专利名称：用于调节连铸设备二次冷却的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一个用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网，该连铸设备适配于各种浇铸任务、尤其在钢种方面且特别适配于在浇铸过程期间产生的任务。
背景技术：
在连铸钢时通过钢在铸型中的初级冷却实现凝固并且在在连铸坯导辊部位实现二次冷却。在连铸坯导辊内部水或水-空气混合物在压力下在连铸坯导向辊之间露出的部位直接喷洒到铸坯壳上，由此从铸坯中去除热量。在新的连铸设备中由于大量的产品序列在二次冷却中需要大的调节范围，由于一方面可以快速地浇铸LC钢，其中需要付出大量的水，另一方面在珠光体钢和制管钢中在矫直范围还可以以足够的温度矫直钢坯，其中只调整非常小的冷却水量。这个任务通过具有水-空气喷嘴的双组分冷却系统得以实现，它们具有大的调节范围，例如1:14。而以水工作的单组分喷嘴只具有1:4的调节范围并因此对于许多连铸设备由于上述的要求只能有限地适用。此外需要在铸坯宽度上调节尽可能均勻的温度，由此例如在矫直范围不会由于太冷的钢坯棱边产生裂纹。这个问题通过独立调节的喷射区得以解决，它们覆盖不同的浇铸宽度。在此对于每个宽度区需要单独地调节回路。目前在连铸时由此实现二次冷却，使二次冷却的调整机构位于水分配室的分段以夕卜。通过电控的阀门可以调整调节回路的水量。在此利用流量测量在调节段以内求得实际的用于调节回路的水量。由调节回路调节的水量利用分段的水夹紧板给到分段上并且在那里通过管道和喷嘴喷射到钢坯表面。在夹紧板上的密封部件负责，在安装分段时密封冷却剂的耦联。在此要注意，每个调节回路在水夹紧板中需要至少一个给出位置。在大水量时有可能需要两个给出位置。在大量调节回路时有时每个分段需要非常复杂的水夹紧板。借助于图1的示例示出按照现有技术的布置。在浇铸金属坯的设备中在浇铸方向 A上连铸坯导辊具有许多在浇铸方向上前后设置的分段1。每个分段1具有两个或多个喷射区2，3，它们通常根据要被浇铸的铸坯宽度运行。例如对于窄的铸坯仅仅使用从属于喷射区2的喷嘴4，而对于宽的铸坯或者只使用喷射区3的喷嘴或者也与喷嘴4相结合。标记符号Ia表示连铸坯导辊分段1的辊子。对于每个喷射区2，3存在体积流调节器11和12，通过它们对于每个喷射区2，3对应于所期望的冷却功率调节体积流。对体积流调节器11，12分别前置一个泵9，10，用于输送冷却剂、尤其是水到体积流调节器和喷射区。尽管能够利用压力计13，14确定在每个调节回路6，7中的压力，但是这个压力对于调节过程不能使用。从水分配室8引出来的调节回路6，7的管道通过水夹紧板15与用于两个喷射区2，3的输送管道接头16，17连接。水夹紧板15处于在水分配室8与分段之间给出冷却剂的位置，即对每个调节回路将来自水分配室8的管道导引到水夹紧板15。在分段侧的水夹紧板配合体将水导引到喷嘴。在夹紧板 15上的密封部件负责，在安装分段时也密封冷却剂的耦联。这个实施例具有分段，它们在设备和调节机构方面可以简单地构成，其中在每个分段上仅仅构成喷嘴体和管道，由此使故障概率更低。只存在相对少量的调节环节，它们也能方便地接触到。但是这个结构的缺陷是，在水分配室里面存在许多具有从属的测量和调节机构的管道。同样在分段上需要许多用于不同调节回路的管道。通过水夹紧板将水和空气给到分段上由于许多调节回路是费事的，因为对于分段或分段组的每个喷射区在水分配室里面需要一个用于调节总水量的调节回路。由EP 0 650 790 Bl已知一种方法，用于在连铸机中表面热处理由细晶结构钢制成的铸坯，对连铸机附设一个加热炉，用于加热热装料的铸坯，用于防止析出由铝、钒、铌和类似元素组成的混合物并且用于消除或者至少很大程度上减少由于应力产生的表面缺陷。 为此使用的连铸机具有结晶器、二次冷却室、牵引和调整单元以及切割单元。在此使用的方法包括在二次冷却室内部用于铸坯的第一冷却步骤和在切割单元前面用于铸坯的第二冷却步骤。该方法的特征在于，借助于第二冷却步骤使铸坯外层表面淬火，它通过强烈的和集中的铸坯表面冷却实现，用于按照自然地、通过铸坯热芯引起的约400°C至约900°C的温度降低铸坯的表面温度，其中这种强烈的且集中的冷却由此实现，通过许多喷嘴将水基的冷却流体在压力下喷洒到铸坯表面上。强烈且集中的冷却取决于铸坯尺寸并且直接或立刻在通过拉伸和矫直单元的铸坯拉伸和矫直步骤以后使用。由EP 1 550 523 Al已知一种用于不同地调节连铸设备二次冷却的方法，其中二次冷却要适配于不同钢种的浇铸任务、在浇铸过程期间的困难等。为了能够灵活地调节，使得直接满足连铸的冷却要求，并且为了实现尽可能更好地二次冷却，使二次冷却的分段分别具有单独的冷却回路，它们通过个性化的基于任务的规定理论值进行调节。
发明内容
本发明的目的是，提供一个灵活使用的装置用于二次冷却。按照本发明这个目的由此得以实现，使所述管网包括至少一个第一压力管网，在其中冷却剂压力作为目标参数使用。本发明的思想在于，不提供冷却剂量，而是提供压力，按照压力在冷却系统内部的所有耗用器取出所需的冷却剂量。此外有利地设有用于测量附属于分段或分段组的喷嘴的特性曲线的装置，它们在确定的阀门打开位置测量通过附属于阀门的调整组的流量。在此能够进行调整组磨损测量并且对应于实际磨损使特性曲线现实化。相应地也适应于添加管网的情况。一个用于冷却的装置已经证实是有利的，在该装置中对于每个分段或每个分段组设有通过从属的控制器或通过中央控制总线的总线节点的控制器。在每个分段的控制分配中必需容忍，在调整水量时可能出现小的误差。在调节地分配每个分段或每个分段组的冷却剂时无需恒压管网，因为可以随时再测量特性曲线。为此前提是，每个分段或每个分段组、即每个分支设有用于压力测量或流量测量的机构。在此前提是，在满体积流时在管道直到阀门不能出现大的压力降。
在恒压管网中还有助于，使配有驱动装置的阀门只需小的结构空间并且适用于可靠的运行。在一个有利的扩展结构中能够规定，设有一个以冷却剂充满的缓冲储存器作为容积储存器，它与压力管网处于压力连接。由此能够达到对于恒压管网所需的刚性。附加地能够有利地使用第二压力管网，它作为管网用于在冷却剂中产生升压-压力。由此能够对于特殊状况提供高得多的压力供使用并且实现相应更高的冷却效率。也有利的是，配置单个阀门的多个喷嘴作为调整机构能够逐个地校准。为了可以逐个地校准“喷嘴模块”、即多个配置阀门的喷嘴作为“调整机构”，按照本发明建议，调整测量段，通过测量段在其断开时可以进行喷嘴模块特性曲线的校准。这可以在维修工作期间或者甚至在浇铸间歇中进行。在此有利的是，可以单独测量喷嘴模块。例如规定，使喷嘴组、尤其是喷嘴行利用附属于它们的阀门接通和断开。在此阀门通过通断调整不同的、间断的冷却剂量。在本发明的扩展结构中使用阀门就足够了，它们的作用只是，通过通断调整不同的间断的冷却剂量。在此例如通过步进电机实现阀门驱动。因为可以逐段调整不同的值，因此通过调整不同的间断的值，可以总体上实现良好的整体冷却。最好通过通断阀门调整不同的间断的冷却剂量，或者阀门是可调节或可控的。可以选择阀门由比例阀、由分级阀、由通断阀或由体积流调节机构构成。有利地规定，所述管网包括至少一个体积流调节器，用于调整每个调节回路的体积流并且利用调整机构对应于压力-体积流特性曲线分配冷却剂到许多分回路。最好一个压力计测量压力，并且调整机构在考虑由压力计测得的压力和调整机构各自的调整的条件下对应于压力-体积流特性曲线将冷却剂分配到各从属的分回路。所述管网或者包括用于测量压力的压力计。然后在调整机构中考虑由压力计测得的压力值。按照本发明的有利扩展结构所述管网在分配室部位具有唯一的管道，通过它可以将由泵输送的冷却剂输送到分段的夹紧板，其中使管道的分支设置在夹紧板部位和/或分段上。按照本发明的冷却系统不仅能够以单组分实现冷却(只有水作为冷却剂)，而且能够以双组分实现冷却(水和空气作为冷却剂)。本发明以通用方式涉及一种用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网，其特征在于，一个泵调节回路或通过一个恒压管网调节必需的冷却剂量供使用并且通过阀门以确定的打开位置(打开，半打开等)或者通过比例阀按照量分配到分段上。按照本发明的用于调节二次冷却的装置按照本发明以有利的方式的特征在于，一个泵调节回路调节必需的冷却剂量供使用并且通过阀门以确定的打开位置(打开，半打开等)或者通过比例阀按照量分配到连铸坯导辊内部的分段上。在一种用于调节具有连铸设备的被冷却剂通流的管网的二次冷却的装置中用于在连铸设备里面和/或分段上分配冷却剂的有源调整机构，尤其是阀门和/或调节器位于分段上。本发明还涉及一种用于调节二次冷却的方法，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网。按照本发明该方法的特征在于，调节冷却剂的压力。在本方法的改进方案中规定，脉冲地通过通断阀门改变冷却剂压力。此外可以使用不同结构形式的阀门。例如阀门可以作为通断阀、作为间断控制或持续控制的阀门运行。以确定的时间间隔校准压力-体积流特性曲线。但是最好在连铸设备中脱离浇铸运行时进行校准。
下面借助于附图中的实施例详细解释本发明。附图中
图2简示出连铸设备中的连铸坯导辊分段，具有用于供给冷却液的装置，其中在分段中设有两个调整机构，
图3示出在连铸设备连铸坯导辊内部、尤其是在分段的喷射区内部的调整组或测量段中用于打开的或只半打开的调整机构的压力-体积流特性曲线，
图4示出可选择的用于以冷却液供给连铸坯导辊分段的实施例，其中在分段内部设有三个调整机构，
图5示出用于以冷却液供给连铸坯导辊分段的另一实施例，其中三个体积流调节器设置在分段部位并且同时由调整机构构成。
具体实施例方式按照本发明的第一实施例(图2)规定，在一个按照现有技术构造的用于连铸金属坯设备的连铸坯导辊中在浇铸方向A上设有许多在浇铸方向上前后设置的分段1。每个分段1具有两个或多个喷射区2，3，它们根据要被浇铸的铸坯宽度运行。在此存在与按照现有技术扩展结构的一致性，为此使用图1中相同的标记符号。 与冷却装置结构相比，按照本发明的图2实施例的不同在于，代替两个体积流调节器11，12 在冷却剂或水分配室8和前置的泵18里面只需唯一的体积流调节器19。同样在水夹紧板 8部位也只需唯一的接头20，用于输送冷却剂到分段1内部的两个喷射区2，3内部供给管道。另一方面在分段1上设置两个调整机构21，22，用于使冷却剂分配到附属于两个喷射区2，3的分回路上。所述调整机构21，22可以分开地调节或控制或手动地调整阀门。例如比例阀、分级阀或仅仅具有通断位置的阀门是适合的。在使用调节阀的情况下它们由连铸设备的控制器获得其调节参数。在这种情况下考虑在压力计23中获得的冷却剂压力值。两个喷射区2，3的两个分回路的每个分回路具有自身的用于体积流V的压力-体积流特性曲线，例如以升/每分钟测量，作为冷却剂压力P的函数，例如以巴测量，如图3所示的那样，其中对调整机构21，22的每个打开状态配置自身的特性曲线。这意味着，按照本发明在两个分回路内部考虑每个冷却剂流量的每个变化。当通过蜿蜒配置的管道的流量由于在管子里面残留的污物而降低时，或者当调整机构21，22不再能够以相同的范围调整的时候，例如在新使用时是这种情况，则这个状况以压力-体积流特性曲线的形状变化，该特性曲线必需以确定的时间间隔重新校准。
如果对于每个分段2，3在其校准后确定压力-体积流特性曲线，借助于体积流调节器19在使用通过压力计23获得的压力的条件下能够调节两个喷射区2，3的总体积流， 它借助于从属的两个调整机构21，22的打开度分解成对于两个喷射区2，3所需的分体积流或分压。与借助于图2，3解释的工作方式类似，按照另一实施例(图4)在分段上设有三个调整机构24，25和沈，它们分别配置于管道系统内部的管线27，28，四，用于供给两个喷射区2，3。此外，如图2的实施例所示，在体积流调节器19中求得用于两个喷射区2，3的体积流并且借助于调整机构24，25和沈分配成对于三个管线27，28，29所需的分体积流。在图2和4所示的实施例变化中共同的是，调整每个调节回路的体积流，其中分别在冷却剂分配中加入压力信息。通过各自的调整机构实现冷却剂分配，其中每个分回路具有其自身的特性曲线，它取决于调整机构的位置(打开，半打开…等)。在已知压力或已知特性曲线比例时确定冷却剂分配。在图5所示的实施例中分段上的调整机构由恒压管网供给，其中调整每个调节回路的体积流，在这种情况下了解压力信息对于工作方式没有意义。在实施例变化(图5)中代替唯一的、安置在冷却剂分配室8里面的体积流调节器 19在分段1里面安置三个调节器并且直接作为用于在管线27，28，29中调节冷却剂量的调整机构的体积流调节器36，37和38前后地设置。按照本发明的实施例能够对每个分段或每个分段组在水分配室里面分别使用调节回路。在此必需检验，总共需要多少调节回路。在受控地分配在分段或分段组上时通过调节回路在水分配室里面调整总水量。可以由此实现区分成分段，通过分段上的调整机构分配冷却剂、尤其是水到其它调整回路或调节回路上。在此不再测量在分段的“水回路”中的水量，而是以确定的位置调整调节环节、例如阀门。所述调节环节例如通过步进电机调整到给定的位置。由此调整所期望的流量。因为所有分段可以相互独立地调整，因此少数几个间断的调整可能性就足够了(例如四个位置断开，少量、中等、大量)。在特殊情况下作为通断机构使用这种阀门，它们仅仅具有打开和关闭位置。附图标记清单 1分段
Ia分段辊 2喷射区 3喷射区 4喷嘴 5喷嘴 6泵调节回路 7泵调节回路 8水分配室 9泵 10泵11体积流调节器 12体积流调节器 13压力计 14压力计 15水夹紧板 16接头 17接头 18泵
19体积流调节器 20接头 21调整机构 22调整机构 23压力计 24调整机构 25调整机构 26调整机构 27管线 28管线 29管线 36体积流调节器 37体积流调节器 38体积流调节器 42管道 43管道 44管道 A浇铸方向
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权利要求
1.一种用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网， 该连铸设备适配于各种浇铸任务、尤其在钢种类方面且特别适配于在浇铸过程期间出现的任务，其特征在于，所述管网包括至少一个第一压力管网，在其中冷却剂的压力作为目标参数使用。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置用于确定附属于分段(1)或分段组(2，3)的喷嘴的压力-体积流特性曲线，它们在确定的阀门(21，22 ；24, 25，26 ； 36，37，38)打开位置测量通过附属于阀门的调整组(2，3)的流量。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有至少一个用于压力和体积流测量的中心机构，用于确定特征曲线。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，每个分段(1)或每个分段组 (2，3)设有用于压力和体积流测量的机构。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，设有一个以冷却剂充满的缓冲储存器，它与压力管网处于压力连接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述管网包括第二压力管网， 作为管网用于在冷却剂中产生升压-压力。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，每个由单个阀门(21，22； 24，25，26 ；36, 37，38)和从属的喷嘴组成的喷射组可以逐个地校准。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述喷嘴组、尤其是喷嘴行沿着或垂直于浇铸方向利用附属于它们的阀门(21，22 ；24, 25，26 ；36, 37，38)接通和断开。
9.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述喷嘴组、尤其是喷嘴行沿着或垂直于浇铸方向利用附属于它们的阀门(21，22 ；24, 25，26 ；36, 37，38)通过通断调整不同的、间断的冷却剂量或者可以调节或调整阀门(21，22 ；24, 25，26 ；36, 37，38)，所述阀门(21，22 ；24, 25，26 ；36, 37，38)由比例阀、由分级阀、由通断阀或由体积流调节机构构成。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个压力计(23)测量压力并且所述调整机构对应于压力-体积流特性曲线分配冷却剂到各从属的分回路。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述管网由恒压管网构成并且所述调整机构在考虑调整机构的各自调整的条件下对应于压力-体积流特性曲线将冷却剂分配到各从属的分回路。
12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述管网在分配室(8)部位具有唯一的管道，通过它可以将由泵(18)输送的冷却剂输送到分段(1)的夹紧板(15)并且使管道的分支设置在夹紧板(15)部位和/或分段(1)上。
13.一种用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网，其特征在于，为了在连铸设备里面和/或分段上分配冷却剂设有有源的调整机构，尤其是阀门和/或调节器位于分段上。
14.一种如权利要求13所述的、用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网，其特征在于，一个泵调节回路或一个恒压管网保持冷却剂量、尤其是水量并且在浇铸方向或垂直于浇铸方向通过体积流调节器按照量分配到连铸坯导辊的分段上，体积流调节器位于分段上。
15.一种如权利要求13所述的、用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网其特征在于，一个泵调节回路或一个恒压管网调节必需的冷却剂量供使用并且通过阀门以确定的打开位置(打开，半打开等)或者通过比例阀按照量分配到连铸坯导辊的分段上。
16.一种在使用如权利要求1至15所述装置条件下用于调节二次冷却的方法，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网，其特征在于，调节冷却剂的压力。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，脉冲地通过通断阀门(21，22；24, 25，26 ； 36，37，38)改变冷却剂压力。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述阀门(21，22；24, 25，26 ；36, 37，38) 或者作为通断阀、作为间断接通或持续接通的阀门运行。
19.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征在于，以确定的时间间隔或在出现给定的条件时校准压力-体积流特性曲线，尤其在浇铸运行之余在连铸设备中。
全文摘要
一种用于调节二次冷却的装置，该二次冷却具有连铸设备的被冷却剂通流的管网，该连铸设备适配于各种浇铸任务、尤其在钢种类方面而且特别适配于在浇铸过程期间出现的任务，其特征在于，所述管网包括至少一个第一压力管网，在其中冷却剂的压力作为目标参数使用。该管网在冷却剂分配室(8)里面具有许多用于调整组、尤其各分段(1)或各分段组(2,3)的分支，并且设有用于测量压力和/或测量各分支流量的装置(23)。
文档编号B22D11/124GK102470430SQ201080033349
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月26日 优先权日2009年7月27日
发明者霍维施泰特 E., 赖弗沙伊德 M. 申请人:Sms西马格股份公司