EP2459335A1 - Vorrichtung und verfahren zur geregelten sekundärkühlung einer stranggiessanlage - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur geregelten sekundärkühlung einer stranggiessanlage

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Publication number
EP2459335A1
EP2459335A1 EP10745530A EP10745530A EP2459335A1 EP 2459335 A1 EP2459335 A1 EP 2459335A1 EP 10745530 A EP10745530 A EP 10745530A EP 10745530 A EP10745530 A EP 10745530A EP 2459335 A1 EP2459335 A1 EP 2459335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
network
cooling medium
valves
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10745530A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Reifferscheid
Erich Hovestädt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Siemag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Siemag AG filed Critical SMS Siemag AG
Publication of EP2459335A1 publication Critical patent/EP2459335A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads

Definitions

  • the invention relates to a device for controlled secondary cooling with a traversed by a cooling medium network of a continuous casting, which is adaptable to the respective casting task, in particular with regard to the steel grade and special tasks resulting during the casting process.
  • the solidification is achieved by the primary cooling of the steel in the mold and the secondary cooling in the region of the strand guide.
  • water or a water-air mixture is injected under pressure in the area between the strand guide rollers remaining free areas directly on the strand shell; As a result, heat is removed from the strand.
  • CONFIRMATION COPY it is necessary to set a uniform over the width of the strand temperature so that, for. B. in the directional area, no cracks due to cold slab edges arise. This problem is solved by separately controlled spray zones, which cover different casting widths. In this case, a separate control loop is required for each width zone.
  • the secondary cooling is realized in continuous casting, that the actuators for the secondary cooling outside the segment are in the water distribution space.
  • the amount of water can be set for a control loop.
  • the current amount of water is determined for a control loop by means of a flow measurement within the controlled system.
  • the amount of water set by the control loop is transferred to the segment by means of a water clamping plate of the segment and injected there via lines and nozzles onto the slab surface. Sealing elements on the clamping plate ensure that in the case of segment installation the coupling of the media is tight.
  • a strand guide in a system for casting a metal strand in a casting direction A has a plurality of segments 1 arranged one behind the other in the casting direction.
  • Each segment 1 has two or more injection zones 2, 3, which are usually operated depending on the width of the strand to be cast. For example, for a narrow strand only nozzles 4 belonging to the spray zone 2 are used, while For a wide strand nozzles 5 of the spray zone 3 either alone or in conjunction with the nozzles 4 are used.
  • the reference numeral 1a denotes the rollers of the strand guide segment. 1
  • volumetric flow controller 11 or 12 For each zone 2, 3 there is a volumetric flow controller 11 or 12, by means of which, for each of the zones 2, 3, the volumetric flow is set in accordance with the desired cooling capacity.
  • the volume flow controllers 11, 12 are each preceded by a pump 9, 10 for supplying the cooling medium, in particular the water, to the volume flow controllers and the zones.
  • a pressure gauge 3, 14 it is possible by means of a pressure gauge 3, 14 to determine the pressure in each of the control circuits 6, 7; However, this is not used for the control process.
  • the water tension plate 15 is the location of media transfer between the water distribution space 8 and the segment, d. H.
  • This embodiment has segments that may be simple in terms of instrumentation and control devices, with only the nozzle bars and tubing being made on each segment, thereby minimizing the probability of failure. There is only a comparatively small number of actuators available, which in turn are easily accessible.
  • the disadvantages of this embodiment are that a plurality of pipelines with associated measuring and control organs is present in the water distribution space. Likewise, many pipelines are available for the different control circles on the segment required. The water and air transfer to the segment on the water plates is because of the large number of control loops consuming, since for each zone of a segment or a segment group a control loop in the water distribution space is required to adjust the total amount of water.
  • a method for the thermal surface treatment of strands of fine-grained structural steel in a continuous casting machine is known, which is associated with a heating furnace for heating the strands of a hot batch to the elimination of compounds of aluminum, vanadium, niobium and and to eliminate or at least substantially reduce surface defects due to stress.
  • the continuous casting machine used for this purpose has a mold, a secondary cooling chamber, an extraction and alignment unit and a cutting unit.
  • the method used here comprises a first cooling step for strands within the secondary cooling chamber and a second cooling step for strands in front of the cutting unit.
  • the method is characterized by surface quenching of the outer layer of the strands by means of a second cooling step achieved by intensive and concentrated cooling of the surface of the strands to control the surface temperature of the strands after the natural annealing caused by the hot core of the strands about 400 ° C and about 900 ° C, wherein this intensive and concentrated cooling is realized by spraying a water-based cooling fluid under pressure against the surface of the strands through a plurality of spray nozzles.
  • the intensive and concentrated cooling depends on the dimensions of the strands and is applied immediately or immediately after the stripping and aligning step by the stripping and aligning unit.
  • the network comprises at least a first pressure network, in which the pressure of the cooling medium is used as a task size.
  • the invention is based on the idea not to provide an amount of a cooling medium, but to provide a pressure, according to which then remove all consumers within the cooling system, the required amount of the cooling medium.
  • devices for measuring the characteristic curves of nozzles assigned to the segments or segment groups can also be provided which, in the case of a fixed opening position of a valve, measure the flow through the control group assigned to the valve. It is possible to carry out wear measurements of the actuator groups and to update the characteristic curves according to the current wear. The same applies in the case of a clogging of the network.
  • a device for cooling provided in the per segment or segment group control over an associated controller or via a bus interface of a central control bus is.
  • the controlled distribution per segment it must be accepted that small errors can occur when adjusting the water quantities.
  • a filled with the cooling medium buffer memory is provided as a volume memory, which is in pressure communication with the pressure network.
  • nozzles associated with a single valve can be individually calibrated as actuators.
  • nozzle modules ie a plurality of nozzles associated with a valve, as “actuators”
  • valves For example, it is provided that groups of nozzles, in particular nozzle rows, can be switched on and off by means of a valve assigned to them.
  • the valves set different, discrete amount of the cooling medium by switching.
  • the drive of the valves takes place for example via a stepper motor. Since one can set different values from segment to segment, overall good overall cooling can be achieved by setting various discrete values.
  • the valves set different, discrete amounts of the cooling medium by switching, or the valves are controllable.
  • the valves are designed as proportional valves, as stepped valves, as on / off valves or as volume flow control devices.
  • the network comprises at least one volume flow regulator for adjusting the volume flow per control loop and that the coolant can be divided by means of setting members into a plurality of sub-circuits corresponding to pressure-volume flow characteristics.
  • a pressure gauge measures the pressure, and the adjusting members, taking into account the pressure measured by the pressure gauge and the pressure-volume flow characteristic corresponding to the respective setting of the adjusting member, divide the coolant into the respective associated sub-circuit.
  • the net includes pressure gauges for measuring the pressure Pressure gauges measured pressure values are then taken into account in the adjustment.
  • the network in the region of the distribution space on a single line can be supplied via the pumped by a pump coolant to clamping plates of segments, wherein branches of the conduit in the region of the clamping plates and / or the segments are arranged.
  • the cooling system according to the invention can be realized both with one-component cooling (only water as coolant) and with two-component cooling (water and air as coolant).
  • the invention relates to a device for controlled secondary cooling with a flowed through by a cooling medium network of a continuous casting plant, which is characterized in that a pump control loop or by a constant pressure network provides the necessary amount of the cooling medium and the quantitative distribution on the segments within the strand guide by valves with defined open positions (open, half open, etc.) or by proportional valves.
  • An inventive device for controlled secondary cooling is inventively advantageously characterized in that a pump control loop provides the necessary amount of the cooling medium is available and the quantitative distribution on the segments within the strand guide by valves with defined open positions (open, half open, etc.) or by proportional valves.
  • a continuous casting plant for distributing the cooling medium in the continuous casting plant and / or on a segment serving active actuators, in particular valves and / or regulators, on the segments.
  • the invention also relates to a method for regulated secondary cooling with a network of a continuous casting plant through which a cooling medium flows.
  • the method is inventively characterized in that the pressure of the cooling medium is regulated.
  • valves can be used in various configurations.
  • the valves are operated, for example, as on / off valves, as discrete or continuously switchable valves.
  • the pressure-volumetric flowcharts are calibrated at specific time intervals. However, the calibration preferably takes place outside of the casting operation in the continuous casting plant.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a segment of a strand guide in a continuous casting installation with devices for supplying a cooling liquid, wherein two adjustment elements are provided in the region of the segment, FIG.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment for supplying a segment of the strand guide with cooling liquid, wherein within a segment three adjusting members are provided, and
  • Fig. 5 shows another embodiment for supplying a segment of
  • a first embodiment according to the invention provides that in a strand guide constructed as in the prior art in a system for casting a metal strand in a casting direction A, a plurality of segments 1 arranged one behind the other in the casting direction is provided , Each segment 1 has two or more spray zones 2, 3, which are operated depending on the width of the strand to be cast.
  • the same reference numerals are used for this purpose as in Figure 1.
  • the embodiment according to the invention differs according to FIG. 2 in that instead of two volumetric flow controllers 11, 12, only one volumetric flow regulator 19 is required in a coolant or water distribution chamber 8 and an upstream pump 18.
  • only a single connection 20 for supplying the coolant to the supply lines within the two zones 2, 3 within the segment 1 is also required in the area of the water clamping plate 8.
  • two adjusting members 21, 22 for distributing the coolant are arranged on the segment 1 of the two injection zones 2, 3 associated sub-circuits.
  • the adjusting members 21, 22 are separately controllable or controllable or manually adjustable valves.
  • proportional valves, tap-change valves or valves which have only one open position and one closed position are suitable.
  • control valves these receive their controlled variables from the control of the continuous casting plant.
  • the pressure value of the coolant obtained in a pressure gauge 23 is taken into account.
  • Each of the two sub-circuits for the two zones 2, 3 has its own pressure-volume flow characteristic for the volume flow V, for example, measured in liters per minute, as a function of the refrigerant pressure p, for example, measured in bar, as shown in Fig. 3 , Wherein each opening state of the adjusting members 21, 22 has its own characteristic. This means that any change in the permeability of the coolant within the two SubKreissheet is taken into account according to the invention. If this is reduced by gradual clogging of the conduits due to contaminants remaining in the tubes, or if the adjusters 21, 22 are no longer adjustable to the same extent as was the case with the new insert, then this circumstance flows into the mold the pressure-volume flow characteristic, which must be recalibrated at certain intervals.
  • volume flow controller 19 using the pressure obtained by the pressure gauge 23 can adjust a summed flow for both zones 2, 3, with the help of associated opening degree of the two adjusting members 21, 22 is decomposed into the required for the two zones 2, 3 partial flow rates or partial pressures.
  • FIG. 4 Similar to the procedure explained with reference to FIGS. 2, 3, according to a further embodiment (FIG. 4), three setting members 24, 25 and 26 are provided on the segment, each one strand 27, 28, 29 within the conduit system for the supply of the two Zones 2, 3 are assigned.
  • the Volumetric flow for both zones 2, 3 determined in the volumetric flow controller 19 and divided into the required for the three strands 27, 28, 29 partial flow rates on the basis of the adjusting members 24, 25 and 26.
  • FIGS. 2 and 4 have in common that the volume flow per control loop is set, the pressure information in each case flowing into the coolant distribution.
  • the coolant distribution is realized by the respective adjusting members, each subcircuit has its own characteristic, which depends on the position of the adjusting (open, half open, ... etc.). With known pressure or known characteristic ratio, the coolant distribution is fixed.
  • control elements are supplied on the segment of a constant current network, wherein the volume flow per control loop is set; in this case, the knowledge of the pressure information is irrelevant to the operation.
  • FIG. 5 instead of a single volumetric flow regulator 19 accommodated in the coolant distribution chamber 8, three individual volumetric flow regulators 36, 37, which are provided in the region of the segment 1 and serve directly as setting elements for regulating the coolant quantity in the strands 27, 28, 29 and 38 arranged one behind the other.
  • one control loop can be used per segment or per segment group in the water distribution space. In this case, it must be checked how many control loops are required in total.
  • the total amount of water is adjusted via a control loop in the water distribution space.
  • Subdivision on the segment or segments can be done that by means of actuators on the segment, the coolant, in particular the water is distributed to other control or regulating circuits.
  • the quantities of water in the "water circuits" of the segment are no longer measured, but actuators, such as valves, are set to specific positions.
  • the actuators are set, for example, with stepper motors to predetermined positions. This will set a desired flow. Since all segments are independently adjustable, it is sufficient to provide few discrete setting options (for example four positions: off, low, medium, high). In extreme cases, such valves can be used as switching elements, which only have an open and a closed position.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die an die jeweilige Gießaufgabe, insbesondere in Hinblick auf die Stahlsorte und besondere sich während des Gießprozesses ergebende Aufgaben, anpassbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Netz wenigstens ein erstes Drucknetz umfasst, in dem der Druck des Kühlmediums als Aufgabengröße eingesetzt ist. Das Netz weist eine Vielzahl von Abzweigen für Stellgruppen, insbesondere je Segment (1) oder je Segmentgruppe (2, 3), im Verteilraum (8) des Kühlmediums auf, und es sind Einrichtungen (23) zur Druckmessung und/oder zur Durchflussmessung je Abzweig vorgesehen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung
einer Stranggießanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die an die jeweilige Gießaufgabe, insbesondere in Hinblick auf die Stahlsorte und besondere sich während des Gießprozesses ergebende Aufga- ben, anpassbar ist.
Beim Stranggießen von Stahl wird die Erstarrung durch die Primärkühlung des Stahls in der Kokille und die Sekundärkühlung im Bereich der Strangführung erreicht. Innerhalb der Strangführung wird Wasser oder ein Wasser-Luft- Gemisch unter Druck im zwischen den Strangführungsrollen freibleibenden Bereichen direkt auf die Strangschale gespritzt; dadurch wird dem Strang Wärme entzogen.
Wegen des großen Produktspektrums bei neuen Stranggießaniagen wird in der Sekundärkühlung ein großer Regelbereich benötigt, um einerseits LC-Stähle schnell gießen zu können, wobei sehr große Wassermengen benötigt werden, und andererseits bei peritektischen Stählen und Röhrenstählen im Richtbereich noch mit ausreichender Temperatur die Bramme zu richten zu können, wobei nur sehr kleine Wassermengen zur Kühlung eingestellt werden.
Diese Aufgabenstellung wird durch ein Zweistoff-Kühlsystem mit Wasser-Luft- Spritzdüsen gelöst, die über einen großen Regelbereich, etwa von 1 : 14, verfügen. Dagegen weisen mit Wasser arbeitende Einstoffdüsen einen Regelbereich von nur 1 : 4 auf und sind deshalb für viele Stranggießaniagen wegen der oben beschriebenen Anforderungen nur bedingt geeignet.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Außerdem ist es erforderlich, eine über die Breite des Stranges möglichst gleichmäßige Temperatur einzustellen, damit, z. B. im Richtbereich, keine Risse aufgrund zu kalter Brammenkanten entstehen. Dieses Problem wird durch separat geregelte Spritzzonen gelöst, die verschiedene Gießbreiten abdecken. Dabei ist für jede Breitenzone ein gesonderter Regelkreis erforderlich.
Gegenwärtig wird die Sekundärkühlung beim Stranggießen dadurch realisiert, dass sich die Stellorgane für die Sekundärkühlung außerhalb des Segmentes im Wasserverteilraum befinden. Durch ein elektrisch angesteuertes Ventil kann die Wassermenge für einen Regelkreis eingestellt werden. Dabei wird mittels einer Durchflussmessung innerhalb der Regelstrecke die aktuelle Wassermenge für einen Regelkreis ermittelt. Die vom Regelkreis eingestellte Wassermenge wird mittels einer Wasserspannplatte des Segmentes an das Segment übergeben und dort über Leitungen und Düsen auf die Brammenoberfläche gespritzt. Dichtelemente auf der Spannplatte sorgen dafür, dass bei Segmenteinbau die Kopplung der Medien dicht ist.
Hierbei ist zu beachten, dass je Regelkreis mindestens eine Übergabestelle in der Wasserspannplatte erforderlich ist. Bei großen Wassermengen können u. U. auch zwei Übergabestellen erforderlich werden. Bei einer großen Anzahl von Regelkreisen werden bisweilen sehr komplexe Wasserspannplatten je Segment benötigt.
Eine Anordnung nach dem Stand der Technik ist in einem Beispiel anhand von Figur 1 dargestellt. Eine Strangführung in einer Anlage zum Gießen eines Metallstrangs in einer Gießrichtung A weist eine Mehrzahl von in der Gießrichtung hintereinander angeordneten Segmenten 1 auf. Jedes Segment 1 weist zwei oder mehr Spritzzonen 2, 3 auf, die in der Regel je nach der Breite des zu gießenden Strangs betrieben werden. Beispielsweise werden für einen schmalen Strang ausschließlich zu der Spritzzone 2 zugehörige Düsen 4 eingesetzt, wäh- rend für einen breiten Strang Düsen 5 der Spritzzone 3 entweder allein oder auch in Verbindung mit den Düsen 4 zum Einsatz kommen. Das Bezugszeichen 1a bezeichnet die Rollen des Strangführungssegments 1.
Für jede Zone 2, 3 ist ein Volumenstromregler 11 bzw. 12 vorhanden, durch den für jede der Zonen 2,3 der Volumenstrom entsprechend der gewünschten Kühlleistung eingestellt wird. Den Volumenstromreglern 11 , 12 ist jeweils eine Pume 9, 10 vorgeschaltet zum Zuführen des Kühlmediums, insbesondere des Wassers, zu den Volumenstromreglern und den Zonen. Es ist zwar möglich, mittels eines Druckmessers 3, 14 den Druck in jedem der Regelkreise 6, 7 festzustellen; jedoch wird dieser für den Regelvorgang nicht eingesetzt. Aus dem Wasserverteilraum 8 herausführende Leitungen der Regelkreise 6, 7 sind über eine Wasserspannplatte 15 mit Anschlüssen 16, 17 zu Zuführungsleitungen für die beiden Zonen 2, 3 verbunden. Die Wasserspannplatte 15 ist der Ort der Medienübergabe zwischen dem Wasserverteilraum 8 und dem Segment, d. h. je Regelkreis führt eine Leitung aus dem Wasserverteilraum 8 zur Wasserspannplatte 15. Auf dem segmentseitigen Gegenstück der Wasserspannplatte wird das Wasser dann zu den Spritzdüsen geführt. Dichtelemente auf der Spannplatte 15 sorgen dafür, dass bei Segmenteinbau die Kopplung der Medien auch dicht ist.
Diese Ausführungsform hat Segmente, die bezüglich der Instrumentierung und die Regelorgane einfach gestaltet sein können, wobei auf jedem Segment lediglich die Düsenstöcke und die Rohrleitungen ausgeführt sind, wodurch die Ausfallwahrscheinlichkeit niedrig gehalten wird. Es ist nur eine vergleichsweise kleine Anzahl von Stellgliedern vorhanden, die wiederum einfach zugänglich sind.
Jedoch bestehen die Nachteile dieser Ausführung darin, dass eine Vielzahl von Rohrleitungen mit zugehörigen Mess- und Regelorganen im Wasserverteilraum vorhanden ist. Ebenso sind viele Rohrleitungen für die unterschiedlichen Regel- kreise auf dem Segment erforderlich. Die Wasser- und Luftübergabe auf das Segment über die Wasserspannplatten ist wegen der Vielzahl der Regelkreise aufwendig, da für jede Zone eines Segments oder einer Segmentgruppe ein Regelkreis im Wasserverteilraum zur Einstellung der Gesamtwassermenge erforderlich ist.
Aus der EP 0 650 790 B1 ist ein Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung von Strängen aus feinkörnigem Baustahl in eine Stranggussmaschine bekannt, der ein Wärmeofen zum Aufheizen der Stränge einer heißen Charge zugeordnet ist, um das Ausscheiden von Verbindungen von Aluminium, Vana- dium, Niob und dergleichen zu verhindern und um Oberflächendefekte aufgrund von Spannungen zu eliminieren oder zumindest weitgehend zu reduzieren. Die hierzu eingesetzte Stranggussmaschine weist eine Kokille, eine Sekundär- Kühlkammer, eine Auszieh- und Ausrichteeinheit sowie eine Schneideeinheit auf. Das hierbei eingesetzte Verfahren umfasst einen ersten Kühlschritt für Stränge innerhalb der Sekundär-Kühlkammer und einen zweiten Kühlschritt für Stränge vor der Schneideeinheit. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch ein Oberflächenabschrecken der äußeren Schicht der Stränge mit Hilfe eines zweiten Kühlschrittes, das durch ein intensives und konzentriertes Kühlen der Oberfläche der Stränge erreicht wird, um die Oberflächentemperatur der Stränge nach dem natürlichen, durch den heißen Kern der Stränge verursachten Tempern zwischen etwa 400 °C und etwa 900 °C zu reduzieren, wobei dieses intensive und konzentrierte Kühlen dadurch realisiert wird, dass durch eine Mehrzahl von Sprühdüsen ein Kühlfluid auf Wasserbasis unter Druck gegen die Oberfläche der Stränge gesprüht wird. Das intensive und konzentrierte Kühlen ist von den Abmessungen der Stränge abhängig und wird unmittelbar oder sofort nach dem Schritt des Ausziehens und Ausrichtens der Stränge durch die Auszieh- und Ausrichteeinheit angewendet.
Aus der EP 1 550 523 A1 ist ein Verfahren zur diversifizierten Regelung der Sekundärkühlung einer Stranggießanlage bekannt, bei der die Sekundärküh- lung an die aktuelle Gießaufgabe bezüglich der Stahlsorte, den Schwierigkeiten während des Gießprozesses, etc. angepasst wird. Um eine flexible Regelung zu ermöglichen, die direkter auf die Kühlanforderungen des Stranggießens eingeht, und um eine weitergehende Verbesserung der Sekundärkühlung zu erreichen, besitzen die Segmente der Sekundärkühlung jeweils gesonderte Kühl- kreisläufe, die mit einer individuellen aufgabenbezogenen Sollwertvorgabe geregelt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine flexibel einsetzbare Vorrichtung zur Sekundärkühlung zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Netz wenigstens ein erstes Drucknetz umfasst, in dem der Druck des Kühlmediums als Aufgabengröße eingesetzt ist. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, nicht eine Menge eines Kühlmediums bereitzustellen, sondern einen Druck bereitzustellen, gemäß dem sich dann alle Verbraucher innerhalb des Kühlsystems die erforderliche Menge des Kühlmediums entnehmen. Mit Vorteil lassen sich weiterhin Vorrichtungen zur Kennlinienmessung von den Segmenten oder Segmentgruppen zugeordneten Düsen vorsehen, die bei einer festgelegten Öffnungsstellung eines Ventils, den Durchfluss durch die dem Ventil zugeordnete Stellgruppe messen. Dabei ist es möglich, Verschleißmessungen der Stellgruppen vorzunehmen und die Kennlinien entsprechend dem aktu- eilen Verschleiß zu aktualisieren. Entsprechendes gilt auch im Falle eines Zusetzen des Netzes.
Als vorteilhaft erweist sich auch eine Vorrichtung zur Kühlung, bei der je Segment oder je Segmentgruppe eine Steuerung über einen zugeordneten Control- ler oder über eine Bus-Schnittstelle eines zentralen Steuerbusses vorgesehen ist. Bei der gesteuerten Verteilung je Segment muss in Kauf genommen werden, dass bei der Einstellung der Wassermengen kleine Fehler auftreten können.
Bei einer geregelten Verteilung des Kühlmediums je Segment oder je Seg- mentgruppe ist ein Konstantdrucknetz nicht erforderlich, da man die Kennlinien jederzeit nachmessen kann. Voraussetzung hierfür ist, dass Organe zur Druckmessung oder zur Durchflussmessung je Segment oder je Segmentgruppe, also je Abzweig, vorgesehen sind. Voraussetzung hierbei ist, dass es bei vollem Volumenstrom keine großen Druckabfälle in der Rohrleitung bis zum Ventil ge- ben darf.
In einem Konstantdrucknetz ist weiterhin dafür Sorge zu tragen, dass mit einem Antrieb ausgestattete Ventile nur einen kleinen Bauraum benötigen und für einen robusten Betrieb geeignet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung lässt sich vorsehen, dass ein mit dem Kühlmedium gefüllter Pufferspeicher als Volumenspeicher vorgesehen ist, der mit dem Drucknetz in Druckverbindung steht. Dadurch lässt sich die für das Konstantdrucknetz erforderliche Steifigkeit erreichen.
Zusätzlich lässt sich mit Vorteil ein zweites Drucknetz einsetzen, das als Netz zur Erzeugung eines Booster-Drucks in dem Kühlmedium dient. Dadurch lässt sich für besondere Situationen ein wesentlich höherer Druck zur Verfügung stellen und eine entsprechend höhere Kühlwirkung erzielen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn sich mehrere, einem einzelnen Ventil zugeordnete Düsen als Stellorgane einzeln kalibrieren lassen. Um die„Düsenmodule", d. h. mehrere, einem Ventil zugeordnete Düsen als„Stellorgane" einzeln kalibrieren zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine Messstrecke einzu- richten, über die nach ihrer Freischaltung die Kalibrierung der Kennlinie eines Düsenmodule vorgenommen werden kann. Dies kann während der Wartungsarbeiten oder sogar in Gießpausen geschehen. Vorteil hieran ist, dass man ein Düsenmodul allein vermessen kann.
Es ist beispielsweise vorgesehen, dass sich Gruppen von Düsen, insbesondere Düsenreihen, mittels eines ihnen zugeordneten Ventils ein- und abschalten lassen. Hierbei stellen die Ventile verschiedene, diskrete Menge des Kühlmediums durch Schalten ein. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es ausreichend, Ventile einzusetzen, die nur in der Lage sind, verschiedene diskrete Mengen des Kühlmediums durch Schalten einzustellen. Der Antrieb der Ventile erfolgt dabei beispielsweise über einen Schrittmotor. Da man von Segment zu Segment unterschiedliche Werte einstellen kann, ist insgesamt eine gute Gesamtkühlung erreichbar, indem verschiedene diskrete Werte eingestellt werden.
Vorzugsweise stellen die Ventile verschiedene, diskrete Mengen des Kühlmedi- ums durch Schalten ein, oder die Ventile sind regelbar oder steuerbar. Alternativ sind die Ventile als Proportionalventile, als Stufenventile, als Auf-/Zu-Ventile oder als Volumenstromregelorgane ausgebildet.
Mit Vorteil wird vorgesehen, dass das Netz wenigstens einen Volumenstrom- regier zur Einstellung des Volumenstroms je Regelkreis umfasst und dass das Kühlmittel mittels Einstellorganen auf eine Mehrzahl von Subkreisläufen entsprechend Druck-Volumenstrom-Kennlinien aufteilbar ist.
Vorzugsweise misst ein Druckmesser den Druck, und die Einstellorgane teilen unter Berücksichtigung des von dem Druckmesser gemessenen Drucks und der der jeweiligen Einstellung des Einstellorgans entsprechenden Druck- Volumenstrom-Kennlinie das Kühlmittel dem jeweils zugeordneten Subkreislauf zu. Oder das Netz umfasst Druckmesser zur Messung des Drucks. Die von den Druckmessern gemessenen Druckwerte werden dann in den Einstellorganen berücksichtigt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist das Netz im Bereich des Verteilraums eine einzige Leitung auf, über die von einer Pumpe gefördertes Kühlmittel zu Spannplatten von Segmenten zuführbar ist, wobei Verzweigungen der Leitung im Bereich der Spannplatten und/oder der Segmente angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Kühlsystem lässt sich sowohl mit einer einkomponenti- gen Kühlung (nur Wasser als Kühlmittel) als auch mit einer zweikomponentigen Kühlung (Wasser und Luft als Kühlmittel) realisieren.
In allgemeiner Weise bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Pumpenregelkreis oder durch ein Konstantdrucknetz die notwendige Menge des Kühlmediums zur Verfügung stellt und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten innerhalb der Strangführung durch Ventile mit definierten Öffnungsstellungen (offen, halb offen, etc.) oder durch Proportionalventile erfolgt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpenregelkreis die notwendige Menge des Kühlmediums geregelt zur Verfügung stellt und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten innerhalb der Strangführung durch Ventile mit definierten Öffnungsstellungen (offen, halb offen, etc.) oder durch Proportionalventile erfolgt.
Vorzugsweise befinden sich bei einer Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage zur Verteilung des Kühlmediums in der Stranggießanlage und/oder auf einem Segment dienende aktive Stellorgane, insbesondere Ventile und/oder Regler, auf den Segmenten.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggieß- aniage.
Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Kühlmediums geregelt wird.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Druck des Kühlmediums pulsierend durch Schalten der Ventile geändert wird. Außerdem lassen sich Ventile in verschiedenen Ausgestaltungen einsetzen. Die Ventile werden beispielsweise als Auf-/Zu-Ventile, als diskret oder als stetig schaltbare Ventile betrieben.
Die Druck-Volumenstromkennlinien werden in bestimmten zeitlichen Abständen kalibriert. Die Kalibrierung erfolgt vorzugsweise jedoch außerhalb des Gießbetriebs in der Stranggießanlage.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Segments einer Strangführung in einer Stranggießanlage mit Einrichtungen zur Versorgung mit einer Kühlflüssigkeit, wobei zwei Einstellorgane im Bereich des Segments vorgesehen sind,
Fig. 3 Druck-Volumenstrom-Kennlinien für ein geöffnetes oder ein nur halb geöffnetes Einstellorgan in einer Regelgruppe oder Messstrecke innerhalb der Strangführung der Gießanlage, insbesondere innerhalb einer Spritzzone eines Segments, Fig. 4 eine alternative Ausführungsform zur Versorgung eines Segments der Strangführung mit Kühlflüssigkeit, wobei innerhalb eines Segments drei Einstellorgane vorgesehen sind, und
Fig. 5 eine andere Ausführungsform zur Versorgung eines Segments der
Strangführung mit Kühlflüssigkeit, wobei drei Volumenstromregler im Bereich des Segments angeordnet und gleichzeitig als Einstellorgane ausgebildet sind.
Eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung (Fig. 2) sieht vor, dass in einer wie nach dem Stand der Technik aufgebauten Strangführung in einer Anla- ge zum Gießen eines Metallstrangs in einer Gießrichtung A eine Mehrzahl von in der Gießrichtung hintereinander angeordneten Segmenten 1 vorgesehen ist. Jedes Segment 1 weist zwei oder mehr Spritzzonen 2, 3 auf, die je nach der Breite des zu gießenden Strangs betrieben werden. Soweit Übereinstimmungen mit den Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik bestehen, sind hierfür dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1 eingesetzt. Gegenüber der Ausführung der Kühlvorrichtung unterscheidet sich die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Fig. 2 dadurch, dass anstelle zweier Volumenstromregler 11 , 12 lediglich ein einziger Volumenstromregler 19 in einem Kühlmittel- oder Wasserverteilraum 8 und einer vorgeschalteten Pumpe 18 erforderlich ist. Ebenso ist auch im Bereich der Wasserspannplatte 8 nur ein einziger Anschluss 20 zur Zuführung des Kühlmittels zu den Versorgungsleitungen innerhalb der beiden Zonen 2, 3 innerhalb des Segments 1 erforderlich.
Andererseits sind auf dem Segment 1 zwei Einstellorgane 21 , 22 zur Kühlmittelverteilung auf die den beiden Spritzzonen 2, 3 zugeordneten Sub-Kreisläufe angeordnet. Die Einstellorgane 21 , 22 sind getrennt regelbare oder steuerbare oder manuell einstellbare Ventile. Beispielsweise eignen sich Proportionalventile, Stufenventile oder Ventile, die lediglich über eine Auf- und eine Zu-Stellung verfügen. Im Falle des Einsatzes von Regelventilen erhalten diese ihre Regelgrößen aus der Steuerung der Stranggussanlage. In jedem Fall wird der in einem Druckmesser 23 gewonnene Druckwert des Kühlmittels berücksichtigt.
Jeder der beiden Sub-Kreisläufe für die beiden Zonen 2, 3 hat eine eigene Druck-Volumenstrom-Kennlinie für den Volumenstrom V, beispielsweise gemessen in Liter pro Minute, als Funktion des Kühlmitteldrucks p, beispielsweise gemessen in bar, wie in Fig. 3 dargestellt, wobei jedem Öffnungszustand der Einstellorgane 21 , 22 eine eigene Kennlinie zukommt. Dies bedeutet, dass jede Änderung der Durchlässigkeit des Kühlmittels innerhalb der beiden SubKreisläufe erfindungsgemäß berücksichtigt wird. Wenn sich diese durch ein allmähliches Zusetzen der Leitungen infolge von in den Röhren verbleibenden Verunreinigungen verringert oder wenn die Einstellorgane 21 , 22 sich nicht mehr in demselben Umfang verstellen lassen, wie das beim Neueinsatz der Fall der Fall war, so fließt dieser Umstand in die Form der Druck-Volumenstrom- Kennlinie, die in bestimmten Zeitabständen neu kalibriert werden muss.
Wenn die Druck-Volumenstrom-Kennlinien für jedes der Segmente 2, 3 nach ihrer Kalibrierung festliegen, lässt sich mit Hilfe des Volumenstromreglers 19 unter Einsatz des durch den Druckmesser 23 gewonnenen Drucks ein summarischer Volumenstrom für beide Zonen 2, 3 einregeln, der mit Hilfe des zugeordneten Öffnungsgrades der beiden Einstellorgane 21 , 22 in die für die beiden Zonen 2, 3 erforderlichen Teil-Volumenströme oder Partialdrücke zerlegt wird.
Ähnlich zu der anhand von Fig. 2, 3 erläuterten Vorgehensweise sind gemäß einer weiteren Ausführungsform (Fig. 4) auf dem Segment drei Einstellorgane 24, 25 und 26 vorgesehen, die jeweils einem Strang 27, 28, 29 innerhalb des Leitungssystems zur Versorgung der beiden Zonen 2, 3 zugeordnet sind. Im übrigen wird, wie in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, der Volumenstrom für beide Zonen 2, 3 in dem Volumenstromregler 19 ermittelt und in die für die drei Stränge 27, 28, 29 erforderlichen Teil-Volumenströme anhand der Einstellorgane 24, 25 und 26 aufgeteilt.
Den in Fig. 2 und 4 dargestellten Alternativen ist gemeinsam, dass der Volu- menstrom je Regelkreis eingestellt wird, wobei die Druckinformation jeweils in die Kühlmittelaufteilung einfließt. Die Kühlmittelaufteilung wird durch die jeweiligen Einstellorgane realisiert, wobei jeder Subkreislauf seine eigene Kennlinie aufweist, die von der Stellung des Einstellorgans (offen, halb offen, ... etc.) abhängt. Bei bekanntem Druck oder bekanntem Kennlinienverhältnis steht die Kühlmittelaufteilung fest.
In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform werden die Regelorgane auf dem Segment aus einem Konstantstromnetz versorgt, wobei der Volumenstrom je Regelkreis eingestellt wird; in diesem Fall ist die Kenntnis der Druckinformation ohne Bedeutung für die Funktionsweise.
In der Alternative (Fig. 5) sind anstelle eines einzigen, in dem Kühlmittelverteilraum 8 untergebrachten Volumenstromreglers 19 drei einzelne, im Bereich des Segments 1 angebrachte und unmittelbar als Einstellorgane zur Kühlmittelmen- genregelung in den Strängen 27, 28, 29 dienende Volumenstromregler 36, 37 und 38 hintereinander angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung lässt sich je Segment oder je Segmentgruppe im Wasserverteilraum jeweils ein Regelkreis einsetzen. Hierbei muss überprüft werden, wieviele Regelkreise insgesamt erforderlich sind. Bei einer gesteuerten Verteilung auf einem Segment oder einer Segmentgruppe wird die Gesamtwassermenge über einen Regelkreis im Wasserverteilraum eingestellt. Die Unterverteilung auf dem Segment oder den Segmenten kann so erfolgen, dass durch Stellorgane auf dem Segment das Kühlmittel, insbesondere das Wasser, auf weitere Stell- oder Regelkreise verteilt wird. Dabei werden die Wassermengen in den„Wasserkreisen" des Segmentes nicht mehr gemessen, sondern Stellglieder, beispielsweise Ventile, werden auf bestimmte Positionen eingestellt.
Die Stellglieder werden beispielsweise mit Schrittmotoren auf vorgegebene Positionen eingestellt. Dadurch wird ein gewünschter Durchfluss eingestellt. Da alle Segmente unabhängig von einander einstellbar sind, reicht es aus, wenige diskrete Einstellmöglichkeiten vorzusehen (beispielsweise vier Stellungen: aus, wenig, mittel, viel). Im Extremfall lassen sich als Schaltorgane solche Ventile einsetzen, die lediglich eine Öffnungs- und eine Schließposition aufweisen.
Bezugszeichenliste
Segment
Segmentrollen
Spritzzone
Spritzzone
Düsen
Düsen
Pumpenregelkreis
Pumpenregelkreis
Wasserverteilraum
Pumpe
Pumpe
Volumenstromregler
Volumenstromregler
Druckmesser
Druckmesser
Wasserspannplatte
Anschlüsse
Anschlüsse
Pumpe
Volumenstromregler
Anschluss
Einstellorgan
Einstellorgan
Druckmesser
Einstellorgan
Einstellorgan
Einstellorgan
Strang 28 Strang
29 Strang
36 Volumenstromregler
37 Volumenstromregler
38 Volumenstromregler
42 Leitung
43 Leitung
44 Leitung
A Gießrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die an die jeweilige Gießaufgabe, insbesondere in Hinblick auf die Stahlsorte und besondere sich während des Gießprozesses ergebende Aufgaben, anpassbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Netz wenigstens ein erstes Drucknetz umfasst, in dem der Druck des Kühlmediums als Aufgabengröße eingesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass Vorrichtungen zur Druck-Volumenstrom-Kennlinien Bestimmung von den Segmenten (1) oder Segmentgruppen (2, 3) zugeordneten Düsen vorgesehen sind, die bei einer festgelegten Öffnungsstellung eines Ventils (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38), den Durchfluss durch die dem Ventil zugeordnete Stellgruppe (2, 3) messen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein zentrales Organ zur Druck- und Volumenstrommessung zur Kennlinienbestimmung vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass Organe zur Druck- und Volumenstrommessung je Segment (1) oder je Segmentgruppe (2, 3) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Kühlmedium gefüllter Pufferspeicher vorgesehen ist, der mit dem Drucknetz in Druckverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Netz ein zweites Drucknetz umfasst, das als Netz zur Erzeugung eines Booster-Drucks in dem Kühlmedium dient.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Spritzgruppe bestehend aus einem einzelnen Ventil (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) und den zugeordneten Düsen einzeln kalibrierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass Gruppen von Düsen, insbesondere Düsenreihen, längs bzw. quer zur Gießrichtung mittels eines ihnen zugeordneten Ventils (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) zu- und abschaltbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1-7,
dadurch gekennzeichnet,
dass Gruppen von Düsen, insbesondere Düsenreihen, längs bzw. quer zur Gießrichtung mittels eines ihnen zugeordneten Ventils (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) verschiedene, diskrete Mengen des Kühlmediums durch Schalten einstellen oder dass die Ventile (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) regelbar oder steuerbar sind, dass die Ventile (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) als Proportionalventile, als Stufenventile, als Auf-/Zu-Ventile oder als Volumenstromregelorgane ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Druckmesser (23) den Druck misst und die Einstellorgane entsprechend der Druck-Volumenstrom-Kennlinie das Kühlmittel dem jeweils zugeordneten Subkreislauf zuteilen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Netz als Konstantdrucknetz ausgebildet ist und dass die Einstellorgane das Kühlmittel unter Berücksichtigung der der jeweiligen Einstellung des Einstellorgans entsprechenden Druck-Volumenstrom- Kennlinie dem jeweils zugeordneten Subkreislauf zuteilen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Netz im Bereich des Verteilraums (8) eine einzige Leitung auf- weist, über die von einer Pumpe (18) gefördertes Kühlmittel zu Spannplatten (15) von Segmenten (1) zuführbar ist und dass Verzweigungen der Leitung im Bereich der Spannplatten (15) und/oder auf den Segmenten (1) angeordnet sind.
13. Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich zur Verteilung des Kühlmediums in der Stranggießanlage und/oder auf einem Segment aktive Stellorgane, insbesondere Ventile und/oder Regler, auf den Segmenten befinden.
14. Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet,
dass ein Pumpenregelkreis oder ein Konstantdrucknetz die Menge des Kühlmediums, insbesondere die Wassermenge, vorhält und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten der Strangführung in bzw. quer zur Gießrichtung durch Volumenstromregler vorgenommen wird, die sich auf den Segmenten befinden.
15. Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet,
dass ein Pumpenregelkreis oder ein Konstantdrucknetz die notwendige Menge des Kühlmediums geregelt zur Verfügung stellt und die mengen- mäßige Aufteilung auf den Segmenten der Strangführung durch Ventile mit definierten Öffnungsstellungen (offen, halb offen, etc.) oder durch Proportionalventile erfolgt.
Verfahren unter Nutzung der Vorrichtungen 1-15 zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck des Kühlmediums geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck des Kühlmediums pulsierend durch Schalten der Ventile (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventile (21 , 22; 24, 25, 26; 36, 37, 38) entweder als Auf-/Zu- Ventile, als diskret oder als stetig schaltbare Ventile betrieben werden. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Druck-Volumenstromkennlinien in bestimmten zeitlichen Abständen oder beim Eintritt vorgegebener Bedingungen, kalibriert werden, insbesondere außerhalb des Gießbetriebs in der Stranggießanlage.
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