenleitung (28) mit dem Hydrau­ likmotor (14) leitungsmäßig verbunden ist, die an eine Hydraulikflüssigkeit periodisch fördernde Neben-Hydrau­ likpumpe (25) angeschlossen ist, die mit einer Frequenz angetrieben ist, die der Frequenz des diskontinuierli­ chen Ausziehens des Stranges (4) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neben-Hydraulikpumpe (25) als doppelt beaufschlag­ bare Kolbenpumpe (25) ausgebildet ist, deren eine Kam­ mer (26) mit der Eingangsseite und deren andere Kammer (27) mit der Ausgangsseite des Hydraulikmotors (14) leitungsmäßig verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Haupt-Hydraulikpumpe (17) mit der Neben-Hydraulikpumpe (25) mittels eines Getriebes (21), vorzugsweise eines Regelgetriebes (21), verbunden ist und sowohl die Haupt- (17) als auch die Neben-Hydrau­ likpumpe (25) von einem gemeinsamen Motor (18) antreib­ bar sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Hydraulik­ abflußleitung (19) in einen weiteren Hydraulikmotor (20) mündet, der mit einer Verbindungswelle (20′) mit der Haupt-Hydraulikpumpe (17) verbunden ist, und die Ausgangsseite des weiteren Hydraulikmotors (20) mit der Eingangsseite der Haupt-Hydraulikpumpe (17) leitungs­ mäßig verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich minde­ stens eine weitere Neben-Hydraulikpumpe (31) vorgesehen ist, die leitungsmäßig mit der Eingangsseite des Hy­ draulikmotors (14) verbunden ist und die mit einer Frequenz angetrieben ist, die einem ganzzahligen Viel­ fachen der Frequenz des diskontinuierlichen Ausziehens des Stranges (4) entspricht.