Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder einer Stranggiessanlage

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder zum Positionieren und zur Lagesicherung einer Führungsrolle in der Strangführung einer Stranggiessanlage, unter Verwendung von Wegeventilen innerhalb der beiden Hauptsteuerieitungen in der Art von Elektromagnetventilen mit mechanischer Betätigung durch Feder bei entregtem Elektromagnet. Eine derartige Steuerung ist im einschlägigen Fachgebiet bekannt. Ferner sind Rückschlagventile in Hauptsteuerleitunge an sich bekannt.

[0002] In Stranggiessanlagen werden bevorzugt hydraulische Rollenanstellsysteme eingesetzt. Gegenüber mechanischen oder elektro-mechanischen Anstellsystemen besitzt die Hydraulik vor allen den Vorteil, dass die Anpresskraft der Segmente bzw. der angestellte Rollen gegen den die Strangdicke bestimmenden mechanischen Anschlag stufenlos eingestellt werden kann, wobei über das Konstantdrucksystem der Hydraulik eine Kraftbegrenzung erfolgt. Damit wird eine Sicherheitsfunktion gegen überhöhte mechanische Belastung übernommen, die beim Überschreiten einer maximalen Rollenkraft zum Zurückweichen der angestellten Rollen ohne nennenswerten Kraftanstieg führt. Insbesondere für die angetriebenen Rollen einer Strangführung kann auf eine hydraulische Anstellung nicht verzichtet werden, da für diese Rollen ein Zurückweichen unter konstanter Kraft funktionstechnisch unbedingt erforderlich ist, weil die Anfahr- oder Kaltstrangkette periodische Hubbewegungen der Rollen verursacht, wenn sie innerhalb der Strangführung transportiert wird.

[0003] Ein wesentliches Kriterium für die Zuverlässigkeit einer Stränggiessanlage ist die Funktionstüchtigkeit der hydraulisch beaufschlagbaren Anstellzylinder und damit die Sicherheit gegen ein unerwünschtes Zurückweichen der Anstellzylinder im Warm- bzw. Kühlbereich der Strangführung. Das Zurückweichen der Strangführung in diesem Bereich führt zu Strangausbeulungen und Strangdurchbrüchen, was meist einen langzeitigen Stillstand der Anlage zur Folge hat.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Funktionssicherheit der hydraulisch betriebenen Anstellzylinder zu verbessern und die Versorgung der Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit auch dann zu gewährleisten, wenn bedingt durch einen Stromfehler die Steuerspannung für die elektromagnetisch geschalteten Ventile oder die gesamte Elektrik ausfällt, so dass in diesem Fall über längere Zeit eine Notversorgung aufrechterhalten werden kann, die es insbesondere ermöglicht, die Zylinder sowohl in der oberen Endstellung zu halten als auch eine Abwärtsbewegung ohne Unterbrechung durchzuführen und den Druck zu halten, d.h. die Funktionen der Hydraulik in jeder Schaltstellung der Haupt-Steuerventile aufrechtzuerhalten.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den im Patentanspruch angegebenen Merkmalen. Dadurch, dass zusätzlich zu dem in jeder Hauptsteuerleitung vorgesehenen Wegeventil als Hauptsteuerventil noch ein im Nebenstrom angeordnetes Vorsteuerventil als Wegeventil mit Raste über Rückschlagventile in den Hydraulikkreislauf für die Versorgung eines Anstellzylinders geschaltet wird, kann der Anstellzylinder unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung der Haupt-Wegeventile die eingeleitete Funktion erfüllen-, selbst dann, wenn die zum Heben der Strangführungsrolle in den beiden Hauptsteuerleitungen elektrisch betätigten Haupt-Wegeventile, bedingt durch die Federkraft bei Spannungsausfall, in ihre Ausgangslage zurückgestellt werden. Es werden dann nämlich die von dem 4/2-Wege-Vorsteuerventil beeinflussbaren Rückschlagventile so aufgesteuert oder geschlossen, dass die zum Halten beim Heben bzw. zum Senken erforderliche Zu- bzw. Abfuhr der Druckflüssigkeit über das 4/2-Wege-Vorsteuerventil gesichert ist, wobei die Versorgung mit Öl über den/die in der Krafteinheit des hydraulischen Antriebs vorhandenen Druckspeicher, in welchen üblicherweise druckgeregelte Pumpen einspeisen, erfolgt. Da die Wegeventile zur Vermeidung von internen Ölverlusten als leckölfreie Sitzventile ausgeführt sind und eine Betriebsweise mit geregeltem Druck über ein Druckregelventil, welche grosse Leckageverluste aufweist und den Druckspeicher in kürzester Frist leeren würde, in einem Notfall nicht durchgeführt wird, treten geringe Ölverlusta lediglich am Zylinder auf. Diese Verluste können aber über mehrere Stunden über den Druckspeicher kompensiert werden.

[0006] In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Schaltplan für die Steuerung mit Notversorgung in Verbindung mit einem Anstellzylinder für eine Führungsrolle einer Stranggiessanlage dargestellt. Die hydraulische Steuerung dient zum Betätigen von Anstellzylindern 1 mit Kolben 2 und Kolbenstangen 3 für eine angetriebene Führungsrolle 4 in einer Stranggiessanlage. Die Kolbenstangen 3 beider Anstellzylinder 1 drücken auf schematisch dargestellte Lager 5 der Führungsrolle 4. Jedem Anstellzylinder 1 ist solch eine Steuerung für die reversierbaren Anstellbewegungen der Kolbenstangen 3 zugeordnet.

[0007] Der Schaltplan ist hinsichtlich der Schattstellungen der Ventile für den Fall des Stromausfalls entworfen. Der Zylinderkolben 2 befindet sich beispielsweise in der unteren Endstellung, d.h. die Führungsrolle 4 ist abgesenkt. Die Steuerung besteht aus einer nicht näher dargestellten Hochdruckquelle mit Regelpumpe und Druckspeicher zur Lieferung eines konstanten hydraulischen Arbeitsdrucks. Von der Hochdruckquelle führt eine Hochdruckleitung 6 über ein Absperrventil 7 zu dem gegen eine Federkraft elektrisch betätigbaren 4/2-Wege-Ventil 8, dem die Schaltstellungen I und 11 zugeordnet sind. Die Schaltstellung I, d.h. mit erregtem Elektromagneten, wird immer dann zu wählen sein, wenn der Antriebszylinder mittels geregeltem Druck über das Druckregelventil 9 gefahren werden soll. In diesem Fall schliesst das in der Leitung 6 angeordnete Rückschlagventil 10, und das in der Leitung 6a angeordnete Rückschlagventil 12 wird eigenaufgesteuert, d.h. geöffnet.

[0008] Die Hochdruckleitung 6 zweigt sich in die beiden Hauptsteuerleitungen 13 und 14, die in die beiden Druckräume 1 a und 1 b des Anstellzylinders 1 einmünden. Jeder Hauptsteuerleitung 13, 14 ist ein elektromagnetisch zu betätigendes 3/2-Wege-Ventil 15, 16 zugeordnet. Das Wegeventil 15 kann in die Schaltstellungen von P nach A und A nachT, das Wegeventil 16 in die Schaltstellungen von P nach D und D nach T gebracht werden. In der dargestellten Schaltung steht die Hauptsteuerleitung 14 unter Druck, die in den Druckraum 1 b des Zylinders einmündet, um die Führungsrolle 4 mit einer einstellbaren, konstanten Kraft gegen den Strang 17 gedrückt zu halten.

[0009] Im Nebenschluss zu den wechselweise umsteuerbaren 3/2-Wege-Ventilen 15, 16 ist ein 4/2-Wege-Vorsteuerventil 18 mit elektromagnetischer Betätigung a, b für beide Schaltstellungen 111 und IV angeordnet. Elektromagnet a wird dabei beim Andrücken der Rolle bzw. bei der Druckhaltung betätigt; während Elektromagnet b beim Heben der Führungsrolle 4 erregt ist. Das Wegeventil 18 weist eine Raste 18a auf, so dass eine einmal eingestellte Schaltstellung auch bei Stromausfall bestehen bleibt. Die Eingänge P, T des Wegeventils 18 kommunizieren mit der Hochdruckleitung 6 bzw. mitder Rücklaufleitung 19. Weiterhin ist in der zum Zylinderraum 1 a für das Heben der Führungsrolle 4 führenden Hauptsteuerleitung 13 ein Rückschlagventil 20 und in einem Abzweig der zweiten Hauptsteuerleitung 14 ein Rückschlagventil 21 vorgesehen. Ein weiteres Rückschlagventil 22 verbindet eine zum Rückschlagventil 20 führende und zum Rückschlagventil 21 kommende Steuerleitung 23 mit der Rücklaufleitung 19 bzw. 11 des Systems, wobei das Rückschlagventil 22 entsperrt ist. Die Rückschlagventile 21, 22 sind nämlich über das 4/2-Wege-Vorsteuerventil 18. wahlweise zum Entsperren ansteuerbar, wobei der Steuerdruck über die Leitung 32 von dem Ausgang des Vorsteuerventils abgenommen wird. Für die abgebildete Schaltung zum Andrücken oder Senken der Führungsrolle 4 mit Hochdruck gilt, dass der Magnet a des Wegeventils 18 erregt sein müsste, womit die Schaltstellung 111 und damitein Durchgang von P nach G bzw. E nach T gegeben ist. Das Rückschlagventil 21 wird dabei durch Steuerdruck in der Leitung 32 geöffnet und öffnet gleichzeitig über die Leitung 23 durch Eigenaufsteuerung das Rückschlagventil 20, während das Rückschlagventil 22 schliesst.

[0010] Der Schaltplan enthält noch andere Ventile, Leitungen und Einrichtungen, die aber für die eigentliche Notversorgung nicht wesentlich sind. So sind noch ein Überdruckregler 24 und ein Vorsteuerventil 25 für den Überdruckregler 24 wie auch für das Druckregelventil 9 zu erkennen. Das Druckregelventil 9, weiches grosse Lecköiverluste aufweist, ist noch mit einer Leckleitung 26 verbunden. In der Hauptsteuerteitung 13 ist ebenso wie in der Hauptsteuerleitung 14 ein Drosselvetil 27, 28 vorgesehen. Die Verbindungen 29, 30 geben die elektrischen Leitungen zur Betätigung der elektrisch zu schaltenden Ventile an.

[0011] Im folgenden wird die Versorgung im Normalfall und bei Spannungsausfall für das Heben der Führungsrolle näher beschrieben. Das Wegeventil 8, welches nichtelektrisch angesteuert ist - und damit eine Position einnimmt, die auch bei Spannungsausfall vorliegt, was wegen des durch die hohen Leckölverluste bedingten notwendigen Umgehens des Druckregelventils 9 auch unbedingt erforderlich ist - befindet sich in der abgebildeten Schaltstellung II und öffnet von P nach F. Das 3/2-Wege-Ventil 15 ist im nicht dargestellten Normalfall elektrisch angesteuert und öffnet von P nach A, während das ebenfalls elektrisch angesteuerte 3/2-Wege-Ventil 16 von D nach T geöffnet ist. Der Elektromagnet b des zusätzlichen 4/2-Wege-Vorsteuerventils 18 ist betätigt, so dass dieses die dargestellte Schaltstellung IV einnimmt, die durch die Raste 18a bei Stromausfall eingehalten wird. Die Verbindung P nach E bzw. G nach T ist hergestellt. Das Rückschlagventil 22 wird aufgesteuert bzw. entsperrt, wodurch das Rückschlagventil 20 durch Eigenaufsteuerung öffnen kann.. Dem Zylinderraum 1 des Anstellzylinders 1 wird bei eigenaufgesteuertem Rückschlagventil 10 in der Hochdruckleitung 6 und geschlossenem Rückschlagventil 12 in der Leitung 6a Öl zugeführt. Das verdrängte Öl des Zylinderraums 1 b gelangt überdie-Hauptsteuerleitung 14 zur Trankleitung 11 und von dort in den nicht dargestellten Tank. Die Kolbenstange 3 des Antriebszylinders 1 fährt aus und hebt die Führungsrolle 4. Durch das in der Schaltstellung IV eingerastete 4/2-Wege-Ventil 18 und der damit verbundenen Vorsteuerung der Rückschlagventile (Rückschlagventil 22 ist entsperrt, Rückschlagventil 20 sperrt Hauptsteuerleitung 13) ist gewährleistet, dass auch bei Ausfall der Elektrik - wobei dann die Wegeventile 15, 16 durch die Federkraft in die Ausgangslage mit den Durchgängen von A nach T bzw. P nach D gestellt sind - während der Aufwärtsbewegung des Zylinderkolbens 2 die Führungsrolle 4 danach in der erreichten bzw. in der oberen Endstellung gehalten wird.

[0012] Wenn dagegen zum Druckhalten die Hauptsteuerleitung 14 Hochdruck führtund das Vorsteuerventil 18 in Schaltstellung III fixiert ist, gelangt die Steuerleitung 32 unter Druck, wodurch das Rückschlagventil 21 entsperrt wird und der sich aus der Hauptsteuerleitung 14 in die Steuerleitung 23 fortpflanzende Druck das Rückschlagventil 20 entsperrt und Ventil 22 schliesst. Der Druck im Zylinderraum 1 b wird unter Entlastung der Hauptsteuerleitung 13 (Ventil 20 offengehalten) über lange Zeit gehalten.

Ansprüche

Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder (1) zum Positionieren und zur Lagesicherung einen Führungsrolle (4) in der Strangführung einer Stranggiessanlage, unter Verwendung von Umsteuerventilen (15, 16) innerhalb der beiden Hauptsteuerleitungen (13, 14) in der Bauart von Elektromagnetventilen mit mechanischer Betätigung durch Feder bei entregtem Elektromagnet, gekennzeichnet durch ein zusätzliches 4/2-Wege-Vorsteuerventil (18) mit ausschliesslich elektromagnetischer Betätigung für beide Schaltstellungen (III/IV) und mit Raste zum Fixieren einer jeden Schaltstellung, das im Nebenfluss zu den wechselweise umsteuerbaren 3/2-Wege-Ventilen (15, 16) angeordnet ist, derart, dass die Eingänge (P, T) des Vorsteuerventils jeweils mit der Hochdruckleitung (6) und der Rücklaufleitung (19) vor den Umsteuerventilen kommunizieren, durch ein erstes entsperrbares Rückschlagventil (20) in der zum Zylinderdruckraum (1a) für das Heben der Führungsrolle (4) führenden ersten Hauptsteuerleitung (13), das bei Entlastung dieser Leitung schliesst und durch einen in der anderen, zweiten Hauptsteuerleitung (14) vorhandenen Druck entsperrbar ist, indem an die zweite Hauptsteuerleitung ein zweites entsperrbares Rückschlagventil (21) angeschlossen ist, das in entsperrter Stellung den Steuerdruck zum Entsperren des ersten Rückschlagventils (20) in der ersten Hauptsteuerleitung liefert, und durch ein drittes entsperrbares Rückschlagventil (22), das die den Steuerdruck führende Leitung (23) zwischen dem ersten Rückschlagventil (20) und dem zweiten Rückschlagventil (21) mit der Rücklaufleitung (19, 11) der Steuerung verbindet, wenn das dritte Rückschlagventil (22) entsperrt ist, wobei das zweite und das dritte entsperrte Rückschlagventil (21, 22) über das Vorsteuerventil (18) wechselweise zum Entsperren angesteuert sind und bei Stromausfall durch das eingerastete Vorsteuerventil (18) in der jeweiligen Schaltstellung verbleiben.

Claims

A hydraulic control system for a double-acting setting cylinder (1), for positioning and securing the position of a guide roller (4) in the strand guideway of a continuous casting plant; including reversing valves (15, 16), which are in the form of solenoid valves which are mechanically actuated by a spring when the solenoid is de-energised, in the two main control lines (13,14), characterised by: an additional 4/2-way pilotvalve (18) which is actuated exclusively electro-mechanically for both its switching positions (IIIIIV), comprises detaining means for detaining the valve in the selected switching position and is connected in parallel with the alternately reversible 3/2-way valves (15, 16) such that the inputs (P.T) of the pilot valve respectively communicate with the high-pressure line (6) and the return line (19) up_- stream of the reversing valves; a first pilot controlled nonreturn valve (20) in the first main control line (13) which leads to the cylinder pressure chamber (1a) (for raising) the guide roller (4), which nonreturn valve closes when this line is relieved of load and can be opened by a pressure in the other, second main control line (14) by means of a second pilot coltrolled nonretum valve (21) which is connected to the second main control line and, when open, supplies control pressure for opening the first nonreturn valve (20) in the first main control line; and athird pilot controlled valve (22), which when opened connects the control pressure line (23) between the second nonreturn valve (21) and the first nonreturn valve (20) to the return line (19,11) of the control system, the second and the third controlled nonreturn valves (21, 22) being alternately actuated open by way of the pilot valve (18) and, on loss of power, being kept in the respective switching position by the pilot valve (18) detained in its selected position.

Revendications

Commande hydraulique pour un vérin de positionnement (1) à double effet destiné à positionner et à fixer la position d'un rouleau de guidage (4) du guide de barre d'une installation de coulée continue, avec utilisation de distributeurs inverseurs (15, 16) intercalés dans les deux conduites de commande principales (13, 14) et qui sont constituées par des distributeurs électromagnétiques avec manoeuvre mécanique. par ressort lorsque l'électro-aimant est désexcité, caractérisée par un distributeur pilote supplémentaire (18) à 4 voies et 2 directions, avec actionnement exclusivement électromagnétique pour les deux positions de commutation (III/IV) et avec verrouillage pour fixer chaque position de commutation, qui est agencé en parallèle avec les distributeurs à 3 voies et 2 directions (15, 161 pouvant être inversés alternativement, de manière que les entrées (P, T) du distributeur pilote communiquent respectivement avec la conduite de haute pression (6) et la conduite de retour (19) en amont des distributeurs inverseurs; par un premier clapet anti-retour déblocable (20) intercalé dans la première conduite de commande principale (13) qui mène à la chambre de pression (1 a) du vérin servant à élever le rouleau de guidage (4), qui se ferme lorsque cette conduite est déchargée et peut être débloqué par une pression présente dans l'autre ou la deuxième conduite de commande principale (14), en ce sens que à la deuxième conduite de commande principale, est raccordé un deuxième clapet anti-retour déblocable (21) qui, dans la position débloquée, envoie la pression de commande pour débloquer le premier clapet anti-retour (201 intercalé dans la première conduite de commande principale; et par un troisième clapet anti-retour déblocable (22), qui relie la conduite (23) conduisant la pression de commande, entre le premier clapet anti-retour (20) et le deuxième clapet anti-retour (21), à la conduite de retour (19, 11) de la commande lorsque le troisième clapet anti-retour (22) est débloqué, cependant que le deuxième et le troisième clapets anti-retour déblocables (21, 22) sont commandés alternativement pour le déblocage par l'intermédiaire du distributeur pilote (18) et restent dans leur position de commutation présente en cas de panne de courant, sous l'effet du distributeur pilote (18) verrouillé.

Zeichnung