DE102011075627B4

DE102011075627B4 - Secondary cooling device for cooling a metal strand and method for operating the secondary cooling device

Info

Publication number: DE102011075627B4
Application number: DE102011075627.2A
Authority: DE
Inventors: Uwe Plociennik; Markus Reifferscheid
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: DE102011075627A1

Abstract

Sekundärkühleinrichtung zum Kühlen eines Metallstrangs (200) in einer Strangführungseinrichtung nach seinem Austritt aus einer Kokille, mit:mindestens einem Kühlkreislauf (110) mit einer Pumpe (111) zum Fördern eines Kühlmittels (150); undmindestens einer Strangführungsrolle (120) mit einem ersten Kühlkanal (112) und einem zweiten Kühlkanal (114), wobei der erste und zweite Kühlkanal (112, 114) jeweils als Teilabschnitte des Kühlkreislaufs (110) zum Durchfließen des Kühlmittels (150) ausgebildet sind; gekennzeichnet durchein im Zulauf (113) des ersten Kühlkanals (112) vorgesehenes Kühlmittel-Steuerventil (9) zum Steuern des Volumenstroms des Kühlmittels (150) durch den ersten Kühlkanal (112);ein im Zulauf (115) des zweiten Kühlkanals (114) vorgesehenes Kühlmittel-Absperrventil (10) zum Absperren des zweiten Kühlkanals (114) gegen einen Durchfluß des Kühlmittels (150); undeine Steuereinrichtung (130) zum Ansteuern des Kühlmittel-Steuerventils (9) und des Kühlmittel-Absperrventils (10), wobei die Steuereinrichtung (130) ausgebildet ist, den zweiten Kühlkanal (114) durch Ansteuern des Kühlmittel-Absperrventils (10) gegen einen Eintritt des Kühlmittels (150) abzusperren, wenn der Metallstrang (200) aus einem rissempfindlichen Material besteht.Secondary cooling device for cooling a metal strand (200) in a strand guide device after it emerges from a mold, with: at least one cooling circuit (110) with a pump (111) for conveying a coolant (150); and at least one strand guide roller (120) with a first cooling channel (112) and a second cooling channel (114), the first and second cooling channels (112, 114) each being designed as sections of the cooling circuit (110) for the coolant (150) to flow through; characterized by a coolant control valve (9) provided in the inlet (113) of the first cooling channel (112) for controlling the volume flow of the coolant (150) through the first cooling channel (112); one provided in the inlet (115) of the second cooling channel (114). coolant shut-off valve (10) for shutting off the second cooling channel (114) against a flow of the coolant (150); and a control device (130) for controlling the coolant control valve (9) and the coolant shut-off valve (10), wherein the control device (130) is designed to control the second cooling channel (114) by controlling the coolant shut-off valve (10) against an inlet of the coolant (150) if the metal strand (200) consists of a crack-sensitive material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sekundärkühleinrichtung innerhalb einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben der Sekundärkühleinrichtung.The invention relates to a secondary cooling device within a strand guide device of a continuous casting plant and a method for operating the secondary cooling device.

Stranggießanlagen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Sie umfassen typischerweise eine Kokille zum Gießen eines Metallstrangs und eine der Kokille nachgeordnete Strangführung zum Führen des Metallstrangs nach seinem Austritt aus der Kokille. Die Strangführung besteht typischerweise aus einer Vielzahl von Rollenpaaren zwischen denen der frisch gegossene Metallstrang geführt und aus der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt wird.Continuous casting plants are basically known in the prior art. They typically include a mold for casting a metal strand and a strand guide downstream of the mold for guiding the metal strand after it emerges from the mold. The strand guide typically consists of a large number of pairs of rollers between which the freshly cast metal strand is guided and deflected from the vertical to the horizontal.

Die Ausbildung des Metallstrangs beginnt in der Kokille. Deren Seitenwände werden mit Hilfe einer so genannten Primärkühleinrichtung gekühlt, so dass die Metallschmelze im Innern der Kokille an den Seitenwänden erstarrt und sich auf diese Weise zu einer Strangschale des Metallstrangs mit noch flüssigem Kern ausbildet. Wenn der Metallstrang aus der Kokille ausgezogen wird muss er weiter gekühlt werden, damit sein zunächst noch flüssiger Kern später durcherstarrt. Diese weitere Kühlung erfolgt innerhalb der Strangführungseinrichtung mit Hilfe einer so genannten Sekundärkühleinrichtung.The formation of the metal strand begins in the mold. Their side walls are cooled with the help of a so-called primary cooling device, so that the metal melt inside the mold solidifies on the side walls and in this way forms a strand shell of the metal strand with a still liquid core. When the metal strand is pulled out of the mold, it must be further cooled so that its initially liquid core solidifies later. This further cooling takes place within the strand guide device with the aid of a so-called secondary cooling device.

Die Sekundärkühleinrichtung besteht typischerweise aus einer Vielzahl von Düsenbalken, welche zwischen den Strangführungsrollen der Strangführungseinrichtung angeordnet sind und zwischen den Rollen ein Kühlmittel auf die Ober- und Unterseite des Strangs aussprühen. Die auf diese Weise durch Sprühkühlung von der Sekundärkühleinrichtung erzeugte Kühlleistung ist im oberen Bereich der Strangführungseinrichtung, das heißt in dem der Kokille unmittelbar nachgeordneten Bereich der Strangführungseinrichtung am intensivsten. Die Kühlleistung der Sprühkühlung kann mit zunehmender Erstreckung der Strangführungseinrichtung zunehmend schwächer ausgebildet sein und insbesondere im Auslauf der Strangführungseinrichtung sogar ganz abgestellt werden. Diese Reduzierung der Kühlleistung über die Länge der Strangführungseinrichtung erfolgt typischerweise im Hinblick auf die Anforderungen der jeweils gegossenen Metall-, insbesondere Stahlsorten.The secondary cooling device typically consists of a plurality of nozzle bars which are arranged between the strand guide rollers of the strand guide device and spray a coolant onto the top and bottom of the strand between the rollers. The cooling power generated in this way by spray cooling by the secondary cooling device is most intensive in the upper area of the strand guide device, that is to say in the area of the strand guide device immediately downstream of the mold. The cooling capacity of the spray cooling can be made increasingly weaker as the extension of the strand guide device increases and can even be switched off completely, particularly at the outlet of the strand guide device. This reduction in the cooling capacity over the length of the strand guide device typically takes place with regard to the requirements of the type of metal, in particular steel, being cast.

Insbesondere Metallstränge aus rissempfindlichen Materialien dürfen nicht zu intensiv gekühlt werden bzw. keinen allzu großen Temperaturgradienten ausgesetzt werden, um eine Rissbildung an deren Oberfläche zu vermeiden. Insbesondere bei diesen Stählen wird deshalb die Kühlleistung der Sekundärkühlung suggestive mit der Länge der Strangführung reduziert. Insbesondere wenn die Sekundärkühlung im Auslauf der Strangführung ganz abgeschaltet wird, so spricht man von Trockenkühlung.In particular, metal strands made of crack-sensitive materials must not be cooled too intensively or exposed to excessively large temperature gradients in order to avoid cracks forming on their surface. Particularly with these steels, the cooling capacity of the secondary cooling is therefore suggestively reduced with the length of the strand guide. In particular, if the secondary cooling is completely switched off at the outlet of the strand guide, this is referred to as dry cooling.

Wegen der unterschiedlichen Kühlmethoden, die zur Kühlung eines Metallstrangs in einer Strangführungseinrichtung zum Einsatz kommen, Intensiv- oder Trockenkühlung, sind an den jeweiligen Einsatzweck angepasste, unterschiedliche Rollentemperaturen von Vorteil. So sind bei einer Intensivkühlung nicht aktiver Sprühkühlung kalte Rollen und bei der trockenen Kühlung warme Rollen von Vorteil. Besonders bei der trockenen Kühlung ist ein geringer Temperaturabfall der Bramme erwünscht, um hohe Oberflächentemperaturen im Richtbereich zur Vermeidung von Rissen zu erzielen.Because of the different cooling methods used to cool a metal strand in a strand guiding device, intensive or dry cooling, different roller temperatures adapted to the respective application are advantageous. Cold rollers are advantageous when intensive cooling is not active and warm rollers are advantageous when using dry cooling. Particularly with dry cooling, a small drop in temperature of the slab is desired in order to achieve high surface temperatures in the straightening area to avoid cracks.

Um auch rissempfindliche Stähle trotz praktizierter Trockenkühlung noch vorsichtig weiter abkühlen zu können, ist es bekannt, auch Strangführungsrollen zur Strangkühlung zu verwenden, denn aufgrund von deren Kontakt mit der Oberfläche des Metallstrangs erfolgt durch sie auch eine gewisse Wärmeableitung.In order to be able to carefully cool crack-sensitive steels despite dry cooling, it is known to also use strand guide rollers for strand cooling, because due to their contact with the surface of the metal strand, they also dissipate a certain amount of heat.

Die oben erwähnten Strangführungsrollen werden in den Strangführungseinrichtungen jedoch in einem hohen Maße belastet. So steht beispielsweise für die unmittelbar im Anschluss an die Kokille angeordneten Strangführungsrollen vor allem die Temperaturbelastung im Vordergrund. Bei den beim Vergießen von Stahl auftretenden hohen Abstichtemperaturen und den heute üblichen hohen Gießgeschwindigkeiten ist die Strangführungsrolle besonderen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die linienförmige und axial ausgerichtete Kontaktfläche zwischen der Strangführungsrolle und dem gegossenen Metallstrang führt zu einer orientierten Aufheizung, wobei an der Rollenoberfläche laufend starke Temperaturveränderungen auftreten. Diese ständigen Temperaturwechsel-Vorgänge und die damit verbundenen Spannungsumkehrungen können im Laufe der Zeit eine Ermüdung des Werkstoffs nach sich ziehen und zu Rissen in der Rollenoberfläche führen. Diese Risse können sich ins Innere der Rolle fortsetzen und schließlich zu einem völligen Ausfall führen. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde in der DE-OS 1 508 974 vorgeschlagen, auf der Rollenoberfläche Rillen in Form von Dehnfugen auszubilden, wobei die zwischen den Dehnfugen verbleibenden Oberflächenbereiche breiter als die Dehnfugen sein sollen.However, the strand guide rollers mentioned above are subjected to a high load in the strand guide devices. For example, the main focus is on the temperature load for the strand guide rollers arranged immediately after the mold. With the high tapping temperatures that occur when casting steel and the high casting speeds that are common today, the strand guide roller is exposed to particular thermal loads. The linear and axially aligned contact surface between the strand guide roller and the cast metal strand leads to oriented heating, with strong temperature changes constantly occurring on the roller surface. These constant temperature changes and the associated stress reversals can cause material fatigue over time and lead to cracks in the roller surface. These cracks can extend into the interior of the reel and eventually lead to complete failure. In order to address these difficulties, the DE-OS 1 508 974 proposed to form grooves in the form of expansion joints on the roller surface, with the surface areas remaining between the expansion joints being wider than the expansion joints.

Gemäß der DE-OS 1 758 029 wird die Rollenoberfläche mit einem Walzpanzer niedriger Wärmeleitfähigkeit umgeben, um dadurch die schädliche Aufheizung des eigentlichen Rollenmantels zu vermeiden. Als Walzpanzer wird ein keramischer, metalloxidischer oder pulvermetallurgischer Überzug vorgeschlagen.According to the DE-OS 1 758 029 The roll surface is surrounded by a rolling shell with low thermal conductivity in order to avoid damaging heating of the actual roll shell. A ceramic, metal oxide or powder metallurgical coating is suggested as the rolled armor.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen berücksichtigen nicht, dass eine gute Wärmeabführung durch die Strangführungsrolle - wie bei der vorliegenden Erfindung - ausdrücklich gewünscht sein kann, um die Abkühlung des Stahlstrangs zu beschleunigen. Aus diesem Grunde sind Strangführungsrollen mit Innenkühlung im Einsatz.These solutions known from the prior art do not take into account that good heat dissipation through the strand guide roller - as in the present invention - may be expressly desired in order to accelerate the cooling of the steel strand. For this reason, strand guide rollers with internal cooling are used.

Aus der JP S52- 40 608 B2 ist eine innengekühlte Stranggussrolle mit einem Kern, einem den Kern umgebenden Mantel und einem weiteren, den Mantel umschließenden Verschleißschutzmantel bekannt. Der Mantel um den Kern besteht aus Kupfer, einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder Aluminium. Der Verschleißschutzmantel ist aus Stahl oder Gusseisen und mit einem inneren Mantel über insbesondere eine Schrumpfpassung verbunden. Aus diesem Dokument ist zwar die grundsätzliche Vorgehensweise, einen Kern einer Stranggießrolle mit einem Mantel aus Kupfer zu umgeben und diesen über einen weiteren Mantel vor Verschleiß zu schützen, bekannt, jedoch wird die Wärmeleitung durch den Stahl- oder Gussmantel mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Kupfer vermindert. Zusätzlich wirkt sich die aus Festigkeitsgründen benötigte Wanddicke zum Aufschrumpfen des Stahl- oder Gussmantels negativ auf die Wärmeleitung aus.From the JP S52- 40 608 B2 an internally cooled continuous cast roll with a core, a jacket surrounding the core and a further wear protection jacket surrounding the jacket is known. The cladding around the core is made of copper, a copper-aluminum alloy or aluminum. The wear protection jacket is made of steel or cast iron and is connected to an inner jacket via, in particular, a shrink fit. Although the basic procedure of surrounding a core of a continuous casting roll with a jacket made of copper and protecting it from wear with another jacket is known from this document, the heat conduction is reduced by the steel or cast jacket with lower thermal conductivity than copper. In addition, the wall thickness required for shrinking the steel or cast iron jacket for reasons of strength has a negative effect on heat conduction.

In der DE 26 36 199 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von vergüteten Rollen in Strangführungseinrichtungen mit einer Schutzschicht beschrieben. Die aus einer Chrom-Nickel-Legierung bestehende Schutzschicht wird durch Aufspritzen aufgebracht und danach gesintert. Anschließend wird die Schutzschicht auf ein Endmaß von mindestens 1 mm mechanisch endbearbeitet.In the DE 26 36 199 A1 A method for producing tempered rolls in strand guide devices with a protective layer is described. The protective layer, which consists of a chrome-nickel alloy, is applied by spraying and then sintered. The protective layer is then mechanically finished to a final dimension of at least 1 mm.

Der Nachteil von aufgespritzten Schutzschichten liegt in ihrer geringen Haftfähigkeit, da diese mit der aufgerauten Oberfläche des Grundwerkstoffs nur mechanisch verklammert sind. Außerdem lassen sich diese Schichten nicht in ausreichend gleichmäßiger Wandstärke aufbringen, so dass eine Nachbearbeitung erforderlich ist.The disadvantage of sprayed protective layers is their low adhesion, as they are only mechanically bonded to the roughened surface of the base material. In addition, these layers cannot be applied with a sufficiently uniform wall thickness, so post-processing is necessary.

Aus der DE 26 36 199 A1 geht eine innengekühlte Rolle mit einer durch Auftragsschweißen aufgebrachten Verschleißschicht hervor. Die Verschleißschicht ist auf einem Mantel aus Rundeisen und dazwischenliegenden Schweißwerkstofffüllungen angeordnet, wobei die Rundeisen in einen Kern eingearbeitete Kühlkanäle abdecken. Die Verschleißschicht wird gegebenenfalls mehrlagig aufgebracht und anschließend endbearbeitet. Beispielsweise werden zwei Lagen mit einer Gesamtdicke von etwa fünf bis acht Millimetern aufgebracht, um einerseits eine Aufmischung des Schweißwerkstoffs mit dem Mantel zu vermeiden und andererseits eine erforderliche Endbearbeitungszugabe von zwei Millimetern zu erhalten. Auch hierbei besteht der Nachteil darin, dass die Wärmeleitung vom Strang in Richtung zu dem Kühlmittel durch die Dicke und schlechte Wärmeleitfähigkeit der Verschleißschutzschicht vermindert wird.From the DE 26 36 199 A1 produces an internally cooled roller with a wear layer applied by build-up welding. The wear layer is arranged on a jacket made of round bars and welding material fillings in between, with the round bars covering cooling channels incorporated into a core. If necessary, the wear layer is applied in multiple layers and then finished. For example, two layers with a total thickness of approximately five to eight millimeters are applied in order, on the one hand, to avoid mixing of the welding material with the jacket and, on the other hand, to obtain a required finishing allowance of two millimeters. Here too, the disadvantage is that the heat conduction from the strand towards the coolant is reduced by the thickness and poor thermal conductivity of the wear protection layer.

Als Strangführungsrollen kommen im Stand der Technik je nach verwendeten Kühlverfahren Revolverrollen, Mantelrollen mit Kühlwendeln, Rollen mit einer Mittenbohrung zur Durchführung des Kühlmittels und Vollrollen zum Einsatz. Bei all diesen Rollen stellen sich die Rollentemperaturen ein entsprechend der aktuellen Wärmebelastung durch die Bramme, d. h. unter Berücksichtigung der Brammentemperatur, der Gießgeschwindigkeit und der ferrostatischen Last, nach Maßgabe der Kühlbedingungen der Rolle, d. h. entsprechend dem Rollentyp, der Rollengeometrie und der Kühlmittelgeschwindigkeit. Der Einsatz von Revolver- und Mantelrollen in Form von zur Kühlung eines Metallstrangs dienenden Segmentrollen ist beispielsweise aus der DE 10 2009 031 557 A1 bekannt.Depending on the cooling process used, the strand guide rollers used in the prior art are turret rollers, jacket rollers with cooling coils, rollers with a central hole for the passage of the coolant and solid rollers. For all of these rolls, the roll temperatures are set according to the current heat load through the slab, ie taking into account the slab temperature, the casting speed and the ferrostatic load, in accordance with the cooling conditions of the roll, ie according to the roll type, the roll geometry and the coolant speed. The use of turret and jacket rollers in the form of segment rollers used to cool a metal strand is, for example, from DE 10 2009 031 557 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Sekundärekühleinrichtung und ein bekanntes Verfahren zu deren Betrieb dahingehend weiterzubilden, dass sie eine besonders vorsichtige und feine Einstellung der Kühlleistung ermöglicht, wie dies insbesondere bei der Herstellung von Metallsträngen aus rissempfindlichen Materialgüten erforderlich ist.The invention is based on the object of developing a known secondary cooling device and a known method for its operation in such a way that it enables a particularly careful and fine adjustment of the cooling performance, as is particularly necessary in the production of metal strands from crack-sensitive material grades.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des neuen Patentanspruchs 1 gelöst. Dieser ist gekennzeichnet durch ein im Zulauf des ersten Kühlkanals vorgesehenes Kühlmittel-Steuerventil zum Steuern des Volumenstroms des Kühlmittels durch den ersten Kühlkanal, ein im Zulauf des zweiten Kühlkanals vorgesehenes Kühlmittel-Absperrventil zum Absperren des zweiten Kühlkanals gegen ein Durchfluss des Kühlmittels und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Kühlmittel-Steuerventils und des Kühlmittel-Absperrventils wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, den zweiten Kühlkanal durch Ansteuern des zweiten Kühlmittel-Absperrventils gegen einen Eintritt des Kühlmittels abzusperren, wenn der Metallstrang aus einem rissempfindlichen Material besteht.This task is solved by the subject matter of the new patent claim 1. This is characterized by a coolant control valve provided in the inlet of the first cooling channel for controlling the volume flow of the coolant through the first cooling channel, a coolant shut-off valve provided in the inlet of the second cooling channel for shutting off the second cooling channel against a flow of the coolant and a control device for controlling the coolant control valve and the coolant shut-off valve, wherein the control device is designed to shut off the second cooling channel by controlling the second coolant shut-off valve against entry of the coolant if the metal strand consists of a crack-sensitive material.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Material, insbesondere eine Stahlgüte, als rissempfindlich eingestuft, wenn seine/ihre Duktilität kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist und umgekehrt.In the context of the present invention, a material, in particular a steel grade, is classified as susceptible to cracking if its ductility is less than a predetermined threshold and vice versa.

Die erfindungsgemäße Sekundärkühleinrichtung ist typischerweise Bestandteil einer Strangführungseinrichtung innerhalb einer Stranggießanlage, wie einleitend beschrieben. The secondary cooling device according to the invention is typically part of a strand guide device within a continuous casting plant, as described in the introduction.

Durch den erfindungsgemäß beanspruchten Aufbau der Sekundärkühleinrichtung, insbesondere der Strangführungsrollen, ist es möglich, bei der konventionellen Kühlung und bei der Intensivkühlung die Innen- und Außenbereiche, das heißt, den ersten und zweiten Kühlkanal der Rolle mit einem Kühlmittel durchströmen zu lassen, jedoch bei der trockenen Kühlung nur den inneren Bereich, das heißt den ersten Kühlkanal. Der ungekühlte äußere Bereich der Rolle erreicht bei Trockenkühlung durch die schlechte Wärmeleitung zur Rollenmitte infolge des leeren zweiten Kühlkanals höhere Außentemperaturen; dies ist für die bei Trockenkühlung reduzierte Wärmeabfuhr von der Oberfläche des Metallstrangs von Vorteil.Due to the structure of the secondary cooling device claimed according to the invention, in particular the strand guide rollers, it is possible to allow a coolant to flow through the inner and outer areas, that is to say the first and second cooling channels of the roller, in conventional cooling and in intensive cooling, but in the case of dry cooling only the inner area, i.e. the first cooling channel. The uncooled outer area of the roll reaches higher outside temperatures during dry cooling due to the poor heat conduction to the middle of the roll as a result of the empty second cooling channel; This is advantageous for the reduced heat dissipation from the surface of the metal strand during dry cooling.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Sekundärkühleinrichtung eine Spüleinrichtung mit einem Kompressor zum Herausblasen von Resten des Kühlmittels aus dem zweiten Kühlkanal mittels eines Gases, zum Beispiel mittels Druckluft, nachdem der zweite Kühlkanal mit Hilfe des Kühlmittel-Absperrventils gegen den Eintritt des Kühlmittels abgesperrt wurde. Das Herausblasen von Resten des Kühlmittels aus dem zweiten Kühlkanal hat den Vorteil, dass ein Verdampfen der Reste des Kühlmittels in dem zweiten Kühlkanal und damit ein Siedeverzug der Rolle verhindert wird.According to a first exemplary embodiment, the secondary cooling device comprises a flushing device with a compressor for blowing out residues of the coolant from the second cooling channel using a gas, for example using compressed air, after the second cooling channel has been shut off against the inlet of the coolant using the coolant shut-off valve. Blowing out coolant residues from the second cooling channel has the advantage that evaporation of the coolant residues in the second cooling channel and thus prevents the roller from boiling.

Vorteilhafterweise weist die Spüleinrichtung ein Gas-Absperrventil auf, dessen Ausgang zwischen dem Kühlmittel-Absperrventil und der Strangführungsrolle in den Zulauf des zweiten Kühlkanals mündet zum Öffnen oder Absperren des zweiten Kühlkanals für oder gegen einen Eintritt des Gases.The flushing device advantageously has a gas shut-off valve, the output of which opens between the coolant shut-off valve and the strand guide roller into the inlet of the second cooling channel for opening or shutting off the second cooling channel for or against entry of the gas.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Sekundärkühleinrichtung eine erste Temperatur-Messeinrichtung zum Messen der Oberflächentemperatur des in der Strangführungseinrichtung geführten und zu kühlenden Metallstrangs, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, durch Ansteuern des Kühlmittel-Steuerventils im Ansprechen auf die gemessene Oberflächentemperatur des Metallstrangs den Volumenstrom des Kühlmittels in dem ersten Kühlkanal derart einzustellen, dass die Oberflächentemperatur des Metallstrangs einen vorgegebenen Strangtemperatur-Schwellenwert nicht unterschreitet.According to a further exemplary embodiment, the secondary cooling device comprises a first temperature measuring device for measuring the surface temperature of the metal strand guided in the strand guide device and to be cooled, wherein the control device is designed to control the volume flow of the coolant by controlling the coolant control valve in response to the measured surface temperature of the metal strand in the first cooling channel in such a way that the surface temperature of the metal strand does not fall below a predetermined strand temperature threshold.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Strangführungseinrichtung eine zweite Temperatur-Messeinrichtung auf im Zulauf des ersten Kühlkanals und eine dritte Temperatur-Messeinrichtung im Rücklauf des ersten Kühlkanals zum Erfassen einer Änderung der Temperatur des Kühlmediums beim Durchfließen durch den ersten Kühlkanal. Die Steuereinrichtung ist dann weiterhin ausgebildet, durch Ansteuern des Kühlmittel-Steuerventils nach Maßgabe der erfassten Änderung der Temperatur des Kühlmittels, den Volumenstrom des Kühlmittels in dem ersten Kühlkanal derart einzustellen, dass die Änderung der Temperatur des Kühlmittels einen vorgegebenen Temperaturänderung-Schwellwert nicht überschreitet. Die beobachte Änderung der Temperatur des Kühlmittels ist ein Maß für die von der Rolle geleitete Wärmeabfuhr von dem Strang. Je größer die erfasste Temperaturänderung desto größer ist auch die abgezogene Wärmemenge. Um die Rissbildung in dem Strang nicht zu fördern ist es wichtig, dass die abgezogene Wärmemenge nicht zu groß ist und deshalb sollte die erfasste Änderung der Temperatur des Kühlmittels den vorgegebenen Temperaturänderungs-Schwellenwert nicht überschreiten.According to a further exemplary embodiment, the strand guide device has a second temperature measuring device in the inlet of the first cooling channel and a third temperature measuring device in the return of the first cooling channel for detecting a change in the temperature of the cooling medium as it flows through the first cooling channel. The control device is then further designed to adjust the volume flow of the coolant in the first cooling channel by controlling the coolant control valve in accordance with the detected change in the temperature of the coolant in such a way that the change in the temperature of the coolant does not exceed a predetermined temperature change threshold. The observed change in the temperature of the coolant is a measure of the heat removal from the strand conducted by the roller. The greater the temperature change recorded, the greater the amount of heat extracted. In order not to promote crack formation in the strand, it is important that the amount of heat removed is not too large and therefore the detected change in the temperature of the coolant should not exceed the predetermined temperature change threshold.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird auch die Temperatur des Kühlmittels im Rücklauf zum ersten Kühlkanal separat ausgewertet. Auch diese Temperatur des erwärmten Kühlmittels sollte einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreiten, um einen Kalkausfall aus dem Kühlmittel zu vermeiden, welcher nachteiligerweise zu einer Verstopfung des Kühlkreislaufs bzw. der Kühlkanäle führen könnte.According to a further advantageous embodiment, the temperature of the coolant in the return to the first cooling channel is also evaluated separately. This temperature of the heated coolant should also not exceed a predetermined threshold in order to avoid limescale from the coolant, which could disadvantageously lead to a blockage of the cooling circuit or the cooling channels.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung auch ausgebildet sein, den Volumenstrom des Kühlmittels in dem ersten Kühlkanal derart einzustellen, dass sowohl die Oberflächentemperatur des Metallstrangs den vorgegebenen Strangtemperatur-Schwellenwert nicht unterschreitet, wie auch gleichzeitig die Änderung der Temperatur des Kühlmittels den vorgegebenen Temperaturänderungs-Schwellenwert nicht überschreitet. Die beiden Kriterien sind widersprüchlich zueinander und es bedarf deshalb der Erfahrung eines erfahrenen Stranggießers, welche zum Beispiel in der Programmierung der Steuereinrichtung hinterlegt sein kann, um bei jedem individuellen Gießprozess einen geeigneten Kompromiss bei der Einstellung des Volumenstroms des Kühlmittels im ersten Kühlkanal zu finden, um beiden Kriterien zumindest näherungsweise zu genügen.According to a further advantageous exemplary embodiment, the control device can also be designed to adjust the volume flow of the coolant in the first cooling channel in such a way that both the surface temperature of the metal strand does not fall below the predetermined strand temperature threshold and at the same time the change in the temperature of the coolant meets the predetermined temperature change. Threshold value is not exceeded. The two criteria are contradictory to each other and it therefore requires the experience of an experienced continuous caster, which can be stored, for example, in the programming of the control device, in order to find a suitable compromise when setting the volume flow of the coolant in the first cooling channel for each individual casting process to at least approximately satisfy both criteria.

In vorteilhafter Weise ist die Strangführungsrolle beispielsweise als Revolverrolle oder als Mantelrolle ausgebildet ist.Advantageously, the strand guide roller is designed, for example, as a turret roller or as a jacket roller.

Vorzugsweise wird vorgesehen, dass die in den beiden Kühlkanälen zirkulierenden Kühlmittel über an den Stirn- oder Mantelflächen von Rollenzapfen der Strangführungsrolle angebrachten Dreheinführungen bzw. Drehdurchführungen in den Rollenkörper der Strangführungsrolle eingeleitet und aus ihm an dem gegen-überliegenden Rollenzapfen wieder herausgeleitet werden.It is preferably provided that the coolant circulating in the two cooling channels is introduced into the roller body of the strand guide roller via rotary inlets or rotary feedthroughs attached to the end or lateral surfaces of roller journals of the strand guide roller and is guided out of it again at the opposite roller journal.

Vorzugsweise ist der erste Kühlkanal symmetrisch zur Längsachse der Rolle ausbildet.The first cooling channel is preferably designed symmetrically to the longitudinal axis of the roller.

Vorzugsweise ist der zweite Kühlkanal an der Einlaufseite und der Auslaufseite der Strangführungsrolle jeweils in Form eines den ersten Kühlkanal konzentrisch umgebenden Ringkanalabschnitts ausgebildet.Preferably, the second cooling channel on the inlet side and the outlet side of the strand guide roller is each designed in the form of an annular channel section concentrically surrounding the first cooling channel.

Auf einfache Weise wird der zweite Kühlkreislauf weiterhin so ausgestaltet, dass von den Ringkanalabschnitten in radialer Richtung Kanäle abzweigen, die jeweils über einen vorzugsweise parallel zur Mantelfläche der Strangführungsrolle verlaufenden Verbindungskanal miteinander verbunden sind.In a simple manner, the second cooling circuit is further designed in such a way that channels branch off from the annular channel sections in the radial direction, each of which is connected to one another via a connecting channel which preferably runs parallel to the lateral surface of the strand guide roller.

Alternativ lässt sich in einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorsehen, dass der zweite Kühlkanal wendel- oder spiralförmig in der Strangführungsrolle verläuft.Alternatively, in a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the second cooling channel runs helically or spirally in the strand guide roller.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betreiben einer Sekundärkühleinrichtung gemäß der Erfindung gelöst. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf die Vorrichtung genannten Vorteilen. Das Verfahren sieht vor, dass zunächst festgestellt wird, ob der Metallstrang aus einem rissempfindlichen Material besteht oder nicht. Diese Feststellung erfolgt - vereinfacht ausgedrückt - durch Auswerten der Duktilität des Materials. Wenn die Duktilität unterhalb eines vorgegeben Schwellenwertes liegt, so ist das Material rissempfindlich und umgekehrt, wenn die Duktilität oberhalb des Schwellenwertes liegt, wird erfindungsgemäß von keiner Rissempfindlichkeit ausgegangen.The above-mentioned object of the invention is further achieved by a method for operating a secondary cooling device according to the invention. The advantages of this method correspond to the advantages mentioned above with regard to the device. The procedure involves first determining whether the metal strand is made of a crack-sensitive material or not. To put it simply, this determination is made by evaluating the ductility of the material. If the ductility is below a predetermined threshold value, the material is sensitive to cracks and vice versa, if the ductility is above the threshold value, no sensitivity to cracks is assumed according to the invention.

Wenn keine Rissempfindlichkeit vorliegt, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, den Metallstrang traditionell intensiv abzukühlen, das heißt, sowohl den ersten wie den zweiten Kühlkanal der Rolle gleichzeitig mit Kühlmittel zu betreiben, um auf diese Weise eine maximale Wärmeabfuhr über die Strangführungsrolle - eventuell auch in Kombination mit einer traditionellen Sprühkühlung - zu realisieren.If there is no sensitivity to cracks, the method according to the invention provides for the traditional intensive cooling of the metal strand, that is, to operate both the first and second cooling channels of the roll with coolant at the same time in order to achieve maximum heat dissipation via the strand guide roll - possibly also in combination with traditional spray cooling.

Andererseits sieht die Erfindung vor, bei der Abkühlung von rissempfindlichen Metallgüten, die Abkühlung nur schonend bzw. langsam durchzuführen. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch Abschalten des äußeren zweiten Kühlkanals in der Strangführungsrolle gegen das Kühlmittel und Betreiben nur des inneren Kühlkanals zur (Trocken-)Kühlung des Metallstrangs, wenn dessen Material rissempfindlich ist.On the other hand, the invention provides that when cooling crack-sensitive metal grades, the cooling should only be carried out gently or slowly. According to the invention, this is done by switching off the outer second cooling channel in the strand guide roller against the coolant and operating only the inner cooling channel for (dry) cooling of the metal strand if its material is sensitive to cracks.

Bei rissempfindlichen Materialien ist es von Vorteil, wenn die Abkühlung nur mit einer geringen Kühlrate erfolgt. Deshalb wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise bei minimierter Kühlleistung der Sprühkühleinrichtung der Sekundärkühleinrichtung insbesondere im Auslauf der Strangführungseinrichtung durchgeführt. Die Sprühkühlungseinrichtung kann auch im Auslauf der Strangführungseinrichtung ganz abgeschaltet sein.For crack-sensitive materials, it is an advantage if cooling only takes place at a low cooling rate. Therefore, the method according to the invention is preferably carried out with minimized cooling capacity of the spray cooling device of the secondary cooling device, in particular in the outlet of the strand guide device. The spray cooling device can also be switched off completely at the outlet of the strand guide device.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Sekundärkühleinrichtung und des Verfahrens zu deren Betrieb sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the secondary cooling device and the method for operating it are the subject of the dependent claims.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Ansicht einer temperaturgesteuerten Strangführungsrolle im Längsschnitt,
2 das erfindungsgemäße Verfahren,
3 ein Diagramm, in dem die Oberflächentemperatur einer Bramme vor einem Richttreiber als Funktion der Rollentemperatur der Strangführungsrollen für verschiedene Gießgeschwindigkeiten dargestellt ist, und
4 ein Diagramm zum Einfluss der Temperatur der Stranggussrollen auf die Position der Durcherstarrung einer Bramme, wobei die Position der Durcherstarrung als Funktion der Temperatur der Stranggussrollen dargestellt ist.

The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures. Show it:

1 a view of a temperature-controlled strand guide roller in longitudinal section,
2 the method according to the invention,
3 a diagram showing the surface temperature of a slab in front of a straightening driver as a function of the roller temperature of the strand guide rollers for different casting speeds, and
4 a diagram of the influence of the temperature of the continuous casting rolls on the position of solidification of a slab, the position of solidification being shown as a function of the temperature of the continuous casting rolls.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Sekundärkühleinrichtung zum Kühlen eines Metallstrangs 200 in einer Strangführungseinrichtung. Die Sekundärkühleinrichtung umfasst definitionsgemäß bei der vorliegenden Erfindung mindestens einen Kühlkreislauf 110 mit einer Pumpe 111 zum Fördern eines Kühlmittels 150 und eine Strangführungsrolle 120. Innerhalb der Strangführungseinrichtung dient die Strangführungsrolle natürlich zum Führen des Metallstrangs 200. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Strangführungsrolle jedoch zusätzlich als Teil der Sekundärkühleinrichtung angesehen und es wird deshalb zusätzlich auf ihre Eignung zur Abfuhr von Wärme von dem Metallstrang abgestellt. Zum Zwecke der Wärmeabfuhr umfasst die Strangführungsrolle 120 einen ersten Kühlkanal 112 und einen zweiten Kühlkanal 114, wobei beide Kühlkanäle jeweils als Teilabschnitte des besagten Kühlkreislaufes 110 zum Durchfließen des Kühlmittels 150 ausgebildet sind. 1 shows a secondary cooling device according to the invention for cooling a metal strand 200 in a strand guide device. By definition, in the present invention, the secondary cooling device comprises at least one cooling circuit 110 with a pump 111 for conveying a coolant 150 and a strand guide roller 120. Within the strand guide device, the strand guide roller naturally serves to guide the metal strand 200. However, within the scope of the present invention, the strand guide roller is additionally used as Part of the secondary cooling device and it is therefore also based on its suitability for dissipating heat from the metal strand. For the purpose of heat dissipation, the strand guide roller 120 comprises a first cooling channel 112 and a second cooling channel 114, both cooling channels each being designed as sections of said cooling circuit 110 for the coolant 150 to flow through.

Gemäß 1 sind die beiden Kühlkanäle 112, 114 in dem einen Kühlkreislauf 110 jeweils parallelgeschaltet. Alternativ könnten der erste Kühlkanal 112 und der zweite Kühlkanal 114 auch in jeweils individuell zugeordneten Kühlkreisläufen betrieben werden. Der Einfachheit halber wird jedoch nachfolgend lediglich ein gemeinsamer Kühlkreislauf für die beiden Kühlkanäle weiter beschrieben.According to 1 the two cooling channels 112, 114 in one cooling circuit 110 are each connected in parallel. Alternatively, the first cooling channel 112 and the second cooling channel 114 could also be operated in individually assigned cooling circuits. However, for the sake of simplicity, only a common cooling circuit for the two cooling channels will be further described below.

Erfindungsgemäß umfasst der Kühlkreislauf 110 im Zulauf 113 des ersten Kühlkanals 112 ein Kühlmittel-Steuerventil 9 zum Steuern des Volumenstroms des Kühlmittels 150 in dem ersten Kühlkanal. Weiterhin umfasst der Kühlkreislauf 110 im Zulauf 115 des zweiten Kühlkanals 114 ein Kühlmittel-Absperrventil 10 zum Absperren des zweiten Kühlkanals gegen einen Durchfluss des Kühlmittels 150. Bei dem Absperrventil 10 kann es sich auch um ein Kühlmittel-Steuerventil zum variablen Einstellen des Volumenstroms des Kühlmittels handeln, allerdings muss es ausgebildet sein, den zweiten Kühlkanal auch komplett gegen den Durchfluss des Kühlmittels absperren zu können.According to the invention, the cooling circuit 110 includes a coolant control valve 9 in the inlet 113 of the first cooling channel 112 for controlling the volume flow of the coolant 150 in the first cooling channel. Furthermore, the cooling circuit 110 in the inlet 115 of the second cooling channel 114 includes a coolant shut-off valve 10 for shutting off the second cooling channel against a flow of the coolant 150. The shut-off valve 10 can also be a coolant control valve for variably adjusting the volume flow of the coolant , however, it must be designed to be able to completely shut off the second cooling channel against the flow of coolant.

Weiterhin umfasst der Kühlkreislauf 110 eine zweite Temperatur-Messeinrichtung 142 im Zulauf 113 des ersten Kühlkanals 112 und eine dritte Temperatur-Messeinrichtung 143 im Rücklauf des ersten Kühlkanals 112, jeweils zum Erfassen der dortigen Temperaturen des Kühlmittels 150. Sowohl der Rücklauf 117 für das Kühlmittel aus dem ersten Kühlkanal 112 wie auch der Rücklauf 114 für das Kühlmittel aus dem zweiten Kühlkanal 114 münden jeweils beide in einen Behälter 160 für das Kühlmittel 150. In diesem Behälter schließt sich der Kühlkreislauf 110, denn aus diesem fördert die Pumpe 111 das Kühlmittel in sowohl den ersten Kühlkanal 112 wie auch den zweiten Kühlkanal 114.Furthermore, the cooling circuit 110 includes a second temperature measuring device 142 in the inlet 113 of the first cooling channel 112 and a third temperature measuring device 143 in the return of the first cooling channel 112, each for detecting the temperatures of the coolant 150 there. Both the return 117 is for the coolant The first cooling channel 112 as well as the return 114 for the coolant from the second cooling channel 114 both open into a container 160 for the coolant 150. The cooling circuit 110 closes in this container, because from this the pump 111 delivers the coolant into both first cooling channel 112 as well as the second cooling channel 114.

Die Strangführungsrolle 120 ist vorzugsweise als Revolverrolle oder als Mantelrolle ausgebildet. An den Stirn- oder Mantelflächen von ihren Rollenzapfen sind jeweils Dreheinführungen oder Drehdurchführungen angebracht, jeweils zum Einleiten oder Herausleiten des Kühlmittels aus den beiden Kühlkanälen 112, 114.The strand guide roller 120 is preferably designed as a turret roller or as a jacket roller. Rotary entries or rotary feedthroughs are attached to the end or lateral surfaces of their roller journals, each for introducing or removing the coolant from the two cooling channels 112, 114.

Der erste Kühlkanal 112 ist typischerweise in Form einer Bohrung entlang der Längsachse der Strangführungsrolle 120 verlaufend ausgebildet. Der zweite Kühlkanal besteht dagegen an der Einlaufseite und der Auslaufseite der Strangführungsrolle jeweils in Form von Ringkanalabschnitten 114-1, 114-1', welche konzentrisch zu dem ersten Kühlkanal ausgebildet sind. Von diesen Ringkanalabschnitten zweigen jeweils in radialer Richtung Kanalabschnitte 114-2, 114-2' ab, welche über einen vorzugsweise parallel zu der Mantelfläche der Strangführungsrolle verlaufenden Verbindungskanal 114-3 miteinander verbunden sind. Der Verbindungskanal 114-3 kann beispielsweise wendel- oder Spiralförmig in der Strangführungsrolle ausgebildet sein.The first cooling channel 112 is typically designed in the form of a bore running along the longitudinal axis of the strand guide roller 120. The second cooling channel, on the other hand, exists on the inlet side and the outlet side of the strand guide roller in the form of annular channel sections 114-1, 114-1 ', which are designed concentrically to the first cooling channel. Channel sections 114-2, 114-2' branch off from these annular channel sections in the radial direction and are connected to one another via a connecting channel 114-3 which preferably runs parallel to the lateral surface of the strand guide roller. The connecting channel 114-3 can, for example, be designed in a helical or spiral shape in the strand guide roller.

Die erfindungsgemäße Sekundärkühleinrichtung umfasst weiterhin eine Spüleinrichtung 300 mit einem Kompressor 310, welcher über ein Gas-Absperrventil (13) an den Zulauf 115 des zweiten Kühlkanals angekoppelt ist. Die Spüleinrichtung mit dem Kompressor dient zum Herausblasen von Resten des Kühlmittels aus dem zweiten Kühlkanal zum Beispiel mittels Druckluft, nachdem der zweite Kühlkanal mit Hilfe des Kühlmittel-Absperrventils 10 gegen den Eintritt des Kühlmittels abgesperrt wurde.The secondary cooling device according to the invention further comprises a flushing device 300 with a compressor 310, which is coupled to the inlet 115 of the second cooling channel via a gas shut-off valve (13). The flushing device with the compressor is used to blow out residual coolant from the second cooling channel, for example using compressed air, after the second cooling channel has been shut off against the inlet of the coolant using the coolant shut-off valve 10.

Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Sekundärkühleinrichtung eine zentrale Steuereinrichtung 130 welche die Temperatur-Messdaten einer ersten, der zweiten und der dritten Temperatur-Messeinrichtung 140, 142 und 143 empfängt und in Abhängigkeit dieser Messwerte auf Basis eines zugrunde liegenden Programms bzw. Prozessmodells das Kühlmittel-Steuerventil 9, das Kühlmittel-Absperrventil 10 und das Gas-Absperrventil 13 geeignet ansteuert.Finally, the secondary cooling device according to the invention comprises a central control device 130 which receives the temperature measurement data from a first, second and third temperature measuring device 140, 142 and 143 and, depending on these measured values, the coolant control valve 9 on the basis of an underlying program or process model , the coolant shut-off valve 10 and the gas shut-off valve 13 are suitably controlled.

Das erfindungsgemäße Verfahren, wie es als Programm hinterlegt ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 detailliert beschrieben.The method according to the invention, as stored as a program, is described below with reference to 2 described in detail.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zunächst eine Prüfung des Materials des zu kühlenden Metallstrangs 200 im Hinblick auf seine Rissempfindlichkeit vor. Dazu wird - vereinfacht ausgedrückt - die Duktilität des Materials mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Ist die Duktilität des Materials kleiner als der vorgegebene Schwellenwert, so wird das Material als rissempfindlich eingestuft und umgekehrt, ist die Duktilität größer als der vorgegebene Schwellenwert, so wird das Material als rissunempfindlich eingestuft.The method according to the invention first provides for a test of the material of the metal strand 200 to be cooled with regard to its sensitivity to cracks. To put it simply, the ductility of the material is compared with a specified threshold value. If the ductility of the material is less than the specified threshold value, the material is classified as crack-sensitive and vice versa, if the ductility is greater than the specified threshold value, the material is classified as crack-insensitive.

Liegt riss-unempfindliches Material zur Kühlung an, so wird dieses - wie traditionell üblich - intensiv gekühlt, das heißt mit voll aktivierter Sprühkühlung und optional auch mit aktivierter Rollenkühlung, wobei dann sowohl der erste Kühlkanal 112 wie auch der zweite parallele Kühlkanal 114 gleichzeitig betrieben werden, das heißt mit Kühlmittel durchflossen werden. Auf diese Weise wird eine besonders große Wärmeabfuhr pro Zeiteinheit von dem Metallstrang erzielt.If crack-insensitive material is present for cooling, this is - as is traditionally the case - intensively cooled, that is, with fully activated spray cooling and optionally also with activated roller cooling, in which case both the first cooling channel 112 and the second parallel cooling channel 114 are operated simultaneously , that is, coolant flows through it. In this way, a particularly large amount of heat is dissipated from the metal strand per unit of time.

Anders verläuft dagegen die Kühlung, wenn rissempfindliche Metallgüten zur Kühlung anstehen. Diese Materialien vertragen lediglich geringe Kühlraten, das heißt die Wärmeabführung pro Zeiteinheit darf nicht zu groß werden. Zu diesem Zweck werden diese Materialien typischerweise trocken gekühlt, das heißt die Kühlleistung der traditionellen Sprühkühlung wird insbesondere im Auslauf der Strangführung gegenüber der Kühlleistung zu Beginn der Strangführung nach Austritt des Strangs aus der Kokille deutlich reduziert, zum Teil sogar ganz abgeschaltet.However, the cooling process is different when crack-sensitive metal grades are to be cooled. These materials can only tolerate low cooling rates, which means that the heat dissipation per unit of time must not be too great. For this purpose, these materials are typically cooled dry, which means that the cooling capacity of traditional spray cooling is significantly reduced, in some cases even switched off completely, compared to the cooling capacity at the beginning of the strand guidance after the strand exits the mold, particularly at the end of the strand guide.

Die Erkenntnis der Erfindung liegt nun darin, dass bei gegebener Trockenkühlung für rissempfindliche Stähle die Wärmeabfuhr von dem Metallstrang noch sehr gut und fein dosiert gesteuert werden kann, durch eine geeignete Steuerung des Volumenstroms des Kühlmittels insbesondere durch den ersten Kühlkanal, der in Form einer Bohrung entlang der Längsachse der Strangführungsrolle ausgebildet ist. Der zweite Kühlkanal 114 wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Durchfluss des Kühlmittels 150 abgesperrt, um eine zu intensive Kühlung der Oberfläche des Metallstrangs 200 zu verhindern. Stattdessen wird der zweite Kühlkanal 114 sogar mit Hilfe der besagten Spüleinrichtung von jeglichen Resten des Kühlmittels aus vorangegangenen Intensivkühlungen befreit, um eine unerwünschte Verdampfung des Kühlmittels in dem zweiten Kühlkanal zu verhindern.The insight of the invention lies in the fact that, given dry cooling for crack-sensitive steels, the heat dissipation from the metal strand can still be controlled very well and in fine doses can, by suitable control of the volume flow of the coolant, in particular through the first cooling channel, which is designed in the form of a bore along the longitudinal axis of the strand guide roller. As part of the method according to the invention, the second cooling channel 114 is blocked off from the flow of the coolant 150 in order to prevent excessive cooling of the surface of the metal strand 200. Instead, the second cooling channel 114 is even freed from any remnants of the coolant from previous intensive cooling with the aid of said flushing device in order to prevent unwanted evaporation of the coolant in the second cooling channel.

Stattdessen wird, wie gesagt, der Volumenstrom des Kühlmittels 150 in dem ersten Kühlkanal 112 in Abhängigkeit der Temperatur des Metallstrangs 200, der Temperaturerhöhung, welche das Kühlmittel beim Durchfluss durch den ersten Kühlkanal erfährt, und optional auch in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur des Kühlmittels nach Passieren des ersten Kühlkanals 112 eingestellt. Die Messung der Oberflächentemperatur des Metallstrangs 200 erfolgt mit der ersten Temperatur-Messeinrichtung 140. Sobald diese Temperatur T_Metallstrang kleiner ist als ein zugeordneter Strangtemperatur-Schwellenwert T_SStr, wird das Kühlmittel-Steuerventil 9 von der Steuereinrichtung 130 entsprechend angesteuert, um den Volumenstrom des Kühlmittels 150 in dem ersten Kühlkanal 112 zu erhöhen, um auf diese Weise die Kühlleistung zu vergrößern und die Temperatur des Metallstrangs wieder unter den Strangtemperatur-Schwellenwert zu drücken.Instead, as I said, the volume flow of the coolant 150 in the first cooling channel 112 depends on the temperature of the metal strand 200, the temperature increase that the coolant experiences as it flows through the first cooling channel, and optionally also depending on the return temperature of the coolant after passing through first cooling channel 112 set. The measurement of the surface temperature of the metal strand 200 is carried out with the first temperature measuring device 140. As soon as this temperature T _{metal strand} is smaller than an assigned strand temperature threshold T _SStr , the coolant control valve 9 is activated accordingly by the control device 130 in order to increase the volume flow of the coolant 150 in the first cooling channel 112 to increase the cooling capacity and to push the temperature of the metal strand back below the strand temperature threshold.

Durch Auswerten der Temperaturdifferenz der von der zweiten Temperatur-Messeinrichtung 142 im Zulauf 113 des ersten Kühlkanals 112 und der von der dritten Temperatur-Messeinrichtung 143 im Rücklauf 117 des ersten Kühlkanals 112 erfassten Temperaturen ermittelt die Steuereinrichtung 130 die Änderung der Temperatur des Kühlmittels beim Durchfließen durch den ersten Kühlkanal 112. Diese Temperaturdifferenz repräsentiert die Kühlrate und damit die Wärmeabfuhr von dem Metallstrang 200. Aufgrund der Rissempfindlichkeit des Materials darf diese Wärmeabfuhr einen vorgegebenen Temperaturänderungs-Schwellenwert ΔT_SK nicht überschreiten. Wenn ein Überschreiten dieses Schwellenwertes droht, ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das Kühlmittel-Steuerventil 9 im Zulauf 113 zu dem ersten Kühlkanal 112 derart anzusteuern, dass es den Volumenstrom des Kühlmittels durch den ersten Kühlkanal 112 entsprechend reduziert. Die beiden genannten Bedingungen, dass die Temperatur des Metallstrangs nicht unterhalb der unterhalb den vorgegebenen Strangtemperatur-Schwellenwert fallen darf und dass gleichzeitig aber auch die Änderung der Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlkanal nicht zu groß werden darf, das heißt den vorgegebenen Temperaturänderungs-Schwellenwert nicht überschreiten darf sind durchaus widersprüchlich und die Steuereinrichtung 130 ist deshalb erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sie vorzugsweise einen Kompromiss bei der Einstellung des Volumenstroms ermittelt, um beiden Kriterien vorzugsweise gerecht zu werden.By evaluating the temperature difference between the temperatures recorded by the second temperature measuring device 142 in the inlet 113 of the first cooling channel 112 and the temperatures recorded by the third temperature measuring device 143 in the return 117 of the first cooling channel 112, the control device 130 determines the change in the temperature of the coolant as it flows through the first cooling channel 112. This temperature difference represents the cooling rate and thus the heat dissipation from the metal strand 200. Due to the sensitivity of the material to cracks, this heat dissipation must not exceed a predetermined temperature change threshold ΔT _SK . If there is a risk of exceeding this threshold value, the control device is designed to control the coolant control valve 9 in the inlet 113 to the first cooling channel 112 in such a way that it correspondingly reduces the volume flow of the coolant through the first cooling channel 112. The two conditions mentioned are that the temperature of the metal strand must not fall below the predetermined strand temperature threshold and that at the same time the change in the temperature of the coolant in the first cooling channel must not become too large, that is, not exceed the predetermined temperature change threshold may be quite contradictory and the control device 130 is therefore designed according to the invention in such a way that it preferably determines a compromise when setting the volume flow in order to preferably do justice to both criteria.

Optional kann zusätzlich auch noch die absolute Temperatur des Kühlmittels im Rücklauf 117 mit Hilfe der dritten Temperatur-Messeinrichtung 143 erfasst und mit einem vorgegebenen Kühlmitteltemperatur-Schwellwert verglichen werden. Die Steuereinrichtung 130 muss dann zusätzlich ausgebildet sein, um auch dieses Kriterium zu erfüllen, denn eine zu große Temperatur des Kühlmittels birgt die Gefahr eines Kalkausfalls aus dem Kühlmittel, der nachteiligerweise zu einer Verstopfung des ersten Kühlkanals und des Kühlkreislaufes führen könnte.Optionally, the absolute temperature of the coolant in the return line 117 can also be recorded using the third temperature measuring device 143 and compared with a predetermined coolant temperature threshold value. The control device 130 must then be additionally designed to also meet this criterion, because a temperature of the coolant that is too high poses the risk of limescale precipitation from the coolant, which could disadvantageously lead to a blockage of the first cooling channel and the cooling circuit.

Die Durchführung des soeben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 weiter veranschaulicht.The implementation of the method according to the invention just described is described below with reference to 3 and 4 further illustrated.

3 zeigt die Abkühlung von Metallsträngen aus rissempfindlichen Stahlgütern. 3 shows the cooling of metal strands made from crack-sensitive steel materials.

Dazu ist auf der Ordinate die Oberflächentemperatur des Strangs in °C vor dem Richttreiber und auf der Abzisse die Temperatur der Strangführungsrolle 120 in °C aufgetragen. Gemäß der Erfindung werden die Metallstränge trocken gekühlt, d. h. nur unter Einsatz des ersten Kühlkanals 112, während der zweite Kühlkanal 114 trocken ist, d. h. mit Luft gefüllt ist. Dabei steigt die Oberflächentemperatur des Metallstrangs vor dem Richttreiber bei einer Änderung der Temperatur der Strangführungsrollen von beispielsweise 200 °C auf 300 °C je nach den Gießgeschwindigkeiten v₁=1m/min, v₂=1,5m/min, v₃=2,2m/min um etwa 20 °C, beispielsweise um bis zu 23 °C, an.For this purpose, the surface temperature of the strand in °C in front of the directional driver is plotted on the ordinate and the temperature of the strand guide roller 120 in °C is plotted on the abscissa. According to the invention, the metal strands are cooled dry, ie only using the first cooling channel 112, while the second cooling channel 114 is dry, ie filled with air. The surface temperature of the metal strand in front of the straightening driver increases when the temperature of the strand guide rollers changes from, for example, 200 ° C to 300 ° C, depending on the casting speeds v ₁ =1m/min, v ₂ =1.5m/min, v ₃ =2, 2m/min by around 20 °C, for example up to 23 °C.

In 4 ist auf der Ordinate die Position der Durcherstarrung Sumpfspitze als Abstand vom Ausgang der Kokille und auf der Abzisse die Rollentemperatur in °C aufgetragen.In 4 The position of the solidification sump tip is plotted on the ordinate as the distance from the outlet of the mold and the roller temperature in °C is plotted on the abscissa.

Bei trockener Kühlung verändert sich der Abstand der Durcherstarrung (4) beispielsweise bei Rollentemperaturen zwischen 200 °C und 300°C in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit. In 4 sind die Veränderungen der Abstände ΔL beispielhaft für die Gießgeschwindigkeiten v₀=0,5m/min, v₁, v₂ und v₃ dargestellt. Bei höheren Gießgeschwindigkeit verlagert sich die Position der Durcherstarrung zu größeren Rollen-Nummern hin; das heißt die Abstände der Position der Durcherstarrung zum Kokillenausgang werden größer. Im Beispiel der Darstellung verlagert sich die Durcherstarrung von einer Rolle R44, das heißt der vierundvierzigsten Rolle, gezählt nach dem Auslass der Gießkokille, hin zu einer Rolle R136. In Abhängigkeit der jeweiligen Oberflächentemperatur der Rollen verlagert sich der Ort der Erstarrung ebenfalls in einem Bereich von mehr als 1 Meter, in diesem Fall um etwa 1100 mm. Dies bedeutet, dass durch die Kühlung im Kühlkreislauf, der bei einer trockenen Kühlung für den oberen beschriebenen Werkstoff ausschließlich zum Einsatz kommt, durch die Wahl der Kühlmitteltemperatur und/oder der Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels, des bei dem Kühlmittel möglichen Wärmeübergangs und der Effizienz der Rückkühlung des Kühlmittels im Wärmetauscher ein Kühlverlauf individuell an die gewünschte Eigenschaften der Bramme, beispielsweise deren Kornstruktur, Duktilität, etc., individuell eingestellt werden kann.When cooled dry, the solidification distance changes ( 4 ) for example at roll temperatures between 200 °C and 300 °C depending on the casting speed. In 4 the changes in the distances ΔL are shown as examples for the casting speeds v ₀ =0.5m/min, v ₁ , v ₂ and v ₃ . At higher casting speeds, the position of solidification shifts towards larger roll numbers; This means that the distances between the solidification position and the mold exit become larger. In the example of the illustration, the rigidity shifts from a roll R44, i.e. the forty-fourth roll counted after the outlet of the casting mold, to a roll R136. Depending on the respective surface temperature of the rolls, the location of solidification also shifts over a range of more than 1 meter, in this case by around 1100 mm. This means that through the cooling in the cooling circuit, which is only used in dry cooling for the material described above, through the choice of the coolant temperature and / or the flow rate of the coolant, the heat transfer possible with the coolant and the efficiency of the recooling of the Coolant in the heat exchanger, a cooling course can be individually adjusted to the desired properties of the slab, for example its grain structure, ductility, etc.

Prinzipiell lassen sich auf der Mantelfläche der Strangführungsrollen 120 bei trockener Kühlung Temperaturen in der Größenordnung bis zu 500 °C realisieren, während bei einer Kühlung unter Einsatz beider Kühlkanäle 112, 114 Kühltemperaturen von beispielsweise 120 °C auf der Manteloberfläche erzielt werden, wenn in beiden Fällen die Strangtemperatur bei etwa 1000 °C liegt und das Kühlmittel, beispielsweise Wasser, eine Temperatur von etwa 50 °C oder auch eine noch höhere Temperatur hat. Die Menge des Kühlwassers, das durch den ersten Kühlkanal fließt, liegt in der Größenordnung von 50 bis 100 l/min.In principle, temperatures of the order of magnitude up to 500 ° C can be achieved on the lateral surface of the strand guide rollers 120 with dry cooling, while with cooling using both cooling channels 112, 114 cooling temperatures of, for example, 120 ° C can be achieved on the lateral surface in both cases the strand temperature is around 1000 °C and the coolant, for example water, has a temperature of around 50 °C or an even higher temperature. The amount of cooling water that flows through the first cooling channel is in the order of 50 to 100 l/min.

BezugszeichenlisteReference symbol list

99: Kühlmittel-SteuerventilCoolant control valve
1010: Kühlmittel-AbsperrventilCoolant shut-off valve
1313: Gas-Absperrventil Gas shut-off valve
110110: KühlkreislaufCooling circuit
111111: Pumpe für KühlmittelCoolant pump
112112: erster Kühlkanalfirst cooling channel
113113: Zulauf des ersten KühlkanalsInlet of the first cooling channel
114114: zweiter Kühlkanalsecond cooling channel
114-1, 114-1'114-1, 114-1': koaxiale Ringkanalabschnitte des zweiten Kühlkanalscoaxial ring channel sections of the second cooling channel
114-2, 114-2'114-2, 114-2': radiale Kanalabschnitte des zweiten Kühlkanalsradial channel sections of the second cooling channel
114-3114-3: Verbindungskanal des zweiten KühlkanalsConnecting channel of the second cooling channel
115115: Zulauf des zweiten KühlkanalsInlet of the second cooling channel
117117: Rücklauf des ersten KühlkanalsReturn of the first cooling channel
120120: StrangführungsrolleStrand guide roller
130130: SteuereinrichtungControl device
140140: erste Temperatur-Messeinrichtungfirst temperature measuring device
142142: zweite Temperatur-Messeinrichtungsecond temperature measuring device
143143: dritte Temperatur-Messeinrichtungthird temperature measuring device
150150: Kühlmittelcoolant
160160: Behälter container
200200: Metallstrangmetal strand
300300: SpüleinrichtungFlushing device
310310: Kompressor compressor
ΔTSKΔTSK: Temperaturänderung-SchwellenwertTemperature change threshold
TSStrTSStr: Strangtemperatur-SchwellenwertStrand temperature threshold

Claims

Secondary cooling device for cooling a metal strand (200) in a strand guide device after it emerges from a mold, with: at least one cooling circuit (110) with a pump (111) for conveying a coolant (150); and at least one strand guide roller (120) with a first cooling channel (112) and a second cooling channel (114), the first and second cooling channels (112, 114) each being designed as sections of the cooling circuit (110) for the coolant (150) to flow through ; characterized by a coolant control valve (9) provided in the inlet (113) of the first cooling channel (112) for controlling the volume flow of the coolant (150) through the first cooling channel (112); a coolant shut-off valve (10) provided in the inlet (115) of the second cooling channel (114) for shutting off the second cooling channel (114) against a flow of the coolant (150); and a control device (130) for controlling the coolant control valve (9) and the coolant shut-off valve (10), wherein the control device (130) is designed to control the second cooling channel (114) by controlling the coolant shut-off valve (10) against one Shut off the entry of the coolant (150) if the metal strand (200) consists of a material that is sensitive to cracks.

Secondary cooling device Claim 1 , characterized by a flushing device (300) with a compressor (310) for blowing out of residues of the coolant (150) from the second cooling channel (114) by means of a gas, for example by means of compressed air, after the second cooling channel (114) is blocked against the inlet of the coolant (150) using the coolant shut-off valve (10).

Secondary cooling device Claim 2 , characterized in that the flushing device (300) has a gas shut-off valve (13), the outlet of which opens between the coolant shut-off valve (10) and the strand guide roller (120) into the inlet (115) of the second cooling channel (114), for Opening or shutting off the second cooling channel (114) for or against entry of the gas.

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that a first temperature measuring device (140) is provided for measuring the surface temperature of the metal strand (200) guided in the strand guide device and to be cooled; and that the control device (130) is designed to adjust the volume flow of the coolant (150) in the first cooling channel (112) by controlling the coolant control valve (9) in response to the measured surface temperature of the metal strand (200) in such a way that the surface temperature of the metal strand (200) does not fall below a predetermined strand temperature threshold (T _SStr ).

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that a second temperature measuring device (142) is provided in the inlet (113) of the first cooling channel (112) and a third temperature measuring device (143) is provided in the return (117) of the first Cooling channel (112) for detecting a change in the temperature of the cooling medium (150) as it flows through the first cooling channel (112); and that the control device (130) is designed to adjust the volume flow of the coolant (150) in the first cooling channel (112) by controlling the coolant control valve (9) in accordance with the detected change in temperature in such a way that the change in temperature reaches a predetermined one Temperature change threshold (ΔT _SK ) does not exceed.

Secondary cooling device Claim 4 and 5 , characterized in that the control device (130) is designed by controlling the coolant control valve (9) in response to the measured surface temperature of the metal strand (200) and to the detected change in the temperature of the coolant (150) in the first cooling channel (112 ) adjust the volume flow of the coolant (150) in the first cooling channel (112) in such a way that both the surface temperature of the metal strand (200) does not fall below the predetermined strand temperature threshold (T _SStr ) and at the same time the change in the temperature of the coolant (150) does not exceed the specified temperature change threshold (ΔT _SK ).

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the strand guide roller (120) is designed as a turret roller or as a jacket roller.

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized by rotary introductions attached to the end or lateral surfaces of roller journals of the strand guide roller (120) or by rotary feedthroughs in the roller body of the strand guide roller (120), each for introducing or leading out the in the two cooling channels (112, 114 ) guided coolant (150).

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the first cooling channel (112) is designed to run along the longitudinal axis of the strand guide roller (120).

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the second cooling channel (114) on the inlet side and the outlet side of the strand guide roller (120) is each in the form of an annular channel section (114-1, 114-1' which concentrically surrounds the first cooling channel (112). ) is trained; and that channel sections (114-2, 114-2') branch off from the annular channel sections (114-1, 114-1') in the radial direction and via a connecting channel (114) which preferably runs parallel to the lateral surface of the strand guide roller (120). -3) are connected to each other.

Secondary cooling device Claim 10 , characterized in that the connecting channel (114-3) is designed as a section of the second cooling channel (114) in a helical or spiral shape in the strand guide roller (120).

Secondary cooling according to one of the preceding claims, characterized by a spray cooling device that can be switched off at least in the outlet of the strand guide device.

Method for operating a secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized by the following steps: - determining whether the metal strand (200) consists of a crack-sensitive material or not; and - Switching off the outer second cooling channel (114) in the strand guide roller (120) against coolant (150) and operating only the inner first cooling channel (112) to cool the metal strand (200) if its material is sensitive to cracks.

Procedure according to Claim 13 , characterized by - Minimizing the cooling capacity of the spray cooling device of the secondary cooling, especially in the outlet of the strand guide device.

Procedure according to Claim 13 or 14 , characterized by - removing residual coolant (150) from the second cooling channel (114) after it has been closed off to the coolant (150).

Procedure according to one of the Claims 13 , 14 or 15 , characterized in that it further comprises the following steps when the second cooling channel (114) is closed to the coolant (150): - measuring the surface temperature of the metal strand (200); - Comparing the measured surface temperature of the metal strand (200) with a predetermined strand temperature threshold (T _SStr ); and - Appropriately adjusting the volume flow of the cooling medium (150) in the first cooling channel (112) such that the surface temperature of the metal strand (200) does not fall below a strand temperature threshold (T _SStr ).

Procedure according to Claim 16 , characterized in that an increase in the surface temperature of the metal strand (200) is achieved by a reduction in the volume flow, and vice versa.

Procedure according to one of the Claims 13 until 17 , characterized in that it further comprises the following steps when the second cooling channel (114) is closed to the coolant (150): - measuring the temperature of the cooling medium (150) in the inlet (113) and return (117) of the first cooling channel ( 112) for detecting a change in the temperature of the coolant (150) as it flows through the first cooling channel (112); - Comparing the detected temperature change of the cooling medium (150) with a predetermined temperature change threshold (ΔT _SK ); and - Appropriately adjusting the volume flow of the cooling medium (150) in the first cooling channel (112) such that the change in the temperature of the coolant (150) remains below the temperature change threshold (ΔT _SK ).

Procedure according to Claim 18 , characterized in that a reduction in the temperature increase of the coolant (150) as it passes through the first cooling channel (112) is achieved by increasing the volume flow of the coolant (150) through the first cooling channel (112), and vice versa.