Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder einer Stranggiessanlage

Abstract

 In Stranggießanlagen werden zum Positionieren und zur Lagesicherung von insbesondere angetriebenen Führungsrollen (4) bevorzugt hydraulische Rollenanstellsysteme eingesetzt, die im Gegensatz zu mechanischen oder elektromechanischen Anstellsystemen noch eine Sicherheitsfunktion gegenüber erhöhten mechanischen Belastungen übernehmen können, wodurch ein funktionstechnisch erforderliches Zurückweichen der Rollen unter einer konstanten Kraft gewährleistet ist. Andererseits muß ein unerwünschtes Zurückweisen der Anstellzylinder (3) unbedingt vermieden werden, weil ansonsten Strangausbeulungen und Strangdurchbrüche auftreten. Jeder Anstellzylinder (3) steht mit der Hochdruckquelle über eine Hochdruckleitung (6) und den .Hauptsteuerleitungen (13, 14) in Verbindung. Den Leitungen ¹(6 bzw. 13,14) sind elektrisch betätigbare Wegeventile (8 bzw. '15,16)zugeordnet und ein Zurückweidhen der Anstellzylinder (3) kann bedingt durch einen Stromfehler hervorgerufen werden, wenn dann die Steuerspannung für die elektrisch geschalteten Ventile ausfällt. Zur Aufrechterhaltung einer Notversorgung der Anstellzylinder (3) in einem solchen Fall, ist ein im Nebenstrom angeordnetes Wege-Vorsteuerventil (18) mit Rastervorgesehen, welches bei Bedarf in den Hydraulikkreislauf für die Vorsorgung eines Anstellzylinders schaltbar ist, wobei dann die Ölzufuhr vom immer vorhandenen Druckspeicher erfolgt.

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 Hauptsteuerleitungen in der Art von Elektromagnetventilen mit mechanischer Betätigung durch Feder bei entregtem Elektromagnet.

[0002] In Stranggießanlagen werden bevorzugt hydraulische Rollenanstellsysteme eingesetzt. Gegenüber mechanischen oder elektro-mechanischen Anstellsystemen besitzt die Hydraulik vor allem den Vorteil, daß die Anpreßkraft der Segmente bzw. der angestellten 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 Stranggießanlage 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 Heben erforderliche Zu- bzw. Abfuhr der Druck Flüssigkeit über das 4/2-Wege-Vorsteuerventil erfolgt, wobei die Versorgung mit Öl über den/die in der Krafteinheit des hydrau- Lischen Antriebes 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, welches große Leckageverluste aufweist und den Druckspeicher in kürzester Frist leeren würde, in einem Notfall nicht durchgeführt wird, treten geringe Ölverluste 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 mi t 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 Schaltstellungen der Ventile für den Fall des Stromausfalles entworfen. Der Zylinderkolben 2 befindet sich beispielsweise in der oberen 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 Arbeitsdruckes. 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 1 und 11 zugeordnet sind. Die Schaltstellung I, d.h. mit erregetem Elektromagneten, wird immer dann zu wählen sein, wenn der Antriehszylinder 1 mittels geregeltem Druck über das Druckregelventil 9 gefahren werden soll. In diesem Fall schließt das in der Leitung 6 angeordnete Rückschlagventil 10, weil es zum nicht dargestellten Tank entlastet ist. Dafür wird das in der Leitung 6a angeordnete Rückschlagventil 12 eigenaufgesteuert.

[0008] Die Hochdruckleitung 6 zweigt sich in die beiden Hauptsteuerleitungen 13 und 14, die in die beiden Druckräume 1a und 1b des Anstellzylinders 1 einmünden. Jeder Hauptsteurleitung 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 nach T, 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 1b 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 III 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 Eingäng P, T des Wegeventils 18 kommunizieren mit der Hochdruckleitung 6 bzw. mit der Rücklaufleitung 19. Weiterhin ist in der zum Zylinderraum 1a 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 vom 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 Leitungen 32 bzw. 33 von den Ausgängen G bzw. E 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 damit ein Durchgang von P nach G bzw. E nach T gegeben ist.

[0010] 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 wegen der zum Tank entlasteten Vorsteuerung und weil die Leitung 33 entlastet wäre, schließt.

[0011] Der Schaltplan enthält noch andere Ventile, Leitungen und Einrichtungen, die aber für die eigentliche Notversorgung nicht wesentlich sind.So sind noch ein Uberdruckregler 24 und ein Vorsteuerventil 25 für den Überdruckregler 24 wie auch für das Druckregelventil 9 zu erkennen. Das Druckregelventil 9, welches große Leckölverluste aufweist, ist noch mit einer Leckleitung 26 verbunden. In der Hauptsteuerleitung 13 ist ebenso wie in der Hauptsteuerleitung 14 ein Drosselventil 27, 28 vorgesehen. Die Verbindungen 29, 30 geben die elektrischen Leitungen zur Betätigung der elektrisch zu schaltenden Ventile an.

[0012] Im folgenden wird die Versorgung im Normalfall und bei Spannungsausfall für das Heben der Führungsrolle näher beschrieben. Das Wegeventil 8, welches nicht elektrisch 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 H. 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 cinnimmt, 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 von der Vorsteuerung zum Tank entlastet ist und durch Eigenaufsteuerung öffnen kann. Dem Zylinderraum 1a 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 Zylinderaums 1b gelangt über die Hauptsteuerleitung 14 zur Tankleitung 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 daher geschlossen, weil von der Vorsteuerung zum Tank entlastet) 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 diese Betriebsweise durchgeführt werden kann und die Führungsrolle 4 danach in der oberen Endstellung gehalten wird.

[0013] Wenn dagegen zum Druckhalten die Hauptsteuerleitung 14 Hochdruck führt und 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 Rückschlagven- til 20 entsperrt und Ventil 22 schließt. Der Druck im Zylinderraum 1b wird unter Entlastung der Hauptsteuerleitung 13 (Ventil 20 offengehalten) über lange Zeit gehalten.

Ansprüche

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 Hauptsteuerleitungen 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 liauptsteuerleitung ein zweites entsperrbares Rückschlagventil (21) angeschlossen ist, das in entsperrter Offenstellung 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) des Systems verbindet, wenn das dritte Rückschlagventil (22) entsperrt ist, wobei das zweite und das dritte entsperrbare Rückschlagventil (21, 22) über das Vorsteuerventil (18) wechselweise zum Entsperren angesteuert sind und bei Stromausfall durch das eingerastete Vorsteuerventil (18) in der jewciligen Schaltstellung verbleiben.

Zeichnung