用于对金属的连铸坯进行冷却的方法以及用于间歇地打开并且关闭冷却介质体积流量的开关阀技术

本发明专利技术涉及一种用于对连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯进行冷却的方法以及一种用于间歇地打开并且关闭冷却介质的体积流量的开关阀。本发明专利技术的任务在于，说明一种用于对连铸坯导引装置中的金属的连铸坯进行冷却的方法以及一种用于间歇地打开并且关闭冷却介质的体积流量的开关阀，利用所述方法和所述开关阀可以以简单的、稳健的并且有能效的方式在较大的范围内调节冷却强度。该任务通过以下方法步骤得到解决：-通过二进制的控制信号（5）来主动地操控能够接通的开关阀（1），其中根据所期望的冷却功率来进行所述操控；-根据所述控制信号（5）来操纵所述开关阀的开关元件（16），其中根据所述控制信号（5）将所述开关元件（16）从关闭位置置于打开的位置中或者反之亦可，并且在所述开关元件（16）的打开的位置中打开流经所述开关阀（1）的冷却介质（21）的流量，并且在所述开关元件（16）的关闭的位置中关闭流经所述开关阀（1）的冷却介质（21）的流量；随后-通过冷却喷嘴（2）间歇地将所述冷却介质（21）施加到所述连铸坯（3）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对金属的连铸坯进行冷却的方法以及用于间歇地打开或关闭冷却介质体积流量的开关阀
本专利技术涉及一种用于对于连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯、优选连铸钢坯进行冷却的方法，以及一种用于间歇地打开或者关闭冷却介质体积流量的开关阀。
技术介绍
在连铸时，有必要在连铸机的连铸坯导引装置中导引并且支撑连续地浇铸的、具有至少一个有承载能力的坯壳的连铸钢坯，并且通过二次冷却进一步对其进行冷却。在此知道，借助于冷却喷嘴要么将液态的冷却介质（典型地是水，所谓的“仅水（wateronly）”冷却）、要么将由液态的冷却介质和气体构成的混合物（所谓的“空气雾（airmist）”冷却，其中所述气体典型地是空气）施加到所述连铸坯上。对于所谓的“仅水”喷嘴来说，可以根据水压在较小的范围内调节冷却强度。不过，其缺点是，喷射图同样会在取决于水压的情况下变化，其中由于不均匀的散热而没有保证所述连铸坯的均匀的表面温度。所谓的“空气雾”喷嘴的目标是，通过所述喷嘴来提高冷却介质的最大与最小的流量之间的张缩量（Spreizung）；不过在实际上已经证实，对于“空气雾”喷嘴来说很难达到高于10:1的张缩量或者对于“仅中”喷嘴来说很难达到高于3:1的张缩量。但是，这对于某些钢种来说，会首先导致连铸坯边缘的过度冷却，并且由此导致质量下降。此外，用于提供用于“空气雾”喷嘴的压缩空气的能耗很高，从而一方面产生提高了的CO2排放并且另一方面产生更高的用于设备的运行的成本。从EP2010347B1中知道，在所述连铸坯导引装置中使用能够移动的冷却喷嘴。这样做的缺点是，冷却剂分配的分辨率在连铸坯的宽边的范围内是不够的。此外，所述能够移动的喷嘴具有麻烦而复杂的结构，因为尤其具有轴承和关节的活动的部件在极其恶劣的环境条件下在连铸时会引起问题。从DE19928936C2中公开了用于对连铸坯导引装置中的连铸钢坯进行冷却的一种方法和一种装置，其中所述连铸坯通过冷却剂喷嘴的间歇的喷射（intermittierendesSpritzen）来得到冷却。这些冷却剂喷嘴的缺点是，不能主动地调节流经所述冷却剂喷嘴的流量，因而不能在通过所述冷却剂喷嘴施加到所述连铸坯上的最大的与最小的冷却剂量之间实现特别大的张缩量。因为为了获得恒定的表面温度，连铸钢坯的边缘区域的冷却程度必须大大低于所述连铸坯的中心的区域，所以已知的装置的使用就导致边缘区域的过度冷却、也就是过于剧烈的冷却，所述连铸钢坯的质量因此受到损害。
技术实现思路
本专利技术的任务是，克服现有技术的缺点，并且给出一种用于对连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯进行冷却的方法和一种用于间歇地打开或者关闭冷却介质的体积流量的开关阀，利用所述方法和所述开关阀可以以简单的稳健的并且有能效的方式在较大的范围内调节冷却强度。该任务通过一种用于对于连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯进行冷却方法得到解决，该方法具有以下方法步骤：-通过二进制的控制信号来主动地操控能够接通的开关阀，其中根据所期望的冷却功率来进行所述操控；-根据所述控制信号来操纵所述开关阀的开关元件，其中根据所述控制信号将所述开关元件从关闭的位置置于打开的位置中，或者反之亦可，并且在所述开关元件的打开的位置中打开流经所述开关阀的冷却介质的流量，并且在所述开关元件的关闭的位置中关闭流经所述开关阀的冷却介质的流量；随后-通过冷却喷嘴间歇地将所述冷却介质施加到所述连铸坯上。在此通过二进制的控制信号（由零和一—数值构成的时序）来主动地操控能够主动地接通的开关阀，其中所述操控、具体来讲所述控制信号根据所期望的冷却功率来完成。根据所述控制信号来操纵开关元件，该开关元件比如可以构造为滑阀的阀芯或者中心阀或者说阀座（Sitzventil）的控制活塞，其中根据所述开关元件的位置要么打开要么关闭流经所述开关阀的冷却介质的流量。所述开关元件的打开的位置是指一种位置，在该位置中打开所述流经所述开关阀的冷却介质的流量；另一方面所述开关元件的关闭的位置是指另一种位置，在该位置中关闭所述流经所述开关阀的冷却介质的流量。随后将所述冷却介质间歇地施加或者喷射到所述连铸坯上。通过所述操纵，典型地移动所述开关元件，但是本领域的技术人员也知道一些开关阀，对于这些开关阀来说在操纵时所述开关元件被扭转。通过对于被分配给所述开关阀的开关元件的主动的操纵，在没有冷却介质的压力变化的情况下，就已经能够产生冷却强度的高达20:1的极高的张缩量（与按现有技术的10:1相比）。这种方法的另一个优点在于，在开关元件打开时冷却介质的完全的压力直接（除了所述开关阀中的较小的但是可以忽略的压力降之外）加载在所述冷却喷嘴上，从而即使在冷却功率较低时也保证了恒定的喷射图。此外，可以在很大程度上放弃“空气雾”喷嘴的使用，从而以更加有能效的方式进行连铸坯冷却。但是本专利技术绝不局限于“仅水”喷嘴；更确切地说当然也可以使用“空气雾”喷嘴。根据一种简单而有利的实施方式，所述二进制的控制信号是脉宽调制的控制信号。但是本领域的技术人员也知道其它的调制方式，比如能够潜在地用于所述二进制的控制信号的脉冲频率调制（PFM）。为了降低开关阀的数目，可以这样安排，即通过开关阀向多个比如沿着浇铸方向相邻地先后布置的、相邻地横向于浇铸方向布置的或者关于连铸坯的中轴线对称地布置的冷却喷嘴供给冷却介质。为了在连铸坯表面的范围内获得冷却剂量的尽可能好的分配效果，相应地一个开关阀向一个（唯一的）冷却喷嘴供给冷却介质。优选所述冷却喷嘴在辊缝中彼此间具有大约100mm的间距。根据一种简单的、成本低廉的并且紧凑的实施方式，直接地、尤其以电磁的方式来操纵所述开关元件。根据一种作为替代方案的实施方式，间接地、尤其以气动地或者液压地预控制的方式来操纵所述开关元件。气动的以及液压的预控制阀能够在世界范围内获得，并且在有故障时能够很快地更换。根据一种有能效的实施方式，所述开关阀具有气动的控制接头，该气动的控制接头可选择地将两种不同的压力水平连接起来，其中所述较低的压力水平大于环境压力。因此可以将所述预控制阀的被排出的废空气导回给压缩机，由此可以节省能量，或者—这在设备技术方面更为简单—将所述预控制阀的被排出的废空气由这个较低的压力水平通过相应的节流装置、比如通过限压阀朝周围环境排出。根据一种作为替代方案的实施方式，所述开关阀具有液压的控制接头，该液压的控制接头可选择地将两种不同的压力水平连接起来。在一种简单的装置中，连铸机的中心的控制系统优选通过总线系统与多个分散的控制单元进行通信，其中分别为一个控制单元分配了一个或者多个开关阀。已经证实有利的是，对于来自由所述脉宽调制的控制信号的载波频率和所述脉宽调制的控制信号的脉宽比例所构成的组的其中至少一个参量的操控根据连铸坯的连铸坯时效或者连铸坯位置来进行。当然，所述操控也可以根据壳厚和/或温度分布来进行。为了在最大的与最小的冷却强度之间获得仍然更高的张缩量，可以根据所期望的冷却功率（比如在1:3的范围内）改变所述冷却介质的压力。为了获得所述连铸坯的均匀的表面温度，有利的是，在通过二进制的控制信号来操控所述能够主动地接通的开关阀之前实施以下方法步骤：-在从冷却喷嘴中喷出的冷却介质的碰区域中检测所述连铸坯的温度T、最好是连铸坯的表面温度；-在考虑到所述连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.27 EP 11167869.41.用于对于连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯（3）进行冷却的方法，该方法具有以下方法步骤：-通过二进制的控制信号（5）来主动地操控能够接通的开关阀（1），其中根据所期望的冷却功率来进行操控；-根据所述控制信号（5）来操纵所述开关阀的开关元件，其中根据所述控制信号（5）将所述开关元件从关闭位置置于打开的位置中或者反之亦可，并且在所述开关元件的打开的位置中打开流经所述开关阀（1）的冷却介质（21）的流量，并且在所述开关元件的关闭的位置中关闭流经所述开关阀（1）的冷却介质（21）的流量；随后-通过冷却喷嘴（2）间歇地将所述冷却介质（21）施加到所述连铸坯（3）上。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二进制的控制信号（5）是脉宽调制（PWM）的控制信号（5）。3.按权利要求1到2中任一项所述的方法，其特征在于，直接地操纵所述开关元件。4.按权利要求1到2中任一项所述的方法，其特征在于，间接地操纵所述开关元件。5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，以气动的方式预控制所述开关阀（1），其中所述气动的预控制压力（10）将两种不同的压力水平（8、9）之一与开关阀（1）连接起来。6.按权利要求2所述的方法，其特征在于，对于来自由所述脉宽调制的控制信号（5）的载波频率f和所述脉宽调制的控制信号（5）的脉宽比例k所构成的组的至少一个参量的操控根据所述连铸坯（3）的连铸坯时效或者连铸坯位置来进行。7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所期望的冷却功率来改变所述冷却介质（21）的压力。8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过二进制的控制信号（5）来操控能够主动地接通的所述开关阀（1）之前实施以下方法步骤：-在从冷却喷嘴（2）中喷出的冷却介质（21）的喷射到连铸坯（3）上的相碰区域中检测所述连铸坯（3）的温度T；-在考虑到所述连铸坯（3）的额定温度TSoll的情况下确定调节误差e=TSoll-T；-借助于调节装置根据所述调节误差e来计算调节量u，其中通过所述控制信号（5）根据所述调节量u来设定所期望的冷却功率。9.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述开关元件的关闭的位置中用空气（22）来给所述开关阀（1）与所述冷却喷嘴（2）之间的空间进行吹风。10.用于间歇地打开或者关闭冷却介质（21）的体积流量的开关阀（1），该开关阀适合于对连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯（3）进行冷却，该开关阀具有：-气密的阀壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：P拉德纳，M迈尔霍费尔，R沙伊德尔，H瓦尔，
申请(专利权)人：西门子VAI金属科技有限责任公司，
类型：
国别省市：