CN103764315A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明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并且关闭冷却介质体积流量的开关阀。
背景技术
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（water only）”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（air mist）”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EP 2 010 347 B1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DE 199 28 936 C2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（intermittierendes Spritzen）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。
本发明的概略描述
本发明的任务是，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。
该任务通过一种按权利要求1所述的方法得到解决，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。但是本发明绝不局限于“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；
-在考虑到所述连铸坯的额定温度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根据所述调节量u来设定所期望的冷却功率。
对于所述开关阀和冷却喷嘴的可靠性来说，有利的是，在所述开关元件的关闭的位置中，用空气对所述开关阀与所述冷却喷嘴之间的空间进行吹风。
本发明的任务同样通过一种按权利要求10所述的开关阀得到解决，该开关阀具有：
-气密的阀壳体，该气密的阀壳体包括至少一个用于将冷却介质导入到所述阀壳体中的进口和至少一个用于将冷却介质从所述阀壳体中导出的出口；
-用于打开并且关闭所述出口的开关元件，其中所述开关元件能够相对于所述阀壳体运动；以及
-用于根据所述控制信号来操纵所述开关元件的操纵机构。
在此，所述开关阀具有气密的阀壳体，该气密的阀壳体则具有用于打开并且关闭出口的开关元件。所述开关元件可以借助于操纵机构根据所述控制信号从打开的位置-在所述打开的位置中所述出口打开-运动到关闭的位置中-在所述关闭的位置中所述出口关闭-并且反之亦可。借助于进口，可以将冷却介质导入到所述阀壳体的内部，并且借助于所述出口又可以将冷却介质从所述阀壳体的内部导出，并且将其输送给冷却喷嘴。
为了获得均匀的喷射图，有利的是，所述出口与一用于将冷却介质施加到金属的连铸坯上的冷却喷嘴相连接。对于冷却介质的快速的压力上升来说，有利的是，所述开关阀的出口-沿着冷却介质的流动方向-紧挨着布置在所述冷却喷嘴的前面。
可以这样安排，即所述出口与多个用于将冷却介质施加到金属的连铸坯上的冷却喷嘴相连接。由此降低了每个冷却喷嘴的开关阀的数目的比例。
为了降低所述开关阀的、尤其是所述操纵机构（比如电磁体）的温度负荷，并且同时能够实现所述冷却介质的快速的压力上升，有利的是，在所述阀壳体的出口与冷却喷嘴之间布置了止回阀。由此，在所述关闭的出口与所述止回阀之间的空间留在压力之下，从而在打开所述出口时可以很快地形成必要的、用于打开所述止回阀的压力。此外，在这种实施方式中，没有必要将所述开关阀-沿着冷却介质的流动方向-紧挨着布置在所述冷却喷嘴的前面。由此提高坚固性。
为了能够快速地增加并且降低所述冷却介质的流量，有利的是，所述止回阀沿着流动方向紧挨着布置在所述冷却喷嘴的前面。
原则上可以将所述开关元件构造为滑阀或者构造为中心阀。作为中心阀的实施方式的有利之处是，在没有其它的阀的情况下无泄漏地对冷却介质进行密封，并且相对于污染产生更高的不敏感性。
在将所述开关元件构造为中心阀时，有利的是，所述开关元件包括控制活塞，其中风箱或者膜片相对于所述阀壳体来导引所述控制活塞，并且必要时对其进行密封。
优选所述膜片或者风箱由不锈的金属、优选钢制成，或者由塑料、优选耐热的塑料制成，所述耐热的塑料在高达大于250℃的温度下具有值得一提的强度，比如聚酰亚胺或者聚醚醚酮（PEEK）。
原则上可以将所述操纵机构构造为电的操纵机构—优选电磁体、气动的操纵机构—优选一个3/2通路（二位三通）气动阀或者两个2/2通路（二位二通）气动阀，或者构造为液压的操纵机构—优选一个3/2通路（二位三通）液压阀或者两个2/2通路（二位二通）液压阀。
所述开关阀或者预控制阀的控制接头有利地在信号技术上、优选通过数字的接口与控制装置相连接，其中所述控制接头比如构造为PWM输入端。
在一种对于保养来说有利的实施方式中，对于至少一个开关阀来说，所述用于进行操控的控制功能以及必要时所述用于进行故障诊断的诊断功能被合并在一个分散的控制单元中，其中所述分散的控制单元优选通过总线连接部与中心的控制系统相连接。
在装配技术上有利的是，将多个开关阀布置在连铸坯导引扇形段的辊缝中，并且将其合并为一个结构上的单元。在此有利的是，为压缩空气、冷却介质并且必要时为电气装置设置中心的接头。
因为知道或者可以容易地确定所述冷却喷嘴的额定流量特征（参见Backé：Grundlage der Ölhydraulik（油液压系统的基础）），所以可以容易为开关阀或者冷却喷嘴实施功能检查：在此为一个或者多个开关阀分配用于确定流经所述开关阀的流量，并且将所述开关阀单个地打开；通过关闭的开关阀，由此没有体积流量流动。如果现在冷却喷嘴或者开关阀有故障，那么流量的额定-实际-比较允许明确地识别相关的冷却喷嘴或者开关阀。有利的是，在浇铸间隙中周期地实施这种测试-开关序列，从而提早识别一种故障或者一种功能下降。甚至可以利用有故障的冷却喷嘴或者开关阀来继续所述连铸机的运行，方法是提高用于相邻的冷却喷嘴的脉宽比例k（也在“duty cycle（工作循环）”下面为人所知）。由此，可以在下一次已经列入计划的设备停机时，进行有故障的冷却喷嘴或者开关阀的更换，而没有对连铸坯的质量产生负面影响。从AT 505035 B1中公开了在无流量测量的情况下测量一种流动特性曲线的方法；当然这种方法也能够用于进行功能检查。
为了提高所述开关阀的或者所述冷却喷嘴的可靠性，有利的是，沿着冷却介质的流动方向在所述冷却喷嘴的前面布置了用于对冷却喷嘴进行吹风的吹风口。
比如可以通过以下方式来提高坚固性或者防止污染的安全性，即所述控制活塞具有至少一个用于-借助于气动的控制空气或者单独的吹风空气-对于在所述开关阀与所述冷却喷嘴之间的空间进行吹风的吹风口。
在此有利的是，为所述吹风口分配了止回阀，使得例如所述冷却介质不会挤入到所述吹风口中。
作为所述控制活塞中的吹风口的替代方案或者补充方案，处于所述阀壳体的出口与冷却喷嘴之间的空间可以具有至少一个吹风口。要么可以永久地要么可以周期性地利用压缩空气进行吹风。通过所述吹风，来防止比如由于铁鳞而给冷却喷嘴造成的污染，或者直接去除脏物。在这种实施方式中，所述吹风口可以与吹风空气的来源、比如压缩机相连接，其中对于吹风空气的纯度要求明显低于对于用来对阀进行操控的所谓的控制空气、也就是压缩空气的要求。
为了防止由于吹风而使冷却介质的射流偏向，有利的是，要么在相对于冷却介质的流动方向的法向平面中要么在锥形表面上布置了多个吹风口，其中所述冷却介质沿着锥轴线的方向从所述锥体中贯穿流过。在此，所述锥体可以具有0°≤α≤180°、优选15°≤α≤180°的张角α。
特别有利的是，所述吹风口在遵守彼此间恒定的角距的情况下布置在所述法向平面中或者布置在所述锥形表面上。由此，n个吹风口彼此间具有β=360°/n的角度β。
附图说明
本发明的其它优点和特征从以下对非限制性的实施例所作的说明中产生，其中参照以下附图，附图示出如下：
图1是六个冷却喷嘴的在板坯的宽边的范围内的布置情况，其中为每个冷却喷嘴分配了一个开关阀；
图2是关于时间绘出的脉宽调制的控制信号的以及流经冷却喷嘴的流量的图示；
图3是一开关阀和一冷却喷嘴的图示，其中通过气动阀来预控制所述开关阀；
图4是两个开关阀和两个冷却喷嘴的图示，其中通过气动阀来预控制所述开关阀；
图5和6是以气动的方式预控制的具有膜片式风箱的开关阀的分别处于打开的和关闭的位置中的图示；
图7a和7b是以电磁的方式直接操纵的具有波纹式风箱的开关阀的分别处于关闭的和打开的位置中的图示；
图8a和8b是以气动的方式操纵的具有膜片的开关阀的分别处于打开的和关闭的位置中的图示；
图9a和9b是以电磁的方式直接操纵的具有膜片的开关阀的分别处于打开的和关闭的位置中的图示；
图10a和10b是开关阀的具有用于用控制空气来吹风的穿孔的控制活塞的分别处于打开的和关闭的位置中的图示；
图11和12是22个冷却喷嘴在板坯的宽边范围内的布置情况，其中分别为两个关于所述宽边的中轴线对称地定位的冷却喷嘴分配了一个共同的开关阀；
图13a和13b分别是一个开关阀和两个冷却喷嘴的图示，其中在每个冷却喷嘴的前面布置了一个止回阀；并且
图14是一个以气动的方式预控制的具有波纹式风箱的开关阀的处于关闭的位置中的图示。
具体实施方式
在图1中以在板坯3的宽边范围内分布的方式布置了六个冷却喷嘴2，其中为每个冷却喷嘴2分配了一个开关阀1。因为在打开所述开关阀1之后冷却介质、也就是水的系统压力加载在每个冷却喷嘴2上，所以水分配4或者说喷射图对于在图2中示出的脉宽调制（PWM）的控制信号5的k的不同的数值来说也是恒定的。为了即使对于所述PWM控制信号5的较高的基频f=1/T来说也获得均匀的喷射图，沿着冷却介质的流动方向紧挨着在所述冷却喷嘴2的前面布置了所述开关阀的出口。
在图2中示出了用来对开关阀进行操控的PWM控制信号5。较高的频率在得到冷却的连铸坯表面上引起较低的温度波动，但是要求较高的能量开销来用于所述开关阀的操控，并且很小的脉宽k而后再也不会在没有对于喷射图产生不好的影响的情况下接通。在连铸时产生连铸坯凝固的法则，即在进行相同的再次加热时必须以与连铸坯时效（Strangalter）成比例的方式选择所述脉宽调制的接通的周期持续时间T=1/f。这建议这一点，即按照这种准则在所述连铸设备的长度范围内调节所述开关频率。对于在连铸设备中的连铸钢坯冷却时采用的常见的应用方案来说，在连铸坯的前面的区域中大约1Hz的载波频率f已经经受考验。正如所示出的那样，所述控制信号5是二进制的信号，该二进制的信号要么具有HI数值（逻辑上的一）要么具有LO数值（逻辑上的零）。按照图2，HI数值引起所述开关阀1的开关元件的打开的位置，从而通过所述冷却喷嘴2将流经所述开关阀1的最大的流量喷射到所述连铸坯3上。但是也可能的是，所述控制信号的HI数值与所述开关元件的关闭的位置相一致（比较一下图3）。另一方面，LO数值引起所述开关元件的关闭，从而阻止流量。粗略地（verschmiert）看来，所述连铸坯3获得中等的流量 。所谓的脉宽比例k定义了所述PWM操控信号的具有HI数值的份额；换句话说，100%的数值k使所述操控信号永久为HI，50%的数值k使所述操控信号各一半为HI和LO，并且0%的数值k则使得所述操控信号永久为LO。
在图3中示出了由开关阀1、气动的预控制阀7和用于对连铸坯3进行冷却的冷却喷嘴2构成的装置。在此在所述气动的3/2通路（二位三通）预控制阀7上一方面加载着气动的高压8并且另一方面加载着低压9。所述预控制阀以电气的方式用PWM控制信号5来操控，从而作为预控制压力10要么是所述高压8要么是所述低压9加载在所述开关阀上。因此正如所示出的那样，在所述预控制阀7的未通电的状态中、也就是说在所述控制信号为LO时，作为预控制压力10加载着所述低压9，使得所述预控制阀7打开，并且通过冷却喷嘴2将冷却介质-水喷射到所述连铸坯3上。
图4示出了一种与图3相类似的装置，但是其中气动的3/2通路（二位三通）预控制阀7操控着两个开关阀1。作为控制压力10又加载着所述低压9，使得所述两个开关阀1通过所述喷嘴2将冷却介质喷射到所述连铸坯3上。
图5和6示出了开关阀1的一种实施方式的分别处于打开的和关闭的位置中的图示，其中所述开关阀构造为具有控制活塞16的中心阀。在所述阀壳体11的内部，膜片式风箱14一方面与所述壳体11相连接并且另一方面与所述控制活塞16相连接，其中所述膜片式风箱14导引着所述控制活塞，将控制空气10与冷却水21分开，并且在所述开关阀的未操纵的状态中额外地将所述控制活塞16保持在关闭的位置中。如果所述冷却介质的压力达到预先确定的数值，那么所述控制活塞就自动地打开（所谓的“fail safe operation（失败安全操作）”）。在图5所示出的打开的位置中，所述冷却介质21可以不受阻拦地从进口12流往所述出口13，从而通过所述冷却喷嘴2将其喷射到所述连铸坯上。图6示出了关闭的位置，其中作为预控制压力10加载着高压，使得所述控制活塞16将所述出口13封闭。出于简明原因，而未示出所述用于利用预控制压力10来对所述开关阀1进行预控制的预控制阀。
在图7a和7b中示出了开关阀1的另一种实施方式的分别处于关闭的和打开的位置中的图示。在此直接-具体来讲以电磁的方式-来操纵所述控制活塞16，其中在所述操纵的情况下（参见图7b）朝所述电磁体17拉动所述控制活塞16。在此克服所述波纹式风箱15的弹力，使得所述冷却介质可以不受阻拦地穿过所述阀壳体11流往所述冷却喷嘴2。在图7a中没有电磁力作用于所述控制活塞16，使得所述控制活塞16被所述波纹式风箱15朝所述阀壳体11的出口挤压。因此在这种情况下不会有冷却介质流往冷却喷嘴2。
图8a和8b中示出了开关阀1的另一种实施方式的分别处于打开的和关闭的位置中的图示。又借助于气动的或者液压的预控制阀来预控制所述开关阀1，从而在所述开关阀1的关闭的位置中将所述板状的控制活塞16朝所述阀壳体11的出口13挤压，其中在此放弃所述预控制阀的图示。在打开的位置中，作为预控制压力10加载着环境压力（或者相对于环境压力稍许提高的压力），从而通过所述膜片18将所述控制活塞16拉回到打开的位置中。
在图9a和9b中示出了直接操纵的开关阀1，其中所述控制活塞16通过电磁体17来操纵。在这种情况下，所述膜片18只须导引所述控制活塞16；在这种情况下，密封功能是没有必要的，只要所述磁体可以“湿式”运行。在此所述膜片18也可以被弹簧所取代。
图10a和10b示出了用于以气动的方式预控制的开关阀的控制活塞16的细节，其中将所述控制空气22通过所述控制活塞16中的穿孔19用于对于在开关阀与冷却喷嘴之间的空间进行吹风。通过所述吹风来防止脏物、比如铁鳞挤入到所述冷却喷嘴中，这有利地影响着所述开关阀及冷却装置的可靠性。此外，在阀座与冷却喷嘴之间的空间中避免了沉积物、比如石灰。
图11和12示出了22个在板坯3的宽边的范围内均匀地分布的冷却喷嘴的布置情况，其中各两个冷却喷嘴2关于所述宽边的中轴线对称地布置，并且为这两个冷却喷嘴分配了一个开关阀1。这种布置结构一方面引起对称的温度条件，另一方面在冷却剂分布4的分辨率足够大的情况下降低所述开关阀1的数目。但是，为了影响非对称的凝固条件，可能有利的是，为每个冷却喷嘴分配一个唯一的开关阀1。在这种实施方式中，向所有开关阀1加载共同的控制压力10，其中通过不同地选择的弹簧刚度来实现开关阀1的开关元件的不同的打开或者关闭。
图13a和13b示出了直接地、比如通过电磁体像在图7a、7b、9a、9b那样被操控的开关阀1的两种实施方式，所述开关阀1向两个冷却喷嘴2供给冷却介质。在图13a中，沿着所述冷却介质的流动方向23相应地在所述开关阀1的出口13与冷却喷嘴2之间布置了具有弹簧20的止回阀；取代具有弹簧20的所述止回阀，图13b示出了能够开启的止回阀20。在这些实施方式中，没有必要将所述开关阀1布置在所述冷却喷嘴2的附近区域中，因为甚至在所述开关阀1关闭时在处于开关阀1与止回阀20之间的管路中锁住（einsperren）液压的压力。在打开所述开关阀1之后，在所述管路中仅须形成较小的相对压力，用于开启所述止回阀20并且将冷却介质沿着流动方向23喷射到所述连铸坯3上。通过将所述止回阀20紧挨着布置在所述冷却喷嘴2的前面的这种方式，在关闭所述开关阀1之后还仅仅将很小的量的冷却介质施加到所述连铸坯3上（所谓的渗漏）。
为了防止由于脏物或者沉积物（石灰等）而堵塞所述冷却喷嘴2，也可选地可以在所述止回阀20与所述冷却喷嘴2之间布置用于进行吹风的吹风装置（比如吹风口）（比较一下图10a和14，附图标记19）或者单独的压缩空气接头。
图14示出了具有波纹式风箱15的以气动的方式预控制的开关阀1。在所述阀壳体11的内部有控制活塞16，向该控制活塞加载控制压力10。通过所述控制压力，将所述控制活塞16朝-在该视图中-看不到的出口13挤压，从而不会有冷却介质从所述进口12流往所述冷却喷嘴2。为了降低用于比较昂贵的控制空气的运行成本（比较一下图10a、10b），所述开关阀1沿着流动方向23在所述冷却喷嘴2的末端的前面具有两个吹风口19，永久地用吹风空气对所述吹风口19进行吹风。为此，所述吹风口19与压缩空气源相连接。所述两个吹风口彼此对置地布置在相对于所述流动方向23的法向平面中（角度偏差β=180°），使得所述吹风空气没有使冷却剂射流偏向。
在所述阀壳体11的出口13与冷却喷嘴之间布置了至少一个吹风口，这不局限于以气动的方式预控制的开关阀1；这种实施方式当然也可以用在直接地（比较一下图7a、7b、9a、9b）控制的开关阀上。
当然，本发明绝不局限于板坯规格；更确切说它也能够用到毛坯规格、初轧坯规格以及所谓的“异形坯”规格。
附图标记列表：
1 开关阀
2 冷却喷嘴
3 连铸坯
4 水分配
5 控制信号
6 流量
7 预控制阀
8 高压
9 低压
10 控制压力
11 阀壳体
12 进口
13 出口
14 膜片式风箱
15 波纹式风箱
16 控制活塞
17 电磁体
18 膜片
19 穿孔
20 止回阀
21 冷却水
22 控制空气
23 流动方向
e 调节误差
f 载波频率
k 脉宽比例
u 调节量
TPWM 周期持续时间
T 温度

Claims (24)

1. 用于对于连铸机的连铸坯导引装置中的金属的连铸坯（13）、优选连铸钢坯进行冷却的方法，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（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。
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）是脉宽调制的（PWM）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、尤其以电磁的方式来操纵所述开关元件（16）。
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、尤其以气动的或者液压的方式操纵所述开关元件（16）。
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）可选择地将两种不同的压力水平（8、9）连接起来，其中优选所述较低的压力水平（9）大于环境压力。
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. 按前述权利要求中任一项所述的方法，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、优选所述连铸坯（3）的表面温度；
-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. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述开关元件（16）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. 用于间歇地打开并且关闭冷却介质（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（11），该气密的阀壳体包括至少一个用于将冷却介质（21）导入到所述阀壳体（11）中的进口（12）和至少一个用于将冷却介质（21）从所述阀壳体（11）中导出的出口（13）；
-用于打开并且关闭所述出口（13）的开关元件（16），其中所述开关元件（16）能够相对于所述阀壳体（11）运动；以及
-用于根据控制信号（5）来操纵所述开关元件（16）的操纵机构（7、17）。
11. 按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述出口（13）与一用于将冷却介质（21）施加到所述连铸坯（3）上的冷却喷嘴（2）相连接。
12. 按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述出口（13）与多个用于将冷却介质（21）施加到所述连铸坯（3）上的冷却喷嘴（2）相连接。
13. 按权利要求11到12中任一项所述的装置，其特征在于，在所述阀壳体（11）的出口（13）与冷却喷嘴（2）之间布置了止回阀（20）。
14. 按权利要求13所述的装置，其特征在于，所述止回阀（20）沿着流动方向（23）紧挨着布置在所述冷却喷嘴（2）的前面。
15. 按权利要求10到14中任一项所述的装置，其特征在于，所述开关元件（16）包括控制活塞（16），其中风箱（14、15）或者膜片（18）相对于所述阀壳体（11）来导引所述控制活塞（16），并且必要时对其进行密封。
16. 按权利要求10到15中任一项所述的装置，其特征在于，所述操纵机构（7、17）构造为电的操纵机构，优选电磁体（17）。
17. 按权利要求10到15中任一项所述的装置，其特征在于，所述操纵机构（7、17）构造为气动的操纵机构，优选3/2通路气动阀（7）或者两个2/2通路气动阀（7）。
18. 按权利要求10到17中任一项所述的装置，其特征在于，沿着所述冷却介质的流动方向（23）在所述冷却喷嘴（2）的前面布置了至少一个吹风口（19），用于对所述冷却喷嘴（2）进行吹风。
19. 按权利要求18所述的装置，其特征在于，所述控制活塞（16）具有至少一个用于给处于所述开关阀（1）与所述冷却喷嘴（2）之间的空间进行吹风的吹风口（19）。
20. 按权利要求19所述的装置，其特征在于，为所述吹风口（19）分配了止回阀（20）。
21. 按权利要求18所述的装置，其特征在于，为处于所述阀壳体（11）的出口（19）与冷却喷嘴（2）之间的空间分配了至少一个吹风口（19）。
22. 按权利要求21所述的装置，其特征在于，要么在相对于冷却介质流动方向的法向平面中、要么在锥形表面上布置了多个吹风口（19），其中所述冷却介质沿着锥轴线的方向从被分配给所述锥形表面的锥体中贯穿流过。
23. 按权利要求22所述的装置，其特征在于，所述吹风口（19）在遵守彼此间恒定的角距的情况下布置在所述法向平面中或者布置在所述锥形表面上。
24. 冷却排，其特征在于，多个按权利要求10到23中任一项所述的开关阀（1）和冷却喷嘴（2）被合并为一个结构上的单元，用于布置在所述连铸坯导引装置的辊缝中。
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