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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
Stranggußmaschinen und betrifft die Eingußvorrichtung derartiger
Maschinen. Genauer betrifft die Erfindung eine
Stranggußmaschine des Typs mit mehreren Gießblöcken, die so
verbunden sind, daß sie eine obere und eine untere
Endlos-Gießblockeinheit mit jeweils entgegengesetzter
Laufrichtung bilden, die im Betrieb in derselben Richtung
bewegt werden, um zusammen einen Gießhohlraum zu bilden,
und einer Gießwanne, die im Betrieb durch eine
Gießwannendüse in ein Ende des Gießhohlraums, in den sich die
Gießwannendüse erstreckt, Schmelze liefert, wobei der
Neigungswinkel der Gießwannendüse einstellbar ist.
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In Fig. 1, die ein schematischer Seitenaufriß ist, ist
eine bekannte Stranggußmaschine des Typs mit beweglicher
Gießform gezeigt. Diese Maschine umfaßt mehrere
Gießblöcke 1, die so verbunden sind, daß sie ein Paar von
Endlos-Gießblockeinheiten 2 und 2' bilden. Diese
Gießblockeinheiten 2 und 2' sind übereinander angeordnet,
so daß zwischen ihnen ein ununterbrochener Gießhohlraum
gebildet wird. Im Betrieb werden die Gießblockeinheiten 2
und 2' durch Antriebsräder 3 und 3' in der durch die
Pfeile 4 und 4' gekennzeichneten Richtung angetrieben,
wobei an einem Ende durch eine von einer Gießwanne 5 sich
erstreckende Gießwannendüse 6 Schmelze in den
Gießhohlraum eingegossen wird und wobei aus dem anderen Ende des
Gießhohlraums ein Gießstrang 7 entnommen wird, wie durch
den Pfeil angezeigt ist.
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Um in der obenbeschriebenen Maschine einen Leckverlust
der Schmelze zu verhindern, muß der Spalt zwischen der
Gießwannendüse 6 im Gießhohlraum und den den Gießhohlraum
definierenden Gießblöcken 1 mit einem hohen Grad von
Maßgenauigkeit auf einem vorgegebenen kleinen Wert gehalten
werden. Hierzu wird im allgemeinen ein Gießwannendüsen-
Ausrichtsystem des in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Typs
verwendet, wobei Fig. 2 ein schematischer Seitenaufriß
des Ausrichtsystems und die Fig. 3 bis 5 Ansichten in
Richtung der Pfeile III, IV bzw. V in Fig. 2 sind. In
diesem System können sowohl die vertikale Position als
auch die Neigung der Düse nach oben und nach unten durch
Betätigen von Handrädern 45 eingestellt werden, die mit
am Gießwannen-Trägergestell 48 angebrachten
Hebevorrichtungen 44 funktional verbunden sind. Die horizontale
Position der Düse 6 kann durch Bewegen des unterhalb des
Gießwannen-Trägergestells 48 angeordneten
Hebevorrichtungs-Gestells 49 eingestellt werden, indem
Schubschrauben 46 und Zugschrauben 47, die in Fig. 4 schematisch
gezeigt sind, betätigt werden. Wie am besten aus Fig. 5
ersichtlich, kann die Drehausrichtung (Neigung in der zur
Düsenachse senkrechten Ebene) der Düse durch Einstellen
von Muttern 53 von speziell gestalteten Schrauben 52, die
durch Schwenkzapfen 51 mit einem Wagenrahmen 50 verbunden
sind, eingestellt werden.
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Dieses System ist jedoch in bezug auf die
Aufrechterhaltung des Spaltes zwischen der Düse und den Gießblöcken
auf dem vorgegebenen kleinen Wert nicht immer
erfolgreich. Der Grund hierfür besteht darin, daß jegliche
vertikale Abweichung der Position der einzelnen Gießblöcke 1
durch die Einstellung der Düse 6 durch die manuelle
Betätigung der Handräder 45 kompensiert werden muß. Dies ist
in der Praxis unmöglich, was dazu führt, daß es nicht
gelingt,
den Spalt auf der vorgegebenen Größe zu halten. Im
Ergebnis neigt die Gießwannendüse 6 dazu, die Blöcke 1
mit großer Kraft zu berühren, so daß sie ungleichmäßig
verschleißt oder beschädigt wird.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die obigen und
andere Probleme im Zusammenhang mit herkömmlichen
Eingußvorrichtungen für Stranggußmaschinen vom Typ mit
beweglicher Gießform im wesentlichen zu beseitigen und
sie hat zur Aufgabe, zwischen der Gießwannendüse und den
Gießblöcken jederzeit einen kleinen Spalt mit
vorgegebener Größe aufrechtzuerhalten, wodurch die Sicherheit der
Gießwannendüse und der sich bewegenden Gießblöcke
gewährleistet ist.
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Stranggußmaschinen, die Gießwannen enthalten, deren
Neigungswinkel mittels Sensoren automatisch gesteuert wird,
sind in JP-A-56-151143 und in JP-A-62-57747 offenbart.
Die JP-A-56-151143 offenbart Sensoren, die den Abstand
zwischen ihnen und den Gießblöcken der Gießmaschine
feststellen: Der Oberbegriff des Anspruches 1 basiert auf
diesem Dokument.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine
Stranggußmaschine mehrere Gießblöcke, die so verbunden sind, daß sie
eine obere und eine untere Endlos-Gießblockeinheit mit
jeweils entgegengesetzter Laufrichtung bilden, die im
Betrieb in derselben Richtung bewegt werden, um zusammen
einen Gießhohlraum zu bilden, und eine Gießwanne, die im
Betrieb durch eine Gießwannendüse in ein Ende des
Gießhohlraums, in dem sich die Gießwannendüse erstreckt,
Schmelze liefert, wobei der Neigungswinkel der
Gießwannendüse einstellbar ist, Betätigungseinrichtungen, die so
beschaffen sind, daß sie den Neigungswinkel der
Gießwannendüse
einstellen können, einen oder mehrere
Positionssensoren, die in der Nähe des einen Endes des
Gießhohlraums angeordnet und so beschaffen sind, daß sie Signale
erzeugen, die die Abstände zwischen den Sensoren und den
Gießblöcken einer jeden Endlosbahn darstellen, und eine
Steuereinrichtung, die auf die Signale anspricht und so
beschaffen ist, daß sie an die Betätigungseinrichtung ein
Befehlssignal liefert, um diese zu veranlassen, den
Neigungswinkel der Gießwannendüse so einzustellen, daß die
Spalte zwischen der Gießwannendüse und den Endlosbahnen
im wesentlichen auf vorgegebenen Werten gehalten werden,
wobei die Stranggußmaschine dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Gießwannendüse mit der Gießwanne schwenkbar
verbunden ist, wobei der Neigungswinkel der Gießwannendüse
in bezug auf die Gießwanne einstellbar ist, und daß das
Einlaßende der Gießwannendüse teilsphärisch ist und
mittels einer Vorbelastungseinrichtung in dichten Kontakt
mit einem entsprechend geformten Bereich der Gießwanne
gezwungen wird.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung einer besonderen
Ausführungsform deutlich, die beispielhaft mit Bezug auf die
Fig. 6 bis 9 der beigefügten Zeichnungen gegeben wird,
von denen:
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Fig. 6 eine Seitenansicht einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 7 eine Ansicht entlang der Linie VII-VII in
Fig. 6 ist;
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Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des
Hydraulikzylinder-Betätigungssystems ist; und
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Fig. 9 ein Graph zur Erläuterung der Beziehung
zwischen der Ausgabe des Positionssensors und der Zeit
ist.
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Auf einem Gießwannenwagen-Rahmen 11, der einen
Gießwannenträger 8 und einen Wasserkühlungsmantel 10 mit
Kühlwasserkanälen 9 umfaßt, ist eine Gießwanne 13 mit
einem kurzen Schmelzenauslaß 12 angebracht. Am Wagenrahmen
11 ist mittels Gelenkeinrichtungen 15 wie etwa Schrauben
koaxial zur Mittelachse des Schmelzenauslasses 12 ein
Zwischenelement 14 befestigt. Das Zwischenelement 14 ist
aus einem feuerfesten Material hergestellt und besitzt
einen in axialer Richtung sich erstreckenden
Schmelzenausgießkanal 17, der mit dem Schmelzenausgießkanal 16 des
Schmelzenauslasses 12 ausgerichtet ist. Das vom Auslaß 12
entfernt sich befindende Ende des Elementes 14 ist mit
einer halbkugelförmigen Aussparung 19 ausgebildet.
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Eine Gießwannendüse 21, die aus einem feuerfesten
Material hergestellt ist und von einer Stahlummantelung
20 umgeben ist, besitzt einen axial sich erstreckenden
Schmelzenkanal 18, der zum Schmelzenkanal 17 in einer
koaxialen Beziehung steht. Am Einlaßende der
Gießwannendüse 21 ist ein sphärischer Fortsatz 22 ausgebildet, der
in die halbkugelförmige Aussparung 19 in der Art eines
Kugelzapfengelenks eng eingepaßt ist. An der Oberseite
und an der Unterseite der Gießwannendüse 21 sind
Haltearme 24, die jeweils ein Durchgangsloch 23 besitzen,
befestigt. Von den Durchgangslöchern 23 der Arme 24
werden jeweils Führungsstangen 25 gleitend aufgenommen, die
an einem Ende mittels eines horizontal sich erstreckenden
Zapfens 40 mit dem Gießwannenwagen-Rahmen 11 schwenkbar
verbunden sind. Das andere Ende einer jeden
Führungsstange 25 trägt eine Federeinrichtung 26 wie etwa eine
Druckfeder, um den Haltearm 24 normalerweise gegen den
Gießwannenwagen-Rahmen 11 vorzuspannen, wodurch die
Gießwannendüse 21 gegen das Zwischenelement 14 gedrückt wird.
Ein Hydraulikzylinder 27 ist an seiner Stirnseite mittels
eines zu den Zapfen 40 parallelen Zapfens 41 am
Gießwannenwagen-Rahmen 11 schwenkbar befestigt. Die Kolbenstange
28 des Zylinders 27 ist an ihrem vorderen Ende mittels
eines zum Zapfen 41 parallelen Zapfens 42 mit der
Unterseite der Gießwannendüse 21 schwenkbar verbunden, so
daß die Neigung der Gießwannendüse 21 verändert wird,
wenn die Stange 28 ausgefahren oder eingezogen wird. Der
Zylinder 27 wird durch ein Servoventil 37 gesteuert und
ist über eine Pumpe 39 mit einem Hydraulikfluidbehälter
38 verbunden.
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Am Einlaß des Gießhohlraums, der durch die zwei
Endlosschleifen der miteinander verbundenen Gießblöcke 1
definiert ist, d.h. an der Position, an der sich die
Gießblöcke um die Antriebsräder 3 und 3' in zueinander
entgegengesetzter Richtung bewegen, sind an den
Mittelpunkten von Armen 31 und 31', die sich zwischen
Trägersäulen 30 in der Richtung quer zu den Gießhohlräumen
erstrecken (siehe Fig. 7), Positionssensoren 29 und 29' wie
etwa Wirbelstrom-Positionssensoren befestigt. Die
Sensoren 29, 29' sind so beschaffen, daß sie die Abstände
L und L' zu den Oberflächen der sich vorbeibewegenden
Gießblöcke 1 messen.
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Wie in Fig. 8 gezeigt, werden die Ausgaben der
Positionssensoren 29 und 29' an eine allgemein mit dem
Bezugszeichen 32 bezeichnete Steüereinrichtung geliefert, wobei
die Ergebnisse der von der Steuereinrichtung 32
ausgeführten Rechenoperationen an das Servoventil 37 geliefert
werden.
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Die Steuereinrichtung 32 umfaßt A/D-Umsetzer 33 und 33',
Recheneinheiten 34 und 34', einen Komparator 35 und einen
D/A-Umsetzer 36. Wenn sich das vordere Ende X eines
Gießblocks
1 am zugehörigen Positionssensor 29 vorbeibewegt,
wird der Abstand l&sub1; dazwischen gemessen, außerdem wird
nach einem Zeitintervall t&sub1;, das auf der Grundlage der
Geschwindigkeit der Gießblöcke 1 bestimmt wird, der
Abstand l&sub2; zum Mittelpunkt Y des Gießblocks gemessen (siehe
Fig. 9); die Größe des Spalts Δc zwischen dem vorderen
Ende der Gießwannendüse 21 und den Gießblöcken, die dem
Abstand l&sub2; entspricht, wird auf der Grundlage der aus
einem Anfangsversuch erhaltenen Daten berechnet. Auf die
gleiche Weise werden, nachdem sich das vordere Ende X
eines Gießblocks 1 am Positionssenor 29' vorbeibewegt hat,
der Abstand l&sub1;' dazwischen und, nach einem Zeitintervall
t&sub1;, das auf der Grundlage der Geschwindigkeit der
Gießblöcke 1 bestimmt wird, der Abstand l&sub2;' zum
Mittelpunkt Y des Gießblocks 1 gemessen. Danach wird der Spalt
Δc' zwischen dem vorderen Ende der Gießwannendüse 1 und
den Gießblöcken, der dem Abstand l&sub2;' entspricht, auf der
Grundlage der in einem Anf angsversuch erhaltenen Daten
berechnet. Die auf diese Weise erhaltenen Signale, die
die Spalte Δc und Δc' darstellen, werden nach einem
gewissen Zeitintervall, nachdem die Gießblöcke 1 in eine
einander gegenüberliegende Beziehung gelangt sind, an den
Komparator 35 geliefert, anschließend wird das
Differenzsignal vom Komparator 35 an das Servoventil 37 geliefert,
das den Hydraulikzylinder 27 betätigt, um die Differenz
zu beseitigen.
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Die Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform ist die
folgende:
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Zunächst werden in einem Anfangsversuch ohne Verwendung
einer Schmelze die Werte der Spalte Δc und Δc' zwischen
dem vorderen Ende der Gießwannendüse 21 und den einander
gegenüberliegenden Gießblöcken 1, die den Abständen L&sub2;
bzw. L&sub2;' entsprechen, an Zwischenpunkten Y der Gießblöcke
1 gemessen, woraufhin die so erhaltenen Daten den
Recheneinheiten 34 und 34' in der Steuereinrichtung 32
zugeführt werden.
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Im tatsächlichen Betrieb werden die Abstände L und L',
die von den am Einlaß des Gießhohlraums angeordneten
Positionssensoren 29 und 29' gemessen werden, durch die
A/D-Umsetzer 33 und 33' in digitale Signale umgewandelt,
die wiederum an die Recheneinheiten 34 und 34' geliefert
werden, worin die Abstände l&sub2; und l&sub2;' zu den
Mittelpunkten Y der Gießblöcke 1 dazu verwendet werden, die Werte
der Spalte Δc und Δc' durch Rechenoperationen auf der
Grundlage der im Versuchsbetrieb erhaltenen Daten zu
erzeugen. Die die Spalte Δc und Δc' darstellenden Signale,
die auf diese Weise erhalten werden, werden an den
Komparator 35 geliefert, nachdem ein ausreichendes
Zeitintervall verstrichen ist, in dem die Gießblöcke 1 das vordere
Ende der Gießwannendüse 21 erreicht haben, so daß die
Differenz zwischen den Spalten Δc und Δc', d.h. die
Abweichung des vorderen Endes der Gießwannendüse 21 in
bezug auf die oberen oder die unteren Gießblöcke 1 erhalten
wird. Das auf diese Weise erhaltene Differenzsignal wird
durch den D/A-Umsetzer 36 in ein analoges Signal
umgewandelt, das wiederum als Betätigungssignal für den
Hydraulikzylinder 27 an das Servoventil 37 geliefert
wird.
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Daher wird das Servoventil 37 so betätigt, daß es die
Stange des Zylinders 27 um eine Strecke ausfährt oder
einzieht, derart, daß die Gießwannendüse 21 um die
Bereiche 19 und 22 gekippt oder geneigt wird und die Spalte
zwischen dem vorderen Ende der Gießwannendüse 21 und den
gegenüberliegenden Gießblöcken 1 im wesentlichen konstant
gehalten werden, so daß ein Kontakt des vorderen Endes
der Gießwannendüse 21 mit den oberen oder den unteren
Gießblöcken 1 verhindert wird, was andernfalls zu einem
lokalen Verschleiß oder einem Abbrechen des vorderen
Endes der Gießwannendüse 21 führen würde.
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Die Kippbewegung der Gießwannendüse 21 aufgrund des
Ausfahrens oder Einziehens der Stange des Zylinders 27 führt
nicht zu einem Leckverlust der Schmelze an der Verbindung
der Düse 21, da die Düse 21 durch die Federn 26 gegen das
Zwischenelement 14 gezwungen wird. Selbst wenn eine
Verformung zu einer Neigung der Achse des Schmelzenauslasses
12 der Gießwanne 13 in bezug auf die Mittelachse der
Gießwannendüse 21 führt, wird ein Leckverlust der
Schmelze an der Verbindung der Düse verhindert, da
aufgrund des Zusammenwirkens der halbkugelförmigen Flächen
19 und 22 kein Spalt erzeugt wird.
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Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf die obenbeschriebene bevorzugte Ausführungsform
beschränkt ist und daß verschiedene Abwandlungen
vorgenommen werden können. Beispielsweise können über die
Breite der Gießblöcke mehrere Positionssensoren 29 und
29' in gegenseitigem Abstand angeordnet werden, wobei die
Kippung des vorderen Endes der Gießwannendüse 21 anhand
des Mittelwertes der Ausgaben der Positionssensoren
gesteuert wird, wobei jegliche Neigung in der
Breitenrichtung der Gießblöcke 1 und jegliche Oberflächenrauhheit
die Positionierung des vorderen Endes der Gießwannendüse
21 nicht nachteilig beeinflußt. Es ist ferner
selbstverständlich, daß in der obenbeschriebenen Ausführungsform,
obwohl der Abstand l gemessen wird, nicht der
tatsächliche Wert dieses Abstandes verwendet und die Messung nur
deswegen ausgeführt wird, um die Position des vorderen
Endes der Gießblöcke zu gewinnen.