DE102013214809A1

DE102013214809A1 - Vorrichtung und Verfahren zur gesteuerten Mehrstoff-Sekundärkühlung eines gegossenen Metallstrangs

Info

Publication number: DE102013214809A1
Application number: DE102013214809.7A
Authority: DE
Inventors: Ina Hüllen; Marcus Haumann
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gesteuerten Mehrstoff-Sekundärkühlung eines in einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage geführten Metallstrangs (2), wobei auf einem Segment (3) der Strangführungseinrichtung zumindest eine Spritzdüse (D) in einer ersten Kühlzone (Ki) vorgesehen ist, die über Kühlleitungen (4) für Sekundärkühlwasser mit einer Wasserspannplatte (5) und über Kühlleitungen (6) für Sekundärkühlluft mit einer Steuerluftspannplatte (7) verbindbar ist, wobei durch die Spritzdüse (D) Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam auf den Metallstrang ausbringbar sind, wobei eine der ersten Kühlzone (Ki) vorgeschaltete erste Schalteinrichtung (8) vorgesehen ist, mit der eine Kühlmedienzufuhr an die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone durch die Kühlleitungen (4, 6) steuerbar ist, wobei die erste Schalteinrichtung (8) mit der Sekundärkühlluft, die der Spritzdüse (D) zugeführt wird, angesteuert werden kann, indem die Sekundärkühlluft der Schalteinrichtung (8) als Steuergröße zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gesteuerten Sekundärkühlung eines gegossenen Metallstrangs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein entsprechendes Verfahren zur gesteuerten Sekundärkühlung nach dem Oberbegriff von Anspruch 16.
Beim Stranggießen von Stahl wird die Erstarrung eines gegossenen Metallstrangs nach dem Verlassen der Kokille durch die Sekundärkühlung im Bereich der Strangführung erreicht. Innerhalb der Strangführung wird ein Kühlmedium, zum Beispiel ein Wasser/Luft-Gemisch für eine Zweistoff-Kühlung, unter Druck direkt auf die erstarrte Strangschale des Metallstranges gespritzt, um dem Metallstrang gezielt Wärme zu entziehen.
Beim Stranggießen werden Metallstränge üblicherweise mit unterschiedlicher Breite hergestellt. Hierbei kann ein Segment der Strangführung eine Mehrzahl von Kühlzonen aufweisen, die über der Breite des Segmentes angeordnet sind. In Abhängigkeit einer Breite des Metallstranges und ggf. eines gewünschten Temperaturprofils über der Breite des Segmentes können die Kühlzonen eines Segmentes der Strangführung gezielt zu- oder abgeschaltet bzw. auf eine verminderte Kühlmittelzufuhr eingestellt werden, um die Zufuhr von Kühlmedium über der Breite des Segments einzustellen.
Aus DE 10 2010 052 247 A1 ist eine geregelte Sekundärkühlung einer Stranggießanlage bekannt, wobei über der Breite eines Segmentes eine Mehrzahl von Spritzdüsen vorgesehen sind, die in verschiedenen Kühlzonen angeordnet sind. Hierbei sind den Versorgungsleitungen pro Kühlzone entsprechende Einstellorgane und/oder Regelventile zugeordnet, mittels denen eine jeweilige Kühlmittelzufuhr für die Spritzdüsen in den einzelnen Kühlzonen eingestellt wird. Über regelbare pneumatische Ventile wird Druckluft als Führungsgröße für diese Einstellorgane eingestellt und diesen jeweils über eigene Leitungen über eine Steuerluftspannplatte zugeführt. Die Bereitstellung von separaten pneumatischen Steuerleitungen für die Einstellorgane hat den Nachteil eines großen Installationsumfanges, der zudem in Konflikt steht mit einem eingeschränkten verfügbaren Platz auf einem Segment der Strangführung. Zudem erfordert eine separate Ansteuerung der einzelnen Einstellorgane eine aufwändige Steuerungstechnik bezüglich des erzeugten Luftdrucks als Führungsgröße.
Aus WO 2011/038800 A1 ist eine Stranggießanlage bekannt, die separat geregelte Kühlzonen mit zugehörigen Spitzdüsen über der Breite eines Segments einer Strangführung aufweist. Hierbei ist für jede Breitenzone eines Segments ein gesonderter Regelkreis vorgesehen, was entsprechend aufwändig ist. Zudem erfolgt der Antrieb von Ventilen zur Einstellung der Kühlmedienzufuhr an die Spritzdüsen der Kühlzonen über Schrittmotoren, was den Nachteil von notwendigen elektrischen Anschlüssen, die für die Sicherheit der Stranggießanlage als kritisch einzustufen sind, mit sich bringt.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kühlmedienzufuhr für Spritzdüsen einer Strangführungseinrichtung in vereinfachter Weise zu steuern und dabei auch den steuerungstechnischen Aufwand gering zu halten.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur gesteuerten Mehrstoff-Sekundärkühlung eines in einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage geführten Metallstrangs umfasst zumindest eine Spritzdüse, die auf einem Segment der Strangführungseinrichtung vorgesehen ist und über Kühlleitungen für Sekundärkühlwasser mit einer Wasserspannplatte und über Kühlleitungen für Sekundärkühlluft mit einer Steuerluftspannplatte verbunden werden kann. Durch die Spritzdüse können Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam auf den Metallstrang ausgebracht werden. Mit der Spritzdüse kann auf dem Segment zumindest eine erste Kühlzone definiert bzw. gebildet werden. Die Vorrichtung umfasst ferner eine der Spritzdüse in der ersten Kühlzone vorgeschaltete erste Schalteinrichtung, mit der eine Kühlmedienzufuhr an die erste Kühlzone durch die Kühlleitungen gesteuert werden kann. Die erste Schalteinrichtung kann mit der Sekundärkühlluft, die der Spritzdüse zugeführt wird, angesteuert werden, indem die Sekundärkühlluft der Schalteinrichtung als Steuergröße zugeführt wird.
In gleicher Weise sieht die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrstoff-Sekundärkühlung eines stranggegossenen Metallstrangs vor, bei dem durch zumindest eine Spritzdüse, die auf einem Segment einer Strangführungseinrichtung vorgesehen ist und die über Kühlleitungen für Sekundärkühlwasser mit einer Wasserspannplatte und über Kühlleitungen für Sekundärkühlluft mit einer Steuerluftspannplatte verbunden ist, zumindest die Kühlmedien Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam durch zumindest eine Spritzdüse auf den Metallstrang ausgebracht werden. Mit der Spritzdüse kann auf dem Segment zumindest eine erste Kühlzone definiert bzw. gebildet werden. Der Spritzdüse in der ersten Kühlzone ist zumindest eine ansteuerbare erste Schalteinrichtung vorgeschaltet, mit der eine Kühlmedienzufuhr durch die Kühlleitungen an die Spritzdüse in der ersten Kühlzone gesteuert wird. Die erste Schalteinrichtung wird mit der Sekundärkühlluft, die der Spritzdüse zugeführt, angesteuert, indem die Sekundärkühlluft der ersten Schalteinrichtung als Steuergröße zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass das Medium Luft sowohl als Bestandteil der Zweistoffkühlung – in Form der Sekundärkühlluft – als auch als Steuerdruckluft für die pneumatische Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung verwendet wird, um die resultierende Kühlmedienzufuhr an die Spritzdüse in der Kühlzone zu steuern. Mittels einer geeigneten Regelung der Steuerdruckluft bzw. Sekundärkühlluft in der Kühlleitung für Sekundkühlluft kann sowohl die Menge an Sekundärkühlluft als auch die Menge an Sekundärkühlwasser, die jeweils der Spritzdüse in der Kühlzone zugeführt werden, eingestellt werden. Die Verwendung der Sekundärkühlluft als Steuermedium für die erste Schalteinrichtung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Steuerleitungen für eine pneumatische Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung erforderlich sind, und dass auf dem Segment auch keine Elektrik zum Ansteuern von Schrittmotoren oder dergleichen notwendig ist. Der letztgenannte Aspekt trägt wesentlich für eine erhöhte Betriebssicherheit einer Stranggießanlage bei.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Schalteinrichtung ein erstes Schaltventil, das in der Kühlleitung für Sekundärkühlluft angeordnet ist, und/oder ein schaltbares erstes Absperrorgan, das in der Kühlleitung für Sekundärkühlwasser angeordnet ist. Durch ein Schalten des Schaltventils und des Absperrorgans kann die Zufuhr an Sekundärkühlluft bzw. an Sekundärkühlwasser bei Bedarf gesperrt werden, so dass der Spritzdüse in der ersten Kühlzone kein Kühlmedium mehr zugeführt wird. Vorzugsweise können das Schaltventil und das Absperrorgan synchron mittels der Sekundärkühlluft als Steuergröße geschaltet werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Schalteinrichtung schaltungstechnische Mittel, die bei geschlossenem erstem Absperrorgan, wenn die Zufuhr an Sekundärkühlwasser an die Spritzdüse in der Kühlzone gesperrt ist bzw. kein Kühlwasser zur Spritzdüse gelangt, weiterhin eine Zufuhr an Sekundärkühlluft an die Spritzdüse gewährleistet, nämlich mit einem verminderten ersten Druckwert. In dieser Weise wird Sekundärkühlluft aus der Spritzdüse ausgetragen, wenn gleichzeitig die Zufuhr an Sekundärkühlwasser gesperrt ist. Somit wird die Spritzdüse mit Sekundärkühlluft gespült. Dies hat den Vorteil, dass die Spritzdüse vor einer Schädigung in Folge der Hitzeabstrahlung durch den Metallstrang geschützt ist, z.B. durch Anbacken oder Schmelzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit dem Spülen der Spritzdüse mittels der Sekundärkühlluft bei vermindertem ersten Druckwert – bei abgesperrtem Sekundärkühlwasser – im Vergleich zu einem Spülen mit dem Standard-Betriebsdruck, der ansonsten für die Sekundärkühlluft bei regulärer Zweistoffkühlung gewählt ist, weniger Luft verbraucht wird. Hierdurch können die Energie- bzw. Betriebskosten einer Stranggießanlage gesenkt werden.
Die erste Schalteinrichtung umfasst schaltungstechnische Mittel, die es erlauben, bei weiterhin geöffnetem Absperrorgan für das Sekundärkühlwasser die Zufuhr an Sekundärkühlluft an die Spritzdüse auf einen verminderten zweiten Druckwert einzustellen, der kleiner als der übliche Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft ist. Hierdurch wird das Sekundärkühlwasser, das zusammen mit der Sekundärkühlluft aus der Spritzdüse auf den Metallstrang ausgebracht wird, in geringerem Maße zerstäubt, so dass der resultierende Wärmeübergangskoeffizient abnimmt und dem Metallstrang weniger Wärme entzogen wird. In dieser Weise wird für die Zweistoffkühlung mit der Spritzdüse in der Kühlzone eine gezielte geringere Kühlleistung erreicht.
Die vorstehend genannten Schaltvorgänge für die erste Schalteinrichtung lassen sich durch Druckimpulse mit der Sekundärkühlluft realisieren, die in der Kühlleitung für die Sekundärkühlluft erzeugt werden. Hierzu sind dem ersten Schaltventil ein erstes Druckschaltventil mit einem vorbestimmten ersten Schaltdruck und ein zweites Druckschaltventil mit einem vorbestimmten zweiten Schaltdruck vorgeschaltet, wobei diese Druckschaltventile in separaten Leitungsverzweigungen angeordnet sind, die von der Kühlleitung für Sekundärkühlluft nach bzw. stromabwärts der Steuerdruckspannplatte abzweigen. Indem mit der Sekundärkühlluft ein Druckimpuls größer als der vorbestimmte erste bzw. vorbestimmte zweite Schaltdruck erzeugt wird, kann dank der schaltungstechnischen Mittel der ersten Schalteinrichtung für die Sekundärkühlluft anschließend der genannte verminderte erste Druckwert – bei weiterhin geöffnetem Absperrorgan für das Sekundärkühlwasser – oder der verminderte zweite Druckwert – bei geschlossenem Absperrorgan für das Sekundärkühlwasser – eingestellt werden. Zu den schaltungstechnischen Mitteln zählen Druckregelventile, durch die die Sekundärkühlluft in Richtung des ersten Schaltventils geleitet wird. Eine solche Ansteuerbarkeit der ersten Schalteinrichtung durch Druckimpulse, die mit der Sekundärkühlluft erzeugt werden, vereinfacht den steuerungstechnischen Aufwand für die Erfindung.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind auf einem Segment einer Strangführungseinrichtung eine Mehrzahl von Spritzdüsen vorgesehen, mit denen jeweils verschiedene Kühlzonen auf dem Segment definiert bzw. gebildet werden können und denen jeweils eine eigene Schalteinrichtung vorgeschaltet ist. Diese verschiedenen Kühlzonen sind auf dem Segment über dessen Breite angeordnet. Die vorbestimmten Schaltdrücke der jeweiligen Schalteinrichtungen, die den Spritzdüsen in den einzelnen Kühlzonen vorgeschaltet sind, sind auf unterschiedliche Druckwerte einstellbar, so dass durch Erzeugen von entsprechenden Druckimpulsen in der Kühlleitung für Sekundärkühlluft die Kühlmedienzufuhr für Spritzdüsen in einer ersten Kühlzone unabhängig von der Kühlmedienzufuhr für Spritzdüsen in einer zweiten Kühlzone gesteuert werden kann, usw. Dies bedeutet, dass die Kühlmedienzufuhr für eine Spritzdüse in einer zweiten Kühlzone erst dann gesteuert bzw. geändert wird, nachdem zuvor die Spritzdüse in einer ersten Kühlzone bereits angesteuert worden ist. In dieser Weise lassen sich Spritzdüsen in jeweils verschiedenen Kühlzonen über der Breite eines Segments durch unterschiedliche Druckimpulse in Entsprechung der jeweiligen Schaltdrücke der Schalteinrichtungen der einzelnen Kühlzonen nacheinander ansteuern.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können zumindest zwei Kühlzonen über der Breite der Strangführungseinrichtung paarweise zusammengefasst sein, indem die Schaltdrücke der jeweils zugehörigen Druckschaltventile auf jeweils gleiche Druckwerte eingestellt sind. Hierdurch kann die Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüsen in diesen Kühlzonen durch entsprechende Druckimpulse in der Kühlleitung für Sekundärkühlluft synchron gesteuert werden. Ein wesentlicher Vorteil hierbei besteht darin, dass der steuerungstechnische Aufwand gering ist, weil die paarweise einander zugeordneten Kühlzonen an der gleichen Kühlleitung für Sekundärkühlluft angeschlossen sind und wie erläutert die Spritzdüsen in diesen Kühlzonen durch gleiche Druckimpulse geschaltet bzw. angesteuert werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Segments einer Strangführungseinrichtung in einer Stranggießanlage, wobei auf dem Segment mehrere Kühlzonen über dessen Breite vorgesehen sind, und
2 ein Schaltbild für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die bei dem Segment gemäß 1 einsetzbar ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und ein entsprechendes Verfahren zur gesteuerten Mehrstoff-Sekundärkühlung eines stranggegossenen Metallstranges 2 kommen bei einer Stranggießanlage zum Einsatz, von der in 1 ein Segment 3 stark vereinfacht in einer Draufsicht gezeigt ist. Auf dem Segment 3 sind mehrere Zweistoff-Spritzdüsen D angeordnet, durch die Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam auf den Metallstrang 2 ausgebracht bzw. aufgespritzt werden können. Einzelne Spritzdüsen D sind jeweils zu einer Kühlzone zusammengefasst bzw. definieren eine solche Kühlzone. In 1 sind beispielweise drei Kühlzonen KI, KII und KIII dargestellt, die über der Breite B des Segments 3 angeordnet sind. Die Kühlzonen KI, KII und KIII erstrecken sich jeweils in der Transportrichtung T des Metallstranges 2, die in 1 durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet ist. Die Spritzdüsen D der jeweiligen Kühlzonen KI, KII und KIII können über eine Kühlleitung 4 für Sekundärkühlwasser mit einer Wasserspannplatte 5 und über eine Kühlleitung 6 für Sekundärkühlluft mit einer Steuerluftspannplatte 7 verbunden werden.
In der Darstellung von 1 sind beispielhaft drei Kühlzonen KI–KIII gezeigt. Es versteht sich, dass auf dem Segment 3 auch entweder nur zwei Kühlzonen, oder mehr als drei Kühlzonen vorgesehen sein können, die jeweils über der Breite B des Segments darauf angeordnet sind.
Auf dem Segment 3 ist ein Ventilblock VB angeordnet, in dem Schalteinrichtungen integriert sind, mittels derer eine Zufuhr von Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft an die Spritzdüsen D in den jeweiligen Kühlzonen eingestellt wird. Die Funktionsweise dieses Ventilblocks VB und der darin enthaltenen Schalteinrichtungen ist nachstehend unter Bezugnahme auf 2 noch im Detail erläutert.
Das Segment 3 ist Teil einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage und dient zum Führen des Metallstrangs 2 nach seinem Austritt aus einer Kokille der Stranggießanlage. Die Strangführungseinrichtung umfasst eine Mehrzahl von Segmenten 3, die jeweils in Längsrichtung der Strangführungseinrichtung angeordnet und jeweils als bauliche Einheit in die Strangführungseinrichtung einbaubar und zu Wartungs- oder Reparaturzwecken wieder ausbaubar sind. Die Formulierung „... auf einem Segment" bzw. „... auf dem Segment" bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Anordnung auf, an oder in dem Segment, vorzugsweise im Sinne einer baulichen Einheit.
Bezüglich der Merkmale "Wasserspannplatte 5" und "Steuerluftspannplatte 7" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass es sich hierbei um lösbare Koppelstellen handelt, mittels derer die Spritzdüsen D in den Kühlzonen Ki und die zugeordneten Kühlleitungen 4 für Sekundärkühlwasser bzw. die Kühlleitungen 6 für Sekundärkühlluft an eine Kühlmedienversorgung bzw. einen hierfür vorgesehenen Verteilraum angekoppelt werden können. Die Spannplatten 5, 7 sind in 1 stark vereinfacht symbolisiert, wobei zur weiteren Vereinfachung ein Verteilraum für das Sekundärkühlwasser bzw. die Sekundärkühlluft nicht gezeigt ist.
Nachstehend sind unter Bezugnahme auf das Schaltbild von 2 der Aufbau und die Funktionsweise der Vorrichtung 1 bezüglich der Steuerung der Mehrstoff-Sekundärkühlung und der hierzu vorgesehenen Schalteinrichtungen im Detail erläutert. In diesem Zusammenhang darf darauf verwiesen werden, dass im Schaltbild von 2 eine Kühlmittelzufuhr beispielhaft für Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI und Spritzdüsen D in der zweiten Kühlzone KII dargestellt ist. Es versteht sich, dass die in 2 dargestellte Steuerung der Kühlmittelzufuhr in gleicher Weise auch für entweder nur eine Kühlzone oder für mehr als zwei Kühlzonen möglich ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine erste Schalteinrichtung 8 mit einem ersten Schaltventil 9 und einem ersten schaltbaren Absperrorgan 10. Das erste Schaltventil 9 ist in der Kühlleitung 6 für Sekundärkühlluft angeordnet, nämlich in einem Bereich der Kühlleitung 6 zwischen der Steuerluftspannplatte 7 und der ersten Kühlzone KI. Bei dem ersten Schaltventil 9 handelt es sich um ein federvorgespanntes schaltbares 3/2-Wegeventil, das jedoch für die nachfolgende Diskussion stets als „Schaltventil" bezeichnet ist. In der Darstellung von 2 ist das erste Schaltventil 9 in seiner Ausgangsstellung gezeigt, wenn die Kühlleitung 6 für Sekundärkühlluft zwischen der Steuerluftspannplatte 6 und der ersten Kühlzone KI offen geschaltet ist. Das erste Schaltventil 9 verfügt über einen Steuerleitungsanschluss, dessen Funktionsweise nachstehend noch erläutert wird.
Das erste Absperrorgan 10 ist als Kugelhahn ausgebildet, der in der Kühlleitung 4 für Sekundärkühlwasser zwischen der Wasserspannplatte 5 und der ersten Kühlzone KI angeordnet ist. Das erste Absperrorgan 10 weist ebenfalls einen Steuerleitungsanschluss auf und kann pneumatisch angesteuert werden, um eine Offenstellung bzw. eine Schließstellung einzustellen.
Von der Kühlleitung 6 für die Sekundärkühlluft zweigt nach der Steuerluftspannplatte 7 bzw. stromabwärts davon eine erste Leitungsverzweigung LV1 ab, die zu dem Steuerleitungsanschluss des ersten Schaltventils 9 und zu dem Steuerleitungsanschluss des ersten Absperrorgans 10 führt. In der ersten Leitungsverzweigung LV1 ist ein erstes Druckschaltventil DSV1 angeordnet. Das erste Druckschaltventil DSV1 ist auf einem vorbestimmten ersten Schaltdruck SD1 kalibriert, so dass es bei einem Druck in der ersten Leitungsverzweigung LV1 unterhalb des vorbestimmten ersten Schaltdrucks SD1 sperrt und bei einem Druck oberhalb des vorbestimmten ersten Schaltdrucks SD1 die Leitungsverzweigung LV1 offen schaltet.
Die erste Leitungsverzweigung LV1 dient dazu, das erste Schaltventil 9 und das erste Absperrorgan 10 anzusteuern. Hierzu wird mit der Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 ein Druckimpuls erzeugt, der größer als der vorbestimmte erste Schaltdruck SD1 ist. Beispielsweise kann SD1 auf 6 bar eingestellt sein. Bei einem Durchschalten des ersten Druckschaltventils DSV1 in der ersten Leitungsverzweigung LV1 in Folge eines Druckimpulses größer als der vorbestimmte erste Schaltdruck SD1 gelangt Sekundärkühlluft als Steuergröße an den Steuerleitungsanschluss des ersten Schaltventils 9 und des ersten Absperrorgans 10, die dann entsprechend geschaltet werden.
Die erste Leitungsverzweigung LV1 verfügt über eine sogenannte pneumatische Selbsthaltefunktion: Dies bedeutet, dass nach einem Durchschalten des ersten Druckschaltventils DSV1 der Druck an den Steuerleitungsanschlüssen des ersten Schaltventils 9 und des ersten Absperrorgans 10 in einem ausreichenden Maße weiter anliegt, so dass das erste Schaltventil 9 und das erste Absperrorgan 10 weiter geschaltet bleiben. Hierzu sind – wie in 2 gezeigt – zwischen dem ersten Druckschaltventil DSV1 und den Steuerleitungsanschlüssen des ersten Schaltventils 9 bzw. des ersten Absperrorgans 10 ein erstes Wegeventil WV1 in Form eines 3/2-Wegeventils und ein Rückschlagventil 11 angeordnet. Falls das erste Druckschaltventil DSV1 durchschaltet, wird das erste Wegeventil WV1 ebenfalls durchgeschaltet, wobei die genannte pneumatische Selbsthaltefunktion durch das Rückschlagventil 11 gewährleistet ist, das ein Zurückströmen der Druckluft verhindert und wegen des durchgeschalteten Zustands des ersten Wegeventils WV1 ein ausreichendes Druckniveau für die Steuerleitungsanschlüsse des ersten Schaltventils 9 und des ersten Absperrorgans 10 sicherstellt.
Die erste Schalteinrichtung 8 umfasst zwischen dem ersten Schaltventil 9 und der Steuerluftspannplatte 7 eine weitere Kühlleitung 6a für Sekundärkühlluft, in der ein erstes Druckregelventil DRV1 angeordnet ist. Das Druckregelventil DRV1 ist auf einen verminderten ersten Druckwert P1 kalibriert, z. B. 0,7 bar. In Abhängigkeit der Schaltstellung des ersten Schaltventils 9 strömt die Sekundärkühlluft von der Steuerluftspannplatte 7 zu den Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI entweder durch die Kühlleitung 6 (mit regulärem Betriebsdruck, z.B. 2 bar) oder durch die weitere Kühlleitung 6a (mit dem verminderten ersten Druckwert P1), wie nachstehend noch im Detail erläutert.
Die erste Schalteinrichtung 8 umfasst ein zweites Druckregelventil DRV2, das dem ersten Schaltventil 9 vorgeschaltet werden kann. Das zweite Druckregelventil DRV2 ist auf einen verminderten zweiten Druckwert kalibriert, z. B. 1,5 bar. Das Vorschalten des zweiten Druckregelventils DRV2 wird über ein zweites Wegeventil WV2 realisiert, das in der Kühlleitung 6 für die Sekundärkühlluft zwischen der Steuerluftspannplatte 7 und dem ersten Schaltventil 9 angeordnet ist. Das zweite Wegeventil WV2 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet, das federvorgespannt ist und über einen Steuerleitungsanschluss geschaltet werden kann. In Abhängigkeit der Schaltstellung des zweiten Wegeventils WV2 gelangt die Sekundärkühlluft, ausgehend von der Steuerluftspannplatte 7, entweder direkt an das erste Schaltventil 9, oder wird durch das zweite Druckregelventil 2 an das erste Schaltventil 9 geleitet.
Zur Ansteuerung des zweiten Wegeventils WV2 umfasst die erste Schalteinrichtung 8 eine zweite Leitungsverzweigung LV2, die von der Kühlleitung 6 für Sekundärkühlluft nach der Steuerluftspannplatte abzweigt und zu dem Steuerleitungsanschluss des zweiten Wegeventils WV2 führt. In der zweiten Leitungsverzweigung LV2 ist ein zweites Druckschaltventil DSV2 angeordnet, das auf einen vorbestimmten zweiten Schaltdruck SD2 kalibriert ist, z. B. 5 bar. Bei einem Druck in der zweiten Leitungsverzweigung LV2 unterhalb des vorbestimmten zweiten Schaltdrucks SD2 wird die zweite Leitungsverzweigung LV2 durch das zweite Druckschaltventil DSV2 gesperrt. Falls der Druck in der zweiten Leitungsverzweigung LV2 den vorbestimmten zweiten Schaltdruck SD2 übersteigt, so schaltet das zweite Druckschaltventil DSV2 offen, wodurch die Sekundärkühlluft als Steuergröße an den Steuerleitungsanschluss des zweiten Wegeventils WV2 gelangt, so dass dieses Ventil WV2 dann schaltet.
Die zweite Leitungsverzweigung LV2 ist in gleicher Weise wie die erste Leitungsverzweigung LV1 mit einer pneumatischen Selbsthaltefunktion ausgestattet, und umfasst hierzu ein drittes Wegeventil WV3 und ein Rückschlagventil 11. Durch diese pneumatische Selbsthaltefunktion wird erreicht, dass nach einem Druckimpuls, der mit der Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 erzielt wird und größer als der vorbestimmte zweite Schaltdruck SD2 ist, der Druck in der zweiten Leitungsverzweigung LV2 nach einem Durchschalten des zweiten Druckschaltventil DSV2 der Druck in der zweiten Leitungsverzeigung LV2 und somit an dem Steuerleitungsanschluss des zweiten Wegeventils WV2 auseichend erhalten bleibt, so dass das zweite Wegeventil WV2 durchgeschaltet bleibt.
Die Steuerung der Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüsen D in der zweiten Zone KII erfolgt durch eine zweite Schalteinrichtung 12, die in gleicher Weise wie die erste Schalteinrichtung 8 ausgestaltet ist. Im Einzelnen umfasst die zweite Schalteinrichtung 13 ein zweites Schaltventil 13 für Sekundärkühlluft und ein zweites Absperrorgan 14 für Sekundärkühlwasser in Form eines pneumatisch schaltbaren Kugelhahns. Das zweite Schaltventil 13 ist als federvorgespanntes schaltbares 3/2-Wegeventil ausgebildet und in einer Kühlleitung 6 für Sekundärkühlluft zwischen der Steuerluftspannplatte 7 und der zweiten Kühlzone KII angeordnet. Das zweite Absperrorgan 14 ist zwischen der Wasserspannplatte 5 und der zweiten Kühlzone KII angeordnet.
Die erste Schalteinrichtung 8 und die zweite Schalteinrichtung 12 sind in der Kühlleitung 6 nach der Steuerluftspannplatte 7 parallel zueinander geschaltet.
In gleicher Weise wie bei der ersten Schalteinrichtung 8 ist für die zweite Schalteinrichtung 13 eine erste Leitungsverzweigung LV1 vorgesehen, die zu Steuerleitungsanschlüssen des zweiten Schaltventils 13 und des zweiten Absperrorgans 14 führt. In der ersten Leitungsverzweigung 1 der zweiten Schalteinrichtung 12 ist ein drittes Druckschaltventil DSV3 mit einem vorbestimmten dritten Schaltdruck SD3 angeordnet. Die pneumatische Selbsthaltefunktion in der ersten Leitungsverzeigung LV1 der zweiten Schalteinrichtung 12 wird durch ein viertes Wegeventil WV4 und durch ein Rückschlagventil 11 erzielt, die zwischen dem dritten Druckschaltventil DSV3 und den jeweiligen Steuerleitungsanschlüssen des zweiten Schaltventils 13 bzw. des zweiten Absperrorgans 14 angeordnet sind.
Das erste Druckregelventil DRV1 ist ebenfalls Bestandteil der zweiten Schalteinrichtung 12 und an einen Eingang des zweiten Schaltventils 14 angeschlossen.
In gleicher Weise wie bei der ersten Schalteinrichtung 8 umfasst die zweite Schalteinrichtung 13 ein zweites Druckregelventil 2, das über ein fünftes Wegeventil WV5 dem zweiten Schaltventil 14 vorgeschaltet werden kann. Das zweite Druckregelventil 2 der zweiten Schalteinrichtung 13 ist auf einen verminderten zweiten Druckwert kalibriert, z. B. 1,5 bar. Die Ansteuerung des fünften Wegeventils WV5 erfolgt über eine zweite Leitungsverzweigung LV2 der zweiten Schalteinrichtung 13, die zu einem Steuerleitungsanschluss des fünften Wegeventils WV5 führt und in der ein viertes Druckschaltventil 4 mit einem vorbestimmten vierten Schaltdruck SD4 angeordnet ist. Für eine pneumatische Selbsthaltefunktion sind in der zweiten Leitungsverzweigung LV2 der zweiten Schalteinrichtung 13 ein sechstes Wegeventil WV6 und ein Rückschlagventil 11 angeordnet. Die Funktionsweise einer solchen pneumatischen Selbsthaltefunktion ist vorstehend bereits für die ersten Schalteinrichtung 8 erläutert und bedarf somit keiner Wiederholung.
Die vorliegende Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Bei einer regulären Zweistoffkühlung während des Stranggießprozesses werden Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam den Spritzdüsen D in den jeweiligen Kühlzonen KI und KII zugeführt und durch diese Spritzdüsen D auf den Metallstrang 2 gespritzt. Hierbei kann der Druck für die Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 auf einen Wert von 2 bar eingestellt sein. Dabei gelangt die Sekundärkühlluft von der Steuerluftspannplatte 7 durch die Kühlleitungen 6 an das erste Schaltventil 9 und an das zweite Schaltventil 14, und anschließend wegen der Offenschaltung dieser Schaltventile 9, 14 an die jeweiligen Kühlzonen KI bzw. KII. Bei einem Betriebsdruck von 2 bar wird das Sekundärkühlwasser in den Spritzdüsen D durch die Sekundärkühlluft in hohem Maße zerstäubt, wodurch sich ein gewünschter Wärmeübergangskoeffizient für eine gezielte Abfuhr von Wärme aus dem Metallstrang 2 einstellt.
Falls während des Stranggießprozesses ein Sperren der Zufuhr an Sekundärkühlwasser für die Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone K1 erforderlich ist, so kann dies in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass mit der Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 ein Druckimpuls erzeugt wird, der den ersten Schaltdruck SD1 des ersten Druckschaltventils DSV1 übersteigt. In Folge dessen schaltet das erste Druckschaltventil DSV 1 durch, so dass die Sekundärkühlluft durch die erste Leitungsverzweigung LV1 der ersten Schalteinrichtung 8 an die Steuerleitungsanschlüsse des ersten Schaltventils 9 und des ersten Absperrorgans 10 gelangt. Durch ein entsprechendes Schalten des ersten Absperrorgans 10 wird die Kühlwasserzufuhr an die Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI gesperrt. Gleichzeitig wird das erste Schaltventil 9 geschaltet, so dass die Sekundärkühlluft nunmehr durch die weitere Kühlleitung 6a und das erste Druckregelventil DRV1 von der Steuerluftspannplatte 7 an die Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI gelangt. Dies hat zur Folge, dass die Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI bei gesperrter Wasserzufuhr weiterhin mit Sekundärkühlluft gespült werden, jedoch nur mit dem verminderten ersten Druckwert P1 gemäß der Kalibrierung des ersten Druckregelventils DRV1. Das Spülen der Spritzdüsen D bei gesperrter Wasserzufuhr verhindert ein Schmelzen bzw. ein Anbacken der Spritzdüse wegen der von dem Metallstrang 2 ausgehenden Hitze, und führt wegen des verminderten ersten Druckwertes und eines entsprechend reduzierten Luftvolumenstroms zu einer signifikanten Einsparung an Energie.
Nach dem Erzeugen des genannten Druckimpulses auf einen Wert größer als der erste vorbestimmte Schaltdruck SD1 (z.B. 6 bar), mittels dessen ein Durchschalten des ersten Druckschaltventils DSV1 erzielt wird, kann der Druck für die Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 wieder auf einen regulären Betriebsdruck von zum Beispiel 2 bar eingestellt werden. Die pneumatische Selbsthaltefunktion in der ersten Leitungsverzweigung LV1 der ersten Schalteinrichtung 8 stellt dabei sicher, dass das erste Absperrorgan 10 und das erste Schaltventil 9 weiterhin geschaltet bleiben.
Alternativ zu einem Absperren der Kühlwasserzufuhr für die Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI kann es der Stranggießprozess erforderlich machen, den mit den Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI erzielten Wärmeübergangskoeffizienten zu vermindern und dadurch dem Metallstrang 2 weniger Wärme zu entziehen. Für diesen Zweck wird mit der Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 ein Druckimpuls erzeugt, der größer als der vorbestimmte zweite Schaltdruck SD2 ist. Hierdurch kommt es zu einem Durchschalten des zweiten Druckschaltventils DSV2 in der zweiten Leitungsverzweigung LV2 der ersten Schalteinrichtung 8, wodurch die Sekundärkühlluft an den Steuerleitungsanschluss des zweiten Wegeventils WV2 gelangt und dieses Ventil durchschaltet. In Folge dessen wird dann das zweite Druckregelventil DRV2 dem ersten Schaltventil 9 in der Kühlleitung 6 vorgeschaltet, so dass Sekundärkühlluft zu den Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI mit dem verminderten zweiten Druckwert P2 (z.B. 1,5 bar) gelangt. Falls das Sekundärkühlwasser in den Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI mit der Sekundärkühlluft mit dem verminderten zweiten Druckwert vermischt wird, so hat dies im Vergleich zum regulären Betriebsdruck von 2 bar zur Folge, dass das Sekundärkühlwasser weniger zerstäubt wird. Hierdurch sinkt dann der Wärmeübergangskoeffizient und somit der resultierende Wärmeentzug aus dem Metallstrang 2.
Die pneumatische Selbsthaltefunktion, die für die zweite Leitungsverzweigung LV2 der ersten Schalteinrichtung 8 vorgesehen ist, bewirkt, dass nach dem Erzeugen des Schaltimpulses, der größer als der vorbestimmte zweite Schaltdruck SD2 ist, und einer anschließenden Druckabnahme in der Kühlleitung 6 das zweite Wegeventil WV2 weiterhin geschaltet bleibt, so dass wie erläutert den Spritzdüsen D in der ersten Kühlzone KI auch weiterhin Sekundärkühlluft mit dem verminderten zweiten Druckwert P2 zugeführt wird.
Ein Steuern der Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüsen D in der zweiten Kühlzone KII wird analog wie bei der ersten Kühlzone KI durch Druckimpulse für die Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 realisiert.
Zur Einstellung einer verminderten Kühlleistung für die Spritzdüsen D in der zweiten Kühlzone KII mittels eines verminderten Wärmeübergangskoeffizienten wird mit der Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 ein Druckimpuls größer als der vorbestimmte vierte Schaltdruck SD4 (z.B. 7 bar) erzeugt. Entsprechend schaltet das vierte Druckschaltventil DSV4 die zweite Leitungsverzweigung LV2 der zweiten Schalteinrichtung 13 offen, was wiederum zu einem Schalten des fünften Wegeventils WV5 führt. Im Ergebnis gelangt dann die Sekundärkühlluft durch das zweite Druckregelventil DRV2 mit dem verminderten zweiten Druckwert P2 durch das fünfte Wegeventil WV5 und das zweite Schaltventil 13 an die Spritzdüsen D in der zweiten Kühlzone KII, wodurch sich wie bereits erläutert eine verminderte Zerstäubung des Sekundärkühlwassers einstellt.
Ein Sperren der Kühlwasserzufuhr an die Spritzdüsen D in der zweiten Kühlzone KII kann durch einen Druckimpuls mit der Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 erzielt werden, der den vorbestimmten dritten Schaltdruck SD3 (z.B. 8 bar) in der ersten Leitungsverzweigung LV1 der zweiten Schalteinrichtung 13 übersteigt. Entsprechend schaltet das dritte Druckschaltventil die erste Leitungsverzweigung LV1 der zweiten Schalteinrichtung 12 offen. In gleicher Weise wie bei der ersten Schalteinrichtung 8 liegt dann die Sekundärkühlluft als Steuergröße an den Steuerleitungsanschlüssen des zweiten Schaltventils 14 und des zweiten Absperrorgans 15 an, so dass diese beiden Elemente schalten. Wie bereits für die Kühlzone KI erläutert, werden auch die Spritzdüsen D in der zweiten Kühlzone KII bei gesperrter Kühlwasserzufuhr weiterhin mit Sekundärkühlluft mit dem verminderten ersten Druckwert P1 (z.B. 0,7 bar) gespült. Bezüglich der Vorteile dieses Spülens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterung zur ersten Kühlzone KI verwiesen.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Mehrzahl von Spritzdüsen D, mit denen über der Breite B des Segments 3 eine Mehrzahl von verschiedenen Kühlzonen Ki gebildet werden, durch gezielte Druckimpulse mit der Sekundärkühlluft in der zugehörigen Kühlleitung ansteuern und ggf. abschalten lassen.
Falls z.B. die in der Zeichnung gezeigte erste Kühlzone KI an einem Rand des Segments 3 und die zweite Kühlzone KII in Richtung zur Mitte des Segments 3 angeordnet sind, so kann die Kühlmittelzufuhr für die Spritzdüsen D in diesen Kühlzonen wie unter Bezugnahme auf das Schalbild von 2 durch Druckimpulse mit jeweils steigenden Werten vom Rand des Segments 3 in Richtung zu dessen Mitte gesteuert bzw. gesperrt werden. Ein Zurücksetzen der Schaltventile in ihre Ausgangsstellung kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass die Zufuhr an Sekundärkühlluft unterbrochen und dadurch die Kühlleitung für Sekundärkühlluft entlüftet wird. In Folge dessen werden alle der genannten Schaltelemente in ihre Ausgangsstellung zurückgesetzt, mit der Folge, dass für die Spritzdüsen in allen Kühlzonen erneut eine volle Zufuhr sowohl an Sekundärkühlwasser als auch an Sekundärkühlluft vorliegt.
Bezüglich der im Schaltbild von 2 genannten Werte für die jeweiligen vorbestimmten Schaltdrücke der Druckschaltventile bzw. die Angaben für die verminderten ersten und zweiten Druckwerte P1, P2 versteht sich, dass diese Zahlenangaben nur beispielhaft zu verstehen sind. Entsprechend können die einzelnen Druckschaltventile und Druckregelventile auch auf andere Druckwerte eingestellt bzw. kalibriert werden. Entscheidend für die Funktionsweise der Erfindung ist, dass zum Beispiel die vorbestimmten Schaltdrücke der jeweiligen Druckschaltventile auf voneinander unterschiedliche Werte eingestellt sind, so dass diese Druckschaltventile und die ihnen zugeordneten Spritzdüsen in den jeweiligen Kühlzonen durch Druckimpulse mit unterschiedlichen Werten geschaltet werden können. In dieser Weise ist sichergestellt, dass die Spritzdüsen in den einzelnen Kühlzonen, die über einer Breite des Segments 3 angeordnet sind, nacheinander durch unterschiedliche Schaltimpulse für die Sekundärkühlluft in der Kühlleitung 6 angesteuert werden.
Wie vorstehend bereits erläutert, versteht sich für das Schaltbild gemäß 2, dass mit den Spritzdüsen D der Vorrichtung 1 auch mehr als zwei Kühlzonen über der Breite B des Segments 3 gebildet werden können. Den Spritzdüsen in einer möglichen dritten Kühlzone, vierten Kühlzone, usw. sind dann jeweils separate Schalteinrichtungen zugeordnet bzw. vorgeschaltet, die in gleicher Weise wie bei der ersten Kühlzone KI bzw. der zweiten Kühlzone KII eine erste Leitungsverzweigung LV1 und eine zweite Leitungsverzweigung LV2 umfasst, um die vorstehend erläuterten Schaltfunktionen zu realisieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010052247 A1 [0004]
WO 2011/038800 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zur gesteuerten Mehrstoff-Sekundärkühlung eines in einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage geführten Metallstrangs (2), umfassend zumindest eine Spritzdüse (D), die auf einem Segment (3) der Strangführungseinrichtung vorgesehen ist und über Kühlleitungen (4) für Sekundärkühlwasser mit einer Wasserspannplatte (5) und über Kühlleitungen (6) für Sekundärkühlluft mit einer Steuerluftspannplatte (7) verbindbar ist, wobei durch die Spritzdüse (D) Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam auf den Metallstrang (2) ausbringbar sind, wobei mit der Spritzdüse (D) auf dem Segment (3) zumindest eine erste Kühlzone (KI) definierbar ist, und eine der Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) vorgeschaltete erste Schalteinrichtung (8), mit der eine Kühlmedienzufuhr durch die Kühlleitungen (4, 6) an die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) mit der der Spritzdüse (D) zugeführten Sekundärkühlluft ansteuerbar ist, indem die Sekundärkühlluft der ersten Schalteinrichtung (8) als Steuergröße zugeführt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) ein erstes Schaltventil (9), das in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft angeordnet ist, und/oder ein schaltbares erstes Absperrorgan (10), das in der Kühlleitung (4) für Sekundärkühlwasser angeordnet ist, umfasst, vorzugsweise, dass das erste Schaltventil (9) und das erste Absperrorgan (10) synchron mittels der Sekundärkühlluft als Steuergröße schaltbar sind, weiter vorzugsweise, dass die Kühlleitung (6) für Sekundärkühlwasser durch Schalten des ersten Absperrorgans (10) verschließbar ist, so dass dadurch der Spritzdüse (D) in der Kühlzone (KI; KII; Ki) kein Sekundärkühlwasser mehr zugeführt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) eine erste Leitungsverzweigung (LV1) umfasst, die von der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft nach der Steuerluftspannplatte (7) abzweigt und zu einem Steuerleitungsanschluss des ersten Schaltventils (9) und zu einem Steuerleitungsanschluss des Absperrorgans (10) führt, vorzugsweise, dass in der ersten Leitungsverzweigung (LV1) ein erstes Druckschaltventil (DSV1) angeordnet ist, das die erste Leitungsverzweigung (LV1) unterhalb eines vorbestimmten ersten Schaltdrucks (SD1) sperrt und oberhalb des vorbestimmten ersten Schaltdrucks (SD1) durchschaltet, so dass das erste Schaltventil (9) und das erste Absperrorgan (10) durch einen in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft erzeugten Druckimpuls, der größer als der vorbestimmte erste Schaltdruck (SD1) ist, schaltbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte erste Schaltdruck (SD1) des ersten Druckschaltventils (DSV1) auf einen Druckwert einstellbar ist, der größer als der für die Mehrstoff-Kühlung und insbesondere für eine Zweistoff-Kühlung mit Wasser und Druckluft übliche Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft ist, vorzugsweise, dass das erste Schaltventil (9) federvorgespannt ist, wobei die erste Leitungsverzweigung (LV1) zwischen dem ersten Druckschaltventil (DSV1) und dem ersten Schaltventil (9) mit einer pneumatischen Selbsthaltungsfunktion ausgestattet ist, so dass das erste Schaltventil (9) und das erste Absperrorgan (10) nach einem Durchschalten des ersten Druckschaltventils (DSV1) geschaltet bleiben.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) ein auf einen verminderten ersten Druckwert (P1) kalibrierbares erstes Druckregelventil (DRV1) umfasst, das dem ersten Schaltventil (9) in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft vorschaltbar ist, wobei bei geschlossener Kühlleitung (4) für Sekundärkühlwasser für die Spritzdüse (D) in der Kühlzone (KI; KII; Ki) ein Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft auf den verminderten ersten Druckwert (P1) einstellbar ist, vorzugsweise, dass das erste Schaltventil (9) mit der Steuerluftspannplatte (7) durch eine weitere Kühlleitung (6a) für Sekundärkühlluft verbunden ist und in dieser weiteren Kühlleitung (6a) das erste Druckregelventil (DRV1) angeordnet ist, wobei das erste Schaltventil (9) die weitere Kühlleitung (6a) in Richtung der Spritzdüse (D) in der Kühlzone (KI; KII; Ki) durchschaltet, wenn das erste Druckschaltventil (DSV1) in der ersten Leitungsverzweigung (LV1) durchgeschaltet hat und dadurch die Sekundärkühlluft sowohl das erste Absperrorgan (10) für das Sekundärkühlwasser schließt als auch das erste Schaltventil (9) schaltet.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) ein in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft angeordnetes und auf einen verminderten zweiten Druckwert (P2) kalibrierbares zweites Druckregelventil (DRV2) umfasst, das dem ersten Schaltventil (9) vorschaltbar ist, wobei bei geöffneter Kühlleitung (4) für Sekundärkühlwasser durch das erste Druckregelventil (DSV1) für die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) ein Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft auf den verminderten zweiten Druckwert (P2) einstellbar ist, vorzugsweise, dass die erste Schalteinrichtung (8) für ein Durchschalten des zweiten Druckregelventils (DRV2) in Richtung der Spritzdüse (D) in der Kühlzone (KI; KII; Ki) ein zweites Wegeventil (WV2), das in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft zwischen der Steuerluftspannplatte (7) und dem ersten Schaltventil (9) angeordnet ist, und eine zweite Leitungsverzweigung (LV2), die von der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft nach der Steuerluftspannplatte (7) abzweigt und zu einem Steuerleitungsanschluss des zweiten Wegeventils (WV2) führt, umfasst, wobei das zweite Druckregelventil (DRV2) mit der Steuerluftspannplatte (7) verbunden und an das zweite Wegeventil (WV2) angeschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Leitungsverzweigung (LV2) ein zweites Druckschaltventil (DSV2) angeordnet ist, das unterhalb eines vorbestimmten zweiten Schaltdrucks (SD2) sperrt und oberhalb des vorbestimmten zweiten Schaltdrucks (SD2) durchschaltet, so dass das zweite Wegeventil (WV2) durch einen in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft erzeugten Druckimpuls, der größer als der vorbestimmte zweite Schaltdruck (SD2) ist, schaltbar ist und dadurch das zweite Druckregelventil (DRV)2) in Richtung des ersten Schaltventils (9) bzw. der Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) durchgeschaltet wird, vorzugsweise, dass das zweite Wegeventil (WV2) federvorgespannt ist, wobei die zweite Leitungsverzweigung (LV2) zwischen dem zweiten Druckschaltventil (DSV2) und dem Steuerleitungsanschluss des zweiten Wegeventils (WV2) mit einer pneumatischen Selbsthaltungsfunktion ausgestattet ist, so dass das zweite Wegeventil (WV2) nach einem Durchschalten des zweiten Druckschaltventils (DSV2) geschaltet bleibt und dadurch die Sekundärkühlluft durch das zweite Druckregelventil (DRV2) in Richtung der Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) strömt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitungsverzweigung (LV2) leitungstechnisch parallel zur ersten Leitungsverzweigung (LV1) ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte zweite Schaltdruck (SD2) des zweiten Druckschaltventils (DSV2) auf einen Druckwert einstellbar ist, der größer als der für die Mehrstoff-Kühlung und insbesondere für die Zweistoff-Kühlung mit Wasser und Druckluft übliche Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft ist, und/oder dass der vorbestimmte zweite Schaltdruck (SD2) des zweiten Druckschaltventils (DSV2) auf einen geringeren Druckwert als im Vergleich zum vorbestimmten ersten Schaltdruck (SD1) des ersten Druckschaltventils (DSV1) einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) an oder unmittelbar vor einem Segment (3) der Strangführungseinrichtung angeordnet ist, wobei das erste Schaltventil (9) in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft zwischen einer Steuerluftspannplatte (7) und der Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) und das erste Absperrorgan (10) in der Kühlleitung (4) für Sekundärkühlwasser zwischen einer Wasserspannplatte (5) und der Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) angeordnet sind, vorzugsweise, dass alle Komponenten der ersten Schalteinrichtung (8) in einem kompakten Ventilblock (VB) integriert sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Segment (3) zumindest eine Spritzdüse (D) vorgesehen ist, die über Kühlleitungen (4) für Sekundärkühlwasser mit der Wasserspannplatte (5) und über Kühlleitungen (6) für Sekundärluft mit der Steuerluftspannplatte (7) verbindbar ist und mit der zumindest eine zweite Kühlzone (KII) definierbar ist, wobei der Spritzdüse (D) in der zweiten Kühlzone (KII) eine zweite Schalteinrichtung (12) vorgeschaltet ist, die in gleicher Weise wie die erste Schalteinrichtung (8) durch die der Spritzdüse (D) in der zweiten Kühlzone (KII) zugeführten Sekundärkühlluft ansteuerbar ist, vorzugsweise, dass die erste und zweite Kühlzone (KI; KII) über der Breite des Segments (3) angeordnet sind, vorzugsweise, dass die erste und zweite Schalteinrichtung (8, 12) gemeinsam in einem Ventilblock (VB) integriert sind, weiter vorzugsweise, dass die erste und zweite Schalteinrichtung (8, 12) in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft parallel geschaltet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Schaltdrücke (SD3, SD4) der zweiten Schalteinrichtung (12) (13) im Vergleich zu den Schaltdrücken (SD1, SD2) der ersten Schalteinrichtung (8) auf höhere Druckwerte einstellbar sind, so dass durch Erzeugen von entsprechenden Druckimpulsen in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft die Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) unabhängig von der Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüse (D) in der zweiten Kühlzone (KII) steuerbar ist, wobei die Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüse (D) in der zweiten Kühlzone (KII) erst dann gesteuert wird, nachdem zuvor die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) angesteuert worden ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Segment (3) eine Mehrzahl von Spritzdüsen (D) vorgesehen sind, die über Kühlleitungen mit der Wasserspannplatte (5) und mit der Steuerluftspannplatte (7) verbindbar sind und mit denen drei oder mehr Kühlzonen (KI; KII; Ki) definierbar sind, wobei den Spritzdüsen (D) in den jeweiligen Kühlzonen (KI; KII; Ki) jeweils eine Schalteinrichtung vorgeschaltet ist, die in gleicher Weise wie die erste bzw. zweite Schalteinrichtung durch die der jeweiligen Kühlzone zugeführten Sekundärkühlluft ansteuerbar ist, vorzugsweise, dass alle Kühlzonen über der Breite (B) des Segments (3) angeordnet sind, weiter vorzugsweise, dass die Schaltdrücke der Druckschaltventile der Schalteinrichtungen der einzelnen Kühlzonen auf jeweils unterschiedliche Druckwerte einstellbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Kühlzonen über der Breite (B) der Strangführungseinrichtung paarweise zusammengefasst sind, indem die vorbestimmten Schaltdrücke der jeweils zugehörigen Druckschaltventile auf jeweils gleiche Druckwerte eingestellt sind, so dass durch Erzeugen von entsprechenden Druckimpulsen in der Kühlleitung für Sekundärkühlluft die Kühlmedienzufuhr für die Spritzdüsen (D) in diesen Kühlzonen synchron steuerbar ist.
Verfahren zur Einstellung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft ein Druckimpuls erzeugt wird, um zumindest die erste Schalteinrichtung (8) geeignet anzusteuern, vorzugsweise, dass der Druckimpuls größer als der zweite Schaltdruck (SD2) gewählt wird, so dass das zweite Druckschaltventil (DSV2) in der zweiten Leitungsverzweigung (LV2) durchschaltet und dadurch der Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft auf den verminderten zweiten Druckwert (P2) eingestellt wird, weiter vorzugsweise, dass der Druckimpuls größer als der erste Schaltdruck gewählt wird, so dass das erste Druckschaltventil (DSV1) in der ersten Leitungsverzweigung (LV1) durchschaltet und dadurch die Kühlleitung für Sekundärkühlwasser geschlossen wird und der Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft auf den verminderten ersten Druckwert (P1) eingestellt wird.
Verfahren zur Steuerung einer Mehrstoff-Sekundärkühlung eines in einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage geführten Metallstrangs (2), bei dem durch zumindest eine Spritzdüse (D), die auf einem Segment (3) der Strangführungseinrichtung vorgesehen ist und die über Kühlleitungen (4) für Sekundärkühlwasser mit einer Wasserspannplatte (5) und über Kühlleitungen (6) für Sekundärkühlluft mit einer Steuerluftspannplatte (7) verbunden ist, zumindest die Kühlmedien Sekundärkühlwasser und Sekundärkühlluft gemeinsam auf den Metallstrang (2) ausgebracht werden, wobei mit der Spritzdüse (D) auf dem Segment (3) zumindest eine erste Kühlzone (KI) definierbar ist, wobei der Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) zumindest eine ansteuerbare erste Schalteinrichtung (8) vorgelagert ist, mit der eine Kühlmedienzufuhr an die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) durch die Kühlleitungen (4, 6) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (8) mit der der Spritzdüse (D) zugeführten Sekundärkühlluft angesteuert wird, indem die Sekundärkühlluft der ersten Schalteinrichtung (8) als Steuergröße zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft ein Druckimpuls erzeugt wird, um zumindest eine erste Schalteinrichtung (8) geeignet anzusteuern, vorzugsweise, dass der Druckimpuls größer als ein erster Schaltdruck (SD1) gewählt wird, so dass dadurch die Kühlleitung (4) für Sekundärkühlwasser durch die erste Schalteinrichtung (8) geschlossen wird und der Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft für die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) auf einen verminderten ersten Druckwert (P1) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft erzeugte Druckimpuls größer als ein zweiter Schaltdruck (SD2) gewählt wird, so dass dadurch bei weiterhin geöffneter Kühlleitung für Sekundärkühlwasser der Betriebsdruck für die Sekundärkühlluft für die Spritzdüse (D) in der ersten Kühlzone (KI) auf einen verminderten Druckwert eingestellt wird, vorzugsweise, dass der Druckwert für den zweiten Schaltdruck (SD2) kleiner als der Druckwert für den ersten Schaltdruck (SD1) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Spritzdüsen (D) auf dem Segment (3) der Strangführungseinrichtung vorgesehen sind, mit denen verschiedene Kühlzonen (KI; KII; Ki) über der Breite (B) des Segments (3) der Strangführungseinrichtung gebildet werden, wobei die Spritzdüsen (D) in den einzelnen Kühlzonen (KI; KII; Ki) durch jeweils unterschiedliche Schaltdrücke (SD1, SD2, SD3, SD4, SDi) angesteuert werden, vorzugsweise, dass den Spritzdüsen (D) in den einzelnen Kühlzonen (KI; KII; Ki) jeweils Schalteinrichtungen mit unterschiedlichen vorbestimmten Schaltdrücken (SDi) vorgeschaltet sind, wobei die Schaltdrücke pro Kühlzone einem vorbestimmten Druckbereich zugewiesen sind, so dass die Spritzdüsen (D) in den einzelnen Kühlzonen nacheinander ansteuerbar sind, indem ein Druckimpuls in der Kühlleitung für Sekundärkühlluft auf Schaltdrücke in Entsprechung der vorbestimmten Druckbereiche erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck in der Kühlleitung (6) für Sekundärkühlluft bis zur Steuerluftspannplatte (7) auf einem im Wesentlichen konstanten Druckwert gehalten wird.