CN110678278B - 用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴。用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴（1）具有布置在喷嘴出口端（4）上的嘴口件（5），经由该嘴口件能够使得液态的冷却剂（6）从所述冷却剂喷嘴（1）排出。为了实现所述冷却剂喷嘴（1）处的迅速的压力建立，该冷却剂喷嘴规定如下方面：构造成管内管系统（9）的、沿通流方向（7）布置在所述嘴口件（5）之前的带有输入机构出口端（10）的输入机构（8），控制空气（13）能够经由该输入机构的第一管（11）引至所述输入机构出口端（10），并且所述液态的冷却剂（6）能够经由该输入机构的第二管（12）通过所述输入机构出口端（10）输送给所述嘴口件（5）；以及集成到所述输入机构（8）中的、布置在所述输入机构出口端（10）上的、能够气动地采用所述控制空气（13）致动的切换阀（14），该切换阀用于控制所述液态的冷却剂（6）输入到所述嘴口件（5）中。

Description

用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴

技术领域

本发明涉及一种用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴。

背景技术

连铸设备—例如用于铸造钢坯—尤其包括—在连铸坯经过连铸设备的通过方向上—带排出管的浇包（Pfanne）、布置在浇包下方的带浇铸管的浇铸分配器和布置在浇铸分配器中的栓塞或另一封闭件以及布置在浇铸分配器下方的结晶器（Kokille），该结晶器容纳浇铸管的下端以及具有冷却的宽侧板和冷却的窄侧板。

液态的钢位于浇包中，钢经由排出管引入到浇铸分配器中。液态的钢从浇铸分配器，经由浇铸管又引入到结晶器中，其中，流入到结晶器中的钢的质量流量借助于栓塞或另一种封闭件予以控制。

在结晶器中，钢（主要）在其接触面上利用结晶器的（冷却的）宽侧板和（冷却的）窄侧板冷却，并在这种情况下凝固，从而钢以具有矩形横截面的连铸坯的形式从结晶器中排出。在排出时，连铸坯具有—通常—数厘米厚的凝固的表层，而其横截面的大部分仍然是液态的。

在结晶器的下方，连铸坯借助连铸坯引导系统经过布置在结晶器下方或后面的所谓的浇铸弧，被引导至水平面—并且然后从该浇铸弧出来水平地进一步被引导，或者通过连铸坯引导系统支撑元件、即连铸坯引导系统的辊被支撑和引导或输出。

同时，连铸坯通过液态的冷却剂（通常为水，所谓的“仅仅水”冷却）或者液态冷却介质与气体的混合物（所谓的“气雾”冷却或者空气/水喷淋）（二次地，“二次冷却”/第二次冷却）采用相应的（喷射）喷嘴（“仅仅水”喷嘴/“气雾”喷嘴）予以冷却。

在浇铸弧之后是连铸设备的后续机组，像比如火焰切割机，借助该火焰切割机将连铸坯—例如以钢坯的形式—切割或分割。

但连铸坯也能够被（另一种）后续机组、例如浇铸-轧制-复合体设备的轧制机架直接后续处理，而未事先分割成小块。

对于二次冷却的所谓的“仅仅水”喷嘴，能够根据冷却剂或者水压力在小范围内调节冷却强度。但其缺点是，喷射样式根据水压力同样改变，其中，由于散热不均匀，无法保证连铸坯的均匀的表面温度。

二次冷却的所谓的“气雾”喷嘴的目的是，通过喷射喷嘴来提高冷却剂的最大流量与最小流量之间的跨度；但实际上已表明，对于“气雾”喷嘴，难以达到高于10:1的跨度，或者对于“仅仅水”喷嘴，难以达到高于3:1的跨度。这对于特定的钢种而言却会导致尤其是连铸坯边缘的过冷，进而导致质量瑕疵。

此外，用来提供用于“气雾”喷嘴的压缩空气的能耗非常高，从而一方面产生了增加的CO₂排放量，并且另一方面产生了更高的设备运行成本。

由DE 199 28 936 C2已知这种二次冷却。对于这种二次冷却，通过冷却剂喷嘴的间歇性的喷射来冷却连铸坯。这种冷却剂喷嘴的缺点是，无法主动地调节流经冷却剂喷嘴的流量，从而无法实现经由冷却剂喷嘴被施加到连铸坯上的最大冷却剂量和最小冷却剂量之间的尤其大的跨度。

由于相比于连铸坯的中央区域，连铸钢坯的边缘区域被冷却的强度必须小很多，以便实现恒定的表面温度，所以，采用这种二次冷却导致了边缘区域过冷，即过度冷却，致使连铸钢坯的质量蒙受损失。

由AT 517772 A1已知一种用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴，其带有布置在喷嘴出口端的嘴口件、即输出喷嘴、构造成管内管系统的输入机构—通过其第一管能够输入控制空气且通过其第二管能够输入液态的冷却剂、和布置在嘴口件与输入机构之间的能够采用控制空气来气动地致动的切换阀。在此，切换阀—作为单独的、非整体的构件—从外部旋拧到输入机构上；嘴口件从外部旋拧到切换阀上。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的缺点，并提出一种用于冷却金属连铸坯的装置，利用该装置能够以简单、耐用且高能效的方式在大的范围内调节冷却强度。

该目的通过一种具有相应单独权利要求的特征的、用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却剂喷嘴得以实现。

本发明的有利改进是从属权利要求以及后续说明的主题。

用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的该冷却剂喷嘴规定布置在冷却剂喷嘴的喷嘴出口端上的嘴口件，经由该嘴口件能够使得液态的冷却剂、特别是经由那里的嘴口件出口从冷却剂喷嘴排出。

在此，这种嘴口件能够是任意形状、大小和其它设计的特别地制造的管端件。通过设计嘴口件的嘴口件出口，能够决定冷却剂喷嘴的喷射样式，例如三角形、梯形或者实心锥或空心锥。

适宜地，嘴口件能够是冷却剂喷嘴的能够松开的、例如采用拧紧件或螺旋件能够松开的或者能够旋拧/拧紧的元件，它因而能够可变地—根据所希望的用途而定—予以使用或更换。

因而尤其能够规定，嘴口件在输入机构上或者利用输入机构、特别是输入机构的输入机构输出端—它必要时能够称为嘴口件容纳部—予以拧紧或者在那里旋拧。

此外能够适宜地规定，嘴口件经过如此构造，从而嘴口件中的通流空腔、即嘴口件中的内部空腔（在嘴口件入口与嘴口件出口之间）—液态的冷却剂经由该空腔流过嘴口件—具有小的体积，其方式例如为，嘴口件—在（液态的冷却剂流经嘴口件的）通流方向上—构造得尽量短小。

因而如果该空腔构造得尽量短小，则—在冷却剂喷嘴阻断时—只有少量冷却剂汇集在那里（“死区空间/死区空间体积”），这些冷却剂的—无法通过切断来控制的—排出（至少在较大的程度上）是并非所愿的。由此也能够使得冷却剂喷嘴中的液态的冷却剂快速地建立压力。

冷却剂喷嘴还具有构造成管内管系统的、沿通流方向布置在嘴口件之前的带有输入机构出口端的输入机构，控制空气能够经由该输入机构的第一管引至输入机构出口端，并且液态的冷却剂能够经由该输入机构的第二管通过输入机构出口端输送给嘴口件。

在此，管内管系统能够是一种由（至少）两个管、即（至少）第一管和第二管构成的组件，其中，（至少）两个管中的一个管、例如第一管布置在（至少）两个管中的另一管、例如第二管的内部（管内管）。

简单地且直观地说，对于管内管系统（在“管内管”区域中），（按上述示例）第一管（“内部的管”）（完全被第二管包围）位于第二管（“外部的”或者包围内部的管的“外部的管”）中，其中，在内部的管的外壁面与外部的管的内壁面之间形成空腔。

两个管同样能够相反地布置，即第二管布置在第一管内部。

管在此是指细长的空心体，其长度通常明显大于其直径。

通过冷却剂喷嘴的管内管系统，避免了位于外部的、即位于冷却剂喷嘴之外的软管或者用于输入控制空气的管，由此明显地简化了在狭窄的连铸坯引导件中装配和拆卸冷却剂喷嘴。通过控制空气的位于内部的输入机构，还提高了冷却剂喷嘴的可靠性。

另外，管内管系统增强了冷却剂喷嘴的机械强度。

管内管系统或冷却剂喷嘴的管或空心体在此能够是一体的，也能够由多个或很多（组装的）部分/元件构成。同样，管或空心体能够—沿着其长度—具有能够变的/变化的直径，即内部和/或外部直径。

因此，根据一种优选的改进能够规定，第一管和/或第二管多件式地构造，或者特别是如此多件式地构造，从而它们的部分能够相互拧紧或焊接。管内管系统的管能够多件式地拧紧，这尤其能实现非常灵活地设计冷却剂喷嘴。此外，冷却剂喷嘴的部分能够简单地更换，由此简化了维护。

另外—用于管内管系统的—管的前提并非它是具有基本上圆形的和/或环形的横截面（既对于“外部横截面”（“外部的横截面轮廓”）又对于“内部横截面”(“内部空腔的”横截面形状)）的物体。对于这里所指的管而言，任何横截面形状都是可行的，比如—除了圆形或环形横截面外还有—椭圆形横截面、矩形横截面和/或由圆形元件和笔直元件组成的横截面。

通过由输入机构的（至少）两个管构成的这种“管内管”组件，因而能够（对于/经过输入机构）形成—用于控制空气和液态的冷却剂的—两个流动路径，其第一流动路径经过内部的管（即在内部的管的内部）延伸—用于控制空气，并且其第二流动路径在内部的管之外和外部的管之内、即在内部的管的外壁面与外部的管的内壁面之间延伸—用于液态的冷却剂。

冷却剂喷嘴因而能实现—通过其输入机构的管内管系统的结构上的构造—把控制空气，例如仪器空气、氮气或另一种优选不能够燃烧的气态压力介质和液态的冷却剂引至喷嘴出口端后面很近处，即引至嘴口件。

仪器空气是指不同的气体，比如外界空气、工程纯气体，但也能够是氮气，其用于操控气动阀。

如下同心的管内管系统视为这种管内管系统的一种—示范性的且优选的、因构造而能以简单方式实现的—特殊的设计，其中（至少在“管内管”区域中）内部的管—与外部的管同心地—布置在外部的管中。

此外能够规定，输入机构笔直地构造，或者具有至少一个弯曲部地弯曲地构造。也能够可变地设计输入机构的长度。由此能够—按灵活且有利的方式—实现不同长度和形状的冷却剂喷嘴。

此外，冷却剂喷嘴具有布置在输入机构出口端上的、能够气动地采用控制空气予以致动的切换阀，以用于控制液态的冷却剂输入到嘴口件中。

直观地且简单地说，冷却剂喷嘴规定一种气动的—能够通过控制空气、例如仪器空气致动的、能够让液态的冷却剂流过的—切换阀（流量控制阀），以用于控制流经喷嘴的冷却剂流量。

对于冷却剂喷嘴，该气动的切换阀位于冷却剂喷嘴的输入机构的输入机构出口端上，进而—在通流方向上—位于冷却剂喷嘴的嘴口件之前。

在此，切换阀集成到输入机构中，也就是说，切换阀的元件同时也是输入机构的元件。因此，阀壳体—或者阀壳体的组成部分—例如也能够是输入机构的元件，例如是内部的管或外部的管的一部分。

对于切换阀而言，“布置在输入机构出口端上”也并不排除切换阀的一些部分或者切换阀在整体上（沿通流方向）直接在输入机构出口端之后布置在输入机构出口端上，例如因此布置在输入机构出口端与嘴口件或嘴口件输入/开口之间。并且，该切换阀的一些部分或切换阀直接在输入机构出口端之后布置在输入机构出口端上，并且已经布置在嘴口件输入/开口的区域中。

换句话或者换种方式说，对于切换阀而言，“布置在输入机构出口端上”也包括，切换阀的一些部分或者切换阀在整体上（沿通流方向）直接在输入机构出口端之前，即在输入机构中或者在管内管系统中，布置在输入机构出口端上，例如直接在输入机构出口端之前—作为内部的管或外部的管的一部分—集成到输入机构或者管内管系统中。

切换阀因而能够—相应地通过控制空气操控和致动地—（间歇性地）打开和关闭，由此能够—根据所希望的冷却功率—控制或调控流经喷嘴的冷却剂流量或液态的冷却剂的体积流量。

简单地且直观地说，控制空气施加在—气动地能够通过控制空气致动的、例如被液态的冷却剂流过的—切换阀上，因而切换阀关闭—并且液态的冷却剂不能流过该阀并进一步流至冷却剂喷嘴的嘴口件；如果控制空气未施加在气动地能够通过控制空气致动的、例如被液态的冷却剂流过的—切换阀上，则切换阀打开—并且液态的冷却剂能流过该阀并进一步流至冷却剂喷嘴的嘴口件。

控制空气施加到阀上能够使用—特别是也能够气动地控制的—预控制阀进行。

适宜地使得—能够对切换阀予以致动的—控制空气的压力大于—通过切换阀控制的—液态的冷却剂的压力，例如要大1.5倍。

此外适宜地，对切换阀的致动，比如其（间歇性的）打开和关闭，能够借助切换阀的切换元件进行，该切换元件例如能够构造成滑阀的阀芯或者构造成中心阀的控制活塞，其中，流经切换阀的冷却介质的流量根据切换元件的位置要么打开要么关闭。

切换元件的打开的位置能够是指流经切换阀的冷却介质的流量被开通时的位置；另一方面，切换元件的关闭的位置能够是指流经切换阀的冷却介质的流量被关断时的位置。

通过对切换元件的致动—在通过控制空气来致动切换阀或者打开和关闭切换阀时—使得切换元件通常尤其在沿着流经冷却剂喷嘴的液态的冷却剂的通流方向上或者逆着该通流方向移动，然后关断/阻断或者释放流经冷却剂喷嘴的冷却剂流。

但本领域技术人员也知道如下切换阀，其中切换元件在致动时转动。

原则上可行的是，把切换阀设计成滑阀或中心阀。构造成中心阀的优点是，冷却介质在没有其它阀情况下无泄漏地密封，并且产生对脏污的较高的不敏感性。

在把切换阀构造成中心阀时有利的是，切换元件包括控制活塞，其中，（波浪式）波纹管或膜片—特别是相对于输入机构、例如内部和/或外部的管或阀壳体—引导且必要时密封控制活塞。

优选地，膜片或（波浪式）波纹管由不锈的金属、优选钢构成，或者由塑料、优选耐热的塑料，像比如聚酰胺或聚芳醚酮（PEEK）构成，该塑料直至大于250℃的温度具有值得一提的硬度。

优选地规定，（波浪式）波纹管同心地布置在管内管系统的第一内部的管上，特别是布置在内部的管的构造成波浪式波纹管止挡的第二部分上，由此（波浪式）波纹管能够轴向地相对于内部的管、特别是波浪式波纹管止挡得到引导。

简单且直观地说，内部的管或第一管形成了一种用于（波浪式）波纹管的直线式引导件。

此外还能够适宜地规定，输入机构出口端、特别是嘴口件容纳部构造成用于切换阀的切换元件、特别是用于中心阀的控制活塞的阀座，这样就能实现很小地构造的冷却剂喷嘴。

此外也能够优选地规定，切换元件的、特别是控制活塞的材料和阀座的材料彼此协调，特别地，阀座具有比切换元件低的硬度，或者，阀座具有比切换元件高的硬度，其中，具有较低硬度的部分特别是退火，通过这种材料配对能够提高阀的密封性，并且也能够提高其寿命。

根据另一种优选的改进，设置一种特别是能够与输入机构拧紧的连接块（Anschlussblock），该连接块特别是具有用于控制空气的第一接头和/或用于液态的冷却剂的第二接头。

连接块还能够具有第一穿通部，使用该第一穿通部能够使得第一接头与输入机构的第一内部的管连接，和/或连接块具有第二穿通部，使用该第二穿通部能够使得第二接头与输入机构的第二管连接。

对于冷却剂喷嘴，利用这种连接块，冷却剂喷嘴实现了冷却剂喷嘴的在结构上/在构造上简单的且灵活的因而模块化的构造—具有输入机构、嘴口件和连接块作为模块。各个模块因此能够随时简单地且快速地装配或拆卸。

由此同样也能够简单地装配和拆卸冷却剂喷嘴本身，这能实现（在设备或连铸设备内部）快速地更换冷却剂喷嘴。

为了提高冷却功率，适宜的是，把多个冷却剂喷嘴组装—在上级的（构造）单元中—特别是设置在连铸设备中。

因此能够例如设置用于冷却连铸设备中的金属连铸坯的冷却机构，该冷却机构具有多个沿连铸坯输送方向相继地布置的、特别是横向于连铸坯输送方向延伸的喷嘴单元、例如多个喷杆（Spritzbalken）。每个所述喷嘴单元或每个这种喷杆于是能够如所述那样规定至少一个第一这种冷却剂喷嘴和第二这种冷却剂喷嘴。

但优选每个所述喷嘴单元或每个这种喷杆也能够规定多个或数个这种冷却剂喷嘴。

借助分别用于特定的冷却剂喷嘴的共同的控制空气输入部，于是产生如下可行方案：把（特定的）冷却剂喷嘴组成特定的组，像比如（用于连铸坯的边缘区域的）边缘喷嘴或者用于在连铸坯中心的中央区域的喷嘴。

用于操控整个这种喷嘴组的预控制阀于是能够位于这种共同的控制空气输入部中。

根据一种优选的改进，能够规定，多个喷嘴单元的第一冷却剂喷嘴能够通过第一共同的控制空气输入部供应以控制空气，和/或多个喷嘴单元的第二冷却剂喷嘴能够通过第二共同的控制空气输入部供应以控制空气。

此外还能够规定，在第一共同的控制空气输入部中的控制空气供应采用布置在第一共同的控制空气输入部中的第一控制阀予以控制，和/或在第二共同的控制空气输入部中的控制空气供应采用布置在第二共同的控制空气输入部中的第二控制阀予以控制。

所描述的冷却剂喷嘴—在单独布置中以及在上级的组装/组接中—由于其构造而具有众多特殊的优点。

冷却剂喷嘴因而—由于其结构上的构造—能够实现把控制空气和液态的冷却剂引至喷嘴出口端之后很近处，也就是引至嘴口件，从而液态的冷却剂的全部压力在切换阀打开时直接（直至切换阀中的小的压力降，但所述压力降能够忽略）施加在冷却剂喷嘴上，或者能够在冷却剂喷嘴中快速地建立液态的冷却剂的压力，从而在冷却功率小时也保证恒定的喷射样式。

于是对于冷却剂喷嘴也可行的是，把调控范围扩大得超过目前通常可行的1:10或1:3的调控范围。

此外能够在很大程度上省去使用“气雾”喷嘴，从而能效明显更高地进行连铸坯冷却。

但冷却剂喷嘴绝不局限于“仅仅水”喷嘴；确切地说，当然也能够使用“气雾”喷嘴。

此外，冷却剂喷嘴—同样由于其结构上的构造—能实现模块化的构造方式，该构造方式—特别是在维护情况或改变的应用/使用情况下—能实现简单地和/或快速地和/或进而成本低廉地更换各个组件。

对本发明的有利设计的目前所做的说明含有众多特征，这些特征在各个从属权利要求中部分地以多个组合的方式得到体现。但这些特征也能够适宜地单独地考察，并组成适宜的其它组合。特别地，这些特征能够分别单独地和以任何合适的组合方式与本发明的结晶器和本发明的方法组合。于是，作为主体表述的方法特征也能够视为相应的装置单元的特性，反之亦然。

尽管在说明书或权利要求书中特定的术语分别以单数或者与数词结合地使用，但本发明的范围对于这些术语来说并不局限于单数或相应的数词。此外，“一个”不得理解成数词，而是不定冠词。

本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现它们的方式，结合对本发明实施例的如下说明将变得清晰明了易懂，这些实施例将结合附图详述。实施例用于介绍本发明，本发明不局限于其中给出的特征组合，也不局限于功能性特征。此外，任一实施例的适合于此的特征也能够明确地单独地考察，从一个实施例中剥离，加入到另一实施例中作为其补充，及与任一权利要求组合。

附图说明

其中示出：

图1为具有冷却机构的连铸设备的示意图；

图2为图1的连铸设备沿着那里的剖切面Ⅱ剖切的示意性的剖视图；

图3示出用于图1的连铸设备的冷却机构的喷嘴单元的能够气动地控制的冷却剂喷嘴；

图4示出用于图1的连铸设备的冷却机构的喷嘴单元的能够气动地控制的冷却剂喷嘴，其带有弯曲的输入机构；

图5为用于图1的连铸设备的冷却区的另一冷却机构的示意图。

具体实施方式

图1以示意图示出连铸设备3。该连铸设备3例如能够是用于浇铸钢坯的设备。

连铸设备3尤其包括带有排出管31的浇包30。此外，连铸设备3包括布置在浇包30下方的带浇铸管33的浇铸分配器32以及布置在浇铸分配器32中的栓塞34。

另外，连铸设备3包括结晶器35，该结晶器具有四个水冷的铜制结晶器板36，且具有矩形的横截面形状。图1中只能看到四个结晶器板36中的两个。

连铸设备3还包括多个受驱动的用于引导和支撑连铸坯的输送辊37，这些输送辊形成连铸设备3的连铸坯引导机构的元件。

另外，连铸设备3具有图中未示出的后续机组、像比如火焰切割机。

液态的钢38位于浇包30中，钢经由排出管31被引入到浇铸分配器32中。液态的钢38从浇铸分配器32又经由浇铸管33引入到结晶器35中，其中，流入到结晶器35中的钢38的质量流量借助于栓塞34来控制。

在结晶器35中，钢38在其与水冷的结晶器板36的接触面上冷却，并在这种情况下凝固，从而钢38以具有矩形横截面的连铸坯2的形式从结晶器35中排出。

在从结晶器35排出时，连铸坯2具有数毫米厚的凝固的表层，而其横截面的大部分仍然是液态的。在此，其表面温度处于约1000℃的数量级。

借助输送辊37，从结晶器35排出的连铸坯2被输出，且被引导至先前提到的（图中未示出的）后续机组，借助该后续机组，连铸坯2例如被切割成板坯的形式，随后被输出。替代地，连铸坯2能够被（另一种）后续机组、例如铸造-轧制-复合体设备的轧制机架直接后续处理，而不事先分割成板坯。

此外，连铸设备3具有用于冷却连铸坯2的冷却机构50。

冷却机构50包括16个沿连铸坯输送方向51彼此相继地布置的喷嘴单元40，以用于从第一侧（图中的上侧）冷却连铸坯2。在这些喷嘴单元40中，每四个沿连铸坯输送方向51彼此相继的喷嘴单元40属于冷却机构50的共同的冷却区39。也就是说，所述的16个喷嘴单元40分成四个冷却区39，这些冷却区各有四个喷嘴单元40（也参见图5）。

根据图1，为每个冷却区39都配设有各自的冷却剂泵54、与其冷却剂泵54连接的主-冷却剂供应管路55，从该主-冷却剂供应管路中分出四个单独的分别与喷嘴单元40之一连接的冷却剂供应管路56。但通常，一个唯一的冷却剂泵通过主要输入部给多个冷却区供应冷却剂。例如通过调控阀来使得冷却剂分支，或者调节在单独的冷却剂供应管路56中的压力或流量。

喷嘴单元40分别具有一排多个垂直于连铸坯输送方向51、即沿连铸坯输送横向方向52彼此相继的冷却剂喷嘴1（参见图2）。

此外，在当前实施例中，冷却剂喷嘴1分别具有集成到相应的冷却剂喷嘴1中的、（通过控制空气13，这里为仪器空气）能够气动地控制的切换阀14（参见图3）。

另外，冷却机构50具有控制单元47。所述的切换阀14能够通过该控制单元47来控制/切换（图1中未示出(参见图5)）。

此外如所示，冷却机构50包括16个沿连铸坯输送方向51彼此相继地布置的喷嘴单元40，以用于从与第一侧相对的第二侧（图中的下侧）冷却连铸坯2。这些喷嘴单元40也分别具有能够通过控制单元47气动地切换/致动的切换阀14（参见图3）。

在刚刚提到的16个喷嘴单元40中，每四个沿连铸坯输送方向51彼此相继的喷嘴单元40属于一个共同的冷却区（也参见图5）。

这些冷却区中的每一个也都具有各自的冷却剂泵、与其冷却剂泵连接的主-冷却剂供应管路，从该主-冷却剂供应管路分出四个单独的冷却剂供应管路，其中，为明了起见，这些元件在图中未示出。

在连铸坯每侧的喷嘴单元40的数量—在当前情况下为16个—及其按照数量分配至多个冷却区39—在当前情况下为在连铸坯每侧都有四个冷却区39—仅仅是示范性地选取的。也就是说，连铸设备3在原则上能够具有其它数量的喷嘴单元40和/或其它数量的冷却区39。

此外，冷却机构50能够包括未示出的温度测量机构，例如高温计，以用于无接触地测量连铸坯2的表面温度。该温度测量机构能够通过数据线与控制单元47连接。但温度测量并非强制需要。替代于温度测量机构，冷却机构50能够包括冷却模型（参见），该冷却模型实时地计算冷却区中的所需水量，而无需测量温度。

原则上，冷却机构50能够具有多个这种温度测量机构。于是能够例如既在连铸坯2的第一侧，又在连铸坯2的第二侧，设置至少一个温度测量机构。

在连铸坯2被输出至所述的后续机组期间，喷嘴单元40，确切地说，其冷却剂喷嘴1，把冷却剂6喷到连铸坯表面57上。通过这种方式，连铸坯2被冷却，并且沿连铸坯输送方向51始终都进一步凝固。在当前情况下，冷却剂6是水。

每个喷嘴单元40都把规定的/能够调节的冷却剂量施加到连铸坯表面57上。在此，相应的冷却剂量通过相应的冷却剂喷嘴1的切换阀14（在量和时间上）受到控制。

温度测量机构测量连铸坯2的表面温度，并且把测得的表面温度传输至控制单元47。根据所获取的表面温度和规定的表面温度-给定值，控制单元47通过切换阀14如此控制由冷却剂喷嘴1施加到连铸坯2上的冷却剂量，从而连铸坯2的表面温度等于或者接近于规定的表面温度-给定值。

在连铸坯2的第二侧（图中为下侧）的喷嘴单元40或者那里的冷却剂喷嘴以相同方式工作。

此外在图1中示出了竖直的剖切面Ⅱ-Ⅱ，其垂直于连铸坯输送方向51在连铸坯引导机构的端部区域中延伸穿过连铸设备3。

图2所示为图1的连铸设备3沿着那里的剖切面Ⅱ-Ⅱ剖切的示意性的剖视图。

在图2中示出了连铸坯2，以及示范性地示出了喷嘴单元40之一。

由该图能够见，所示的喷嘴单元40具有一排多个—在此比如5个—垂直于连铸坯输送方向51、即沿连铸坯输送横向方向52彼此相继的冷却剂喷嘴1（因而喷嘴单元40也能够称为喷杆40），其中，连铸坯输送方向51在所示喷嘴单元40的区域中垂直于图2的图面。

冷却剂6以锥体的形状（“冷却剂锥”）从冷却剂喷嘴1排出，该形状能够通过相应的冷却剂喷嘴1的嘴口件5来决定（参加图3）。在当前情况下，冷却剂锥接触连铸坯表面57。原则上也可行的是，这些冷却剂锥交叠。

另外能够看到，所示的喷嘴单元40对于其五个冷却剂喷嘴1或者对于其相应的能够气动地控制的切换阀14（参加图3）具有共同的控制空气输入部43、这里为仪器空气，其带有共同的预控制阀45，由此能够—对于这五个冷却剂喷嘴1—共同地控制施加到连铸坯表面57上的冷却剂。冷却剂6在此通过单独的冷却剂供应管路56输送给冷却剂喷嘴1。

图3详细地示出了能够气动地控制的冷却剂喷嘴1。

冷却剂喷嘴1具有三个主要组件（模块），即（在通流方向7上前后相继地布置）（布置在喷嘴入口端的）连接块17、（形成冷却剂喷嘴1的中间部分65的）输入机构8和（布置在喷嘴出口端4上的）嘴口件5。

这三个模块能够通过拧紧部21分别压力密封地相互拧紧，由此能够轻易地安装/拆卸和更换。替代于拧紧部21，能够焊接的连接件是合适的。

连接块17用于把冷却剂喷嘴1连接至共同的控制空气输入部43（用于用来致动/切换冷却剂喷嘴1的控制空气13）和单独的冷却剂供应管路56（用于用来冷却连铸坯的冷却剂6）（也参见图1）。

为此，连接块17规定垂直于控制空气13的通流方向7（经过冷却剂喷嘴1）延伸的第一接头24，借助该第一接头—借助密封件22、这里为O形圈22密封—使得连接块17连接至共同的控制空气输入部43。控制空气13于是—垂直于通流方向7—经由该第一接头24进入到连接块17中，在连接块17中穿过第一穿通部26（这里也偏转至通流方向7），并且流入到（由(两组件式的)内部的(第一)管11、11a、11b和(同样两组件式的)外部的(第二)管12、12a、12b）构造成管内管系统9的输入机构8的—两部分地构造的—内部的（第一）管11的第一部分11a中。

为此，输入机构8的内部的管11的该第一部分11a插入到连接块17的—沿通流方向7延伸的—孔58中，并且—借助O形圈22—密封。

连接块17还规定垂直于冷却剂6的通流方向7（经过冷却剂喷嘴1）延伸的第二接头25，借助该第二接头—借助密封件22、这里同样为O形圈22密封—使得连接块17连接至单独的冷却剂供应管路56。冷却剂6于是—垂直于通流方向7—经由该第二接头25进入到连接块17中，在连接块17中穿过第二穿通部27（这里同样也偏转至通流方向7），并且流入到构造成管内管系统9的输入机构8的—两部分地构造的—外部的（第二）管12的第一部分12a中。

为此，输入机构8的外部的（第二）管12的该第一部分12a插入到连接块17的—沿通流方向7延伸的—孔58中，并且（借助在外部的(第二)管的第一部分12a上的外螺纹和在孔58上的内螺纹）拧紧。

控制空气13和冷却剂6因而能够首先进入到—由此非常紧凑地构造的—连接块17中，在该连接块中偏转（至通流方向7），能够从连接块17（沿通流方向7）又排出，并且—压力密封地从输入机构8流入到输入机构8中—（在那里通过其输入机构入口端66）。

输入机构8构造成—同心的—管内管系统9，该系统由（两部分式的）带有两个部分管11a和11b的（第一）内部的管11 与（同样两部分式的）带有两个部分管12a和12b的与内部的管11同心地布置的外部的管12构成。

通过该内部的管11、11a、11b，控制空气13被引导至布置在输入机构8中的输入机构出口端10上的切换阀14、这里为中心阀；通过该外部的管12、12a、12b，冷却剂6经由输入机构8的输入机构出口端10，被引入到—与输入机构8在其输入机构出口端10处拧紧的—嘴口件5中。

冷却剂喷嘴1因而能实现—通过输入机构8的管内管系统9的其结构上的构造—把控制空气13和冷却剂6引至喷嘴出口端4之后很近处，或者引至嘴口件5。

通过设计嘴口件出口67，能够决定冷却剂喷嘴1的喷射样式，比如这里的冷却剂锥。

内部的管11或外部的管12的相应的两个部分管11a和11b或12a和12b分别压力密封地相互拧紧（21）；附加地，内部的管11的第一和第二部分管11a和11b还相互粘接或焊接。

如图3所示，能够气动地借助控制空气13致动/切换的切换阀14位于输入机构出口端10上，该切换阀构造成—带有构造成控制活塞15的（能够通过控制空气13切换的）切换元件15的—中心阀，并且阻止或者释放冷却剂从输入机构8的外部的管12或者从外部的管12的第二部分12b流出（在此通过控制空气13把控制活塞15(从内部的管11)压入到中心阀14的阀座20中）。

为此，切换阀/中心阀14规定，控制活塞15借助（钢制的）（波浪式）波纹管16相对于输入机构8，即在此相对于内部的管11或者内部的管11的第二部分11b，轴向地/直线地沿通流方向7（比如在直线引导时）受到引导（并且密封）。

（波浪式）波纹管16为此（通过配合）同心地位于内部的管11的第二部分11b上，其规定用于套筒69的（波浪式波纹管-）止挡18，该套筒支撑着（波浪式）波纹管承载体19，该波纹管承载体承载着（波浪式）波纹管16。

该套筒69（以套筒69的前端70，直至(波浪式波纹管-)止挡18）压力密封地与内部的管11的第二部分11b拧紧并粘接。（波浪式）波纹管承载体19的凸肩72支撑在套筒69的后端71上。

（波浪式）波纹管16—以其在通流方向7上的第一端—压力密封地靠置（aufsetzen）在（波浪式）波纹管承载体19的与凸肩72相对而置的端部上；（波浪式）波纹管16以其—在通流方向7上的—第二端压力密封地靠置在控制活塞15上，该控制活塞于是直接（在通流方向7上）布置在内部的管11的第二部分11b的出口端73之前。

如果现在控制空气13经由内部的管11的第二部分11b的该出口端73排出，控制空气就使得控制活塞15轴向地移动到其阀座20中（其中，(波浪式)波纹管16拉伸）。如果在控制活塞15处不再有控制空气13或控制空气压力，（波浪式）波纹管16就又收缩成其最初的造型，其中，控制活塞15又从其阀座20脱离。

阀座20—同样是环形的带有用于冷却剂6的通孔74的（形成输入机构8的输入机构出口端10的）构件—借助外部的套筒75压力密封地顶压到外部的管12的第二部分12b的出口端76上。

于是如图3进一步示出，嘴口件5（嘴口件容纳部20因而也）压力密封地旋拧到阀座20上。

控制活塞15的材料和阀座20的材料彼此协调，从而阀座20具有比控制活塞15低的硬度。

图4以另一视图/实施方案示出了能够气动地控制的冷却剂喷嘴1，其给输入机构8规定双重的弯曲部23。

对该冷却剂喷嘴1的描述主要局限于与前述冷却剂喷嘴1的区别，有关相同的特征和功能，参见该前述冷却剂喷嘴（参见图3及相关说明）。基本上相同的或者彼此相应的元件，只要合乎目的，标有相同的附图标记，未提及的特征用于介绍该冷却剂喷嘴1，而不对其予以赘述。

如图4所示，输入机构—以大约20°的第一弯曲角度—弯曲第一次（在输入机构8的流入区域中）以及—以同样大约20°的第二弯曲角度60—弯曲另一第二次（在流出区域中）。

其它的第一和第二弯曲角度59、60—不同的第一和第二弯曲角度59或60以及以相应的弯曲角度进行更多次的弯曲也—能够针对输入机构8—根据应用情况而定—予以实现。

通过输入机构8的不同地设计的弯曲角度59、60以及通过输入机构8的不同的长度61，甚至能够按简单的方式且非常灵活地（由于能够拧紧的模块化的构造，完全能够毫无问题地更换输入机构8）实现最为不同的冷却剂喷嘴设计。

如图4也示出，在这种情况下，连接块17具有轴向的通孔77，内部的管11的第一部分11a插入该通孔中或者穿过。内部的管11的第一部分11a的—从连接块17—伸出的端部78与连接块17焊接（79）。

图5示意性地示出—在控制空气13的输入方面—更复杂地、但更灵活地设计的冷却机构50，借助该冷却机构能够特别是在能够施加的冷却剂量方面满足对连铸坯2或其宽度不同的冷却要求。

因此，例如（沿连铸坯输送横向方向52）位于外面或外部的连铸坯区域相比于位于内部的连铸坯区域需要较小的冷却/剂量。

对该冷却机构50（带有冷却剂喷嘴1）的描述主要局限于与前述冷却机构50的区别，有关相同的特征和功能，参见该前述冷却机构（参见图1和图2）。基本上相同的或者彼此相应的元件，只要合乎目的，标有相同的附图标记，未提及的特征用于介绍该冷却机构50，而不对其予以赘述。

如图5针对—由冷却机构50的分别带有八个冷却剂喷嘴1（沿连铸坯输送横向方向52）的组装在一起的四个喷嘴单元40或喷杆40（沿连铸坯输送方向51）构成的—冷却区39（这里示出关于连铸坯中心线62对称的冷却机构50的一个对称侧68）所示，该冷却机构50对于该冷却区39规定三个（关于连铸坯中心线62对称的）不同的控制区63a或63b或63c，这些控制区全部都能够通过控制单元47来操控。

四个喷杆40的分别（左边的和右边的—关于连铸坯输送横向方向52）最外面的（第一）冷却剂喷嘴41通过（第一）共同的控制空气输入部43而连接。

如果如图5所示在该（第一）共同的控制空气输入部43中布置有例如能够气动地借助控制单元47控制的（第一）预控制阀45，则在该冷却区39中的四个喷杆40的这些（左边的和右边的）最外面的（第一）冷却剂喷嘴41能够共同地（且独立于该冷却机构50的冷却剂喷嘴1）予以操控和致动。

相应地，同样如图5所示，四个喷杆40的两个最外面的（第二）冷却剂喷嘴42分别通过（第二）共同的控制空气输入部44（与布置在那里的(第二预控制阀46)）连接，—并且因而能够（通过控制单元47）共同地予以操控和致动。

四个喷杆40的所有其它的—中间的（第三）—冷却剂喷嘴48或48a或48b同样通过（第三）共同的控制空气输入部49（与布置在那里的第三预控制阀53连接），—因而能够（通过控制单元47）共同地予以控制和致动。

对冷却剂喷嘴1或41、42、48的冷却剂供应通过主-冷却剂供应管路55和单独的冷却剂供应管路56（参见图1和图2）进行。

由于冷却剂喷嘴1通常直接布置在连铸坯引导辊之间的连铸坯引导部段上，对于控制单元47和/或预控制阀45、46、53的可靠性而言有利的是，它们在连铸坯引导部之外布置在连铸设备的所谓的固定台（Festland）上。它们由此未受到高温或高的空气湿度，另一方面，例如各个预控制阀也能够在设备的连续运行中更换，而不必为此中断连铸。

为了在更换部段时能够迅速地接通或切断控制空气，有利的是，控制空气由固定台利用预控制阀45、46、53通过气动的快速耦联件被引导至连铸坯引导部段。

尽管本发明已通过优选的实施例予以详细地介绍和阐述，但本发明并不受限于这些公开的示例，从中能够导出其它的变型，而不偏离于本发明的保护范围。

附图标记列表

1 冷却剂喷嘴

2 （金属的）连铸坯

3 连铸设备

4 喷嘴出口端

5 嘴口件

6 冷却剂

7 通流方向

8 输入机构

9 管内管系统

10 输入机构出口端

11 （用于控制空气的）第一管、内部的管

11a 第一/内部的管的第一部分

11b 第一/内部的管的第二部分

12 （用于冷却剂的）第二管、外部的管

12a 第二/外部的管的第一部分

12b 第二/外部的管的第二部分

13 控制空气

14 切换阀、中心阀、阀单元

15 切换元件、控制活塞

16 （波浪式）波纹管

17 连接块

18 （波浪式波纹管-）止挡

19 （波浪式）波纹管承载体

20 嘴口件容纳部、阀座

21 拧紧部

21a 粘接的拧紧部

22 密封件、O形圈

23 （(8)的）弯曲部

24 第一接头

25 第二接头

26 第一穿通部

27 第二穿通部

30 浇包

31 排出管

32 浇铸分配器

33 浇铸管

34 栓塞

35 结晶器

36 结晶器板

37 输送辊

38 钢

39 冷却区

40 喷嘴单元、喷杆

41 第一冷却剂喷嘴（1）

42 第二冷却剂喷嘴（1）

43 （第一）共同的控制空气输入部

44 第二共同的控制空气输入部

45 （第一）（预）控制阀

46 第二（预）控制阀

47 控制单元

48、48a、48b 另一（第三）冷却剂喷嘴（1）

49 第三共同的控制空气输入部

50 冷却机构

51 连铸坯输送方向

52 连铸坯输送横向方向

53 第三控制阀

54 冷却剂泵

55 主-冷却剂供应管路

56 单独的冷却剂供应管路

57 连铸坯表面

58 孔

59 第一弯曲角度

60 第二弯曲角度

61 长度

62 连铸坯中心线

63a （第一）控制区

63b （第二）控制区

63c （第三）控制区

64 喷嘴入口端

65 中间部分

66 输入机构入口端

67 嘴口件出口

68 第一对称侧

69 套筒

70 前端

71 后端

72 凸肩

73 出口端

74 通孔

75 外部的套筒

76 出口端

77 通孔

78 伸出端

79 焊接。

Claims (23)

1.一种用于冷却连铸设备（3）中的金属连铸坯（2）的冷却剂喷嘴（1），该冷却剂喷嘴具有布置在喷嘴出口端（4）上的嘴口件（5），经由该嘴口件能够使得液态的冷却剂（6）从所述冷却剂喷嘴（1）排出，

其特征在于：

构造成管内管系统（9）的、沿通流方向（7）布置在所述嘴口件（5）之前的带有输入机构出口端（10）的输入机构（8），其中控制空气（13）能够经由所述输入机构（8）的第一管（11）引至所述输入机构出口端（10），并且所述液态的冷却剂（6）能够经由所述输入机构（8）的第二管（12）通过所述输入机构出口端（10）输送给所述嘴口件（5）；

和集成到所述输入机构（8）中的、布置在所述输入机构出口端（10）上的、能够气动地采用所述控制空气（13）致动的切换阀（14），所述切换阀（14）带有切换元件（15），其中，所述切换阀（14）是中心阀，并且所述切换元件（15）是控制活塞，并且所述切换阀（14）根据所述切换元件（15）的位置要么打开要么关闭，所述切换阀用于控制所述液态的冷却剂（6）输入到所述嘴口件（5）中，

其中，当所述控制空气施加在所述切换阀上时，所述切换阀关闭，从而阻止所述液态的冷却剂（6）输入到所述嘴口件（5）中；并且当没有所述控制空气施加在所述切换阀上时，所述切换阀打开，从而允许所述液态的冷却剂（6）输入到所述嘴口件（5）中。

2.根据权利要求1所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述第一管（11）是用于所述控制空气（13）的内部的管，并且所述第二管（12）是用于所述液态的冷却剂（6）的与所述内部的管同心地布置的外部的管（12）。

3.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述第一管（11）和/或所述第二管（12）多件式地构造。

4.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述第一管（11）和/或所述第二管（12）多件式地构造，使得它们的各部分能够分别相互旋拧装配或焊接。

5.根据权利要求2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，波纹管（16）对所述切换元件（15）予以引导和密封。

6.根据权利要求5所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述波纹管（16）同心地布置在所述内部的管上，由此所述波纹管（16）能够轴向地相对于所述内部的管得到引导。

7.根据权利要求5所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述波纹管（16）布置在所述内部的管的构造成波浪式波纹管止挡（18）的第二部分（11b）上，由此所述波纹管（16）能够轴向地相对于所述波浪式波纹管止挡（18）得到引导。

8.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述嘴口件（5）构造成能够松开地连接在所述冷却剂喷嘴（1）上。

9.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述嘴口件（5）构造成能够旋拧装配（21）。

10.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述输入机构出口端（10）构造成如下嘴口件容纳部，所述嘴口件（5）能够旋拧装配在该嘴口件容纳部上。

11.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述输入机构出口端（10）构造成用于所述切换阀（14）的切换元件（15）的阀座（20）。

12.根据权利要求10所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述嘴口件容纳部构造成用于所述切换阀（14）的切换元件（15）的阀座（20）。

13.根据权利要求11所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述切换元件（15）的材料和所述阀座（20）的材料彼此协调。

14.根据权利要求13所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述阀座（20）具有比所述切换元件（15）低的硬度，或者，所述阀座（20）具有比所述切换元件（15）高的硬度，其中，具有较低硬度的部分被退火。

15.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于一种能够与所述输入机构旋拧装配的连接块（17）。

16.根据权利要求15所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述连接块具有用于所述控制空气（13）的第一接头（24）和/或用于所述液态的冷却剂（6）的第二接头（25）。

17.根据权利要求16所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述连接块（17）具有第一穿通部（26），使用该第一穿通部（26）能够使得所述第一接头（24）与所述输入机构（8）的第一管（11）连接，和/或所述连接块（17）具有第二穿通部（27），使用该第二穿通部（27）能够使得所述第二接头（25）与所述输入机构（8）的第二管（12）连接。

18.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述输入机构（8）笔直地构造，或者具有至少一个弯曲部（23）地弯曲地构造。

19.根据权利要求1或2所述的冷却剂喷嘴（1），其特征在于，所述控制空气（13）是仪器空气（13）。

20.一种用于冷却连铸设备（3）中的金属连铸坯（2）的冷却机构（50），该冷却机构具有多个喷嘴单元（40），其沿连铸坯输送方向（51）相继地布置以便横向（52）于所述连铸坯输送方向（51）延伸，所述喷嘴单元（40）分别带有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的冷却剂喷嘴，该冷却剂喷嘴是第一冷却剂喷嘴，且分别带有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的冷却剂喷嘴，该冷却剂喷嘴是第二冷却剂喷嘴。

21.根据权利要求20所述的冷却机构（50），其特征在于，多个喷嘴单元（40）的第一冷却剂喷嘴能够通过第一共同的控制空气输入部（43）供应以所述控制空气（13），和/或多个喷嘴单元（40）的第二冷却剂喷嘴能够通过第二共同的控制空气输入部（44）供应以所述控制空气（13）。

22.根据权利要求21所述的冷却机构（50），其特征在于，在所述第一共同的控制空气输入部（43）中的控制空气供应采用布置在所述第一共同的控制空气输入部（43）中的第一控制阀（45）予以控制，和/或在所述第二共同的控制空气输入部（44）中的控制空气供应采用布置在所述第二共同的控制空气输入部（44）中的第二控制阀（46）予以控制。

23.一种连铸设备（3），其具有根据权利要求20至22中任一项所述的冷却机构（50）。

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