EP2581150A1 - Casting wheel device with cryogenic cooling of the casting wheels - Google Patents

Casting wheel device with cryogenic cooling of the casting wheels Download PDF

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EP2581150A1
EP2581150A1 EP11184849.5A EP11184849A EP2581150A1 EP 2581150 A1 EP2581150 A1 EP 2581150A1 EP 11184849 A EP11184849 A EP 11184849A EP 2581150 A1 EP2581150 A1 EP 2581150A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
casting roll
cooling medium
casting
metal strand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11184849.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Dagner
Thomas Matschullat
Günther Winter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to KR1020147009473A priority patent/KR101945074B1/en
Priority to CN201280050281.0A priority patent/CN103874553B/en
Priority to US14/351,347 priority patent/US9457397B2/en
Priority to EP12740923.3A priority patent/EP2739416B1/en
Priority to PCT/EP2012/063451 priority patent/WO2013053506A1/en
Publication of EP2581150A1 publication Critical patent/EP2581150A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/068—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces
    • B22D11/0682—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces by cooling the casting wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould

Definitions

  • Such cast rollers are well known. Purely by way of example is on the EP 0 736 350 B1 , the EP 0 313 516 A1 and the US 2006/237 162 A1 directed.
  • the shaping of the metal strand subsequent to the casting can only influence the profile and flatness of the final product to a limited extent. For this reason, it is advantageous to impress the cast metal strand already in the casting process, a suitable thickness profile or a suitable thickness contour and thereby to avoid, among other things, a thickness wedge as possible.
  • the known fact that the cast strip thickness depends substantially on the heat flow via the casting roll surface and the contact time is utilized for influencing the cast profile in twin-roll belt casting machines. Both factors together determine how thick the relevant body can form the band shell. On the variation of these sizes on the casting roll width can thus be influenced to a considerable extent the thickness profile of the cast metal strand.
  • the contour of the casting roll and the setting (position and / or contact pressure) of the casting rolls themselves is influenced by the thermal expansion and thus by the local heat flow.
  • the heat flow across the casting roll surface is determined, on the one hand, by the heat transfer coefficient from the melt to the casting roll and, to an even greater extent, by the heat transfer coefficient from the solidified strand shell to the casting roll. Furthermore, the temperature difference between casting roll and strand shell or molten bath is crucial for the heat flow.
  • the temperature of the casting roll is usually set in the prior art by an internal cooling - possibly supplemented by an external cooling - set.
  • the contact time is determined by the rotational speed of the casting roll, the casting roll geometry and the casting level. For a smooth melt surface, the contact time is to a first approximation constant over the width of the cast strand. Thus, only the heat flow remains as a possible manipulated variable to influence the strand shell thickness and the roll geometry over the strand width.
  • the adding device for the corresponding gas may be arranged in the local vicinity of the triple point of the melt, roller and gas space in order to be able to introduce the gas in a targeted manner between the forming strand shell and the casting roll.
  • the space is very limited due to the arrangement of tundishes, melt distributors and sensors. This makes the construction and integration complex, in some cases even impossible.
  • the object of the present invention is to provide a G manuwalzvoriques, by means of which a reliable and reliable cooling of the casting roll can be achieved in a simple and efficient manner.
  • a casting rolling device of the type mentioned above in that the cooling medium is inert with respect to the molten metal, having a normal air pressure relative to standard boiling point below 20 ° C - in particular below -20 ° C has - and has an operating temperature which is at an operating boiling point or less, where the operating boiling point is related to an operating pressure, with which the cooling medium is applied.
  • the axis of rotation is oriented horizontally. Often, the metal strand is further removed down from the mold area. In this case, based on the axis of rotation and seen in the direction of rotation of the casting roll, an angle from a casting gap of the mold area to a application point, at which the liquid cooling medium is applied to the surface of the casting roll, preferably between 60 ° and 240 °, in particular between 90 ° and 180 °.
  • the coolant application devices may in particular be arranged below the casting roller in the cast rolling device according to the invention. It is therefore not necessary to arrange thedeschaufbring adopteden in the confined space above the G manapt.
  • a shielding device for thermal shielding of the metal strand against the coolant and / or for thermal shielding of theisseritz Stammbring adopteden against the metal strand is arranged.
  • the coolant lines are sheathed with a thermal insulation. This also achieves thermal protection from the ambient temperature. This protection is all the more important, the lower the boiling point of the cooling medium and the longer the transport of the cooling medium from a reservoir to theisserschetzbring Anlagenen takes.
  • gas separators are arranged in the coolant lines. This makes it possible to ensure that the cooling medium in the coolant lines in the region of the gas separators to thedeffenaufbring Roaden - in particular in the gas separators downstream valves - completely in liquid form and does not form gas bubbles.
  • controllable valves are also arranged in the coolant lines.
  • the valves are preferably designed as switching valves. With this configuration, a defined coolant flow is adjustable in a particularly simple manner.
  • thedeffenaufbring spuren are arranged distributed over the width of the casting roll.
  • the coolant application devices can in particular be controlled individually or in groups.
  • a distance of thedeffenaufbring overlookeden from the casting roll and / or an orientation of thedeffenaufbring noticeden is adjustable relative to the casting roll. Also by this procedure, the cooling capacity can be adjusted. In particular, it is possible for the distance and / or the orientation of the coolant application devices to be adjustable by means of a control device during ongoing operation of the cast rolling device.
  • the G manuwalzvoriques comprises at least one sensor by means of which an Imonyschaft the casting roll or an Imonyschaft the metal strand is detected that the Imonyschaft a control device of the cooling device is supplied and that the control device in dependence on the her supplied Imonyschaft and a corresponding target property automatically determines a driving state of the cooling device and controls the cooling device accordingly.
  • the cooling medium may in particular be liquid nitrogen, a liquid noble gas - in particular argon - or an organic refrigerant.
  • a casting rolling apparatus has a mold area 1.
  • the mold region 1 is bounded on one side by a first casting roll 2.
  • the first casting roll 2 rotates during operation of the casting rolling device about a first axis of rotation 3.
  • a second casting roll 2 ' is present, whose axis of rotation 3' runs parallel to the first axis of rotation 3 of the first casting roll 2.
  • the second casting roll 2 ' rotates in operation in opposite directions to the first casting roll 2.
  • a molten metal 4 is poured.
  • the molten metal 4 solidifies at the edges - in particular on the lateral surfaces of the casting rolls 2, 2 '.
  • the casting rolls 2, 2 ' rotate from above into the mold region 1.
  • the metal strand 4 'produced by solidification of the molten metal 4 is removed from the mold region 1.
  • the metal can be determined as needed. For example, it may be steel, aluminum, copper, brass, magnesium, etc.
  • the casting rolls 2, 2 'must be cooled.
  • the cooling is often effected by coolant lines which run in the interior of the casting rolls 2, 2 '(internal cooling).
  • the coolant used for this internal cooling is usually water.
  • the internal cooling is in the context of the present invention of minor importance and therefore not shown in the FIG.
  • the Gellowalzvorraum - optionally for each casting roll 2, 2 '- a cooling device 5, 5'.
  • the liquid cooling medium 7 is applied from the outside to the surface of the respective casting roll 2, 2'.
  • Thedestoffetzbring Spuren 6, 6 ' may be formed as needed. In particular, they can be designed as conventional spray nozzles, for example as flat jet nozzles, as cone nozzles or as point nozzles.
  • the cooling medium 7 is thedeffenaufbring Rheinen 6, 6 'via corresponding coolant lines 8, 8' from a reservoir 7 "supplied (see also FIG. 2 ).
  • a pump 7 ' may be present, but is not mandatory.
  • suitable cooling media 7 are liquid nitrogen, a liquid noble gas (for example argon) and organic refrigerants. Also mixtures of such substances can be used.
  • nitrogen has a standard boiling point of -195.8 ° C.
  • the operating temperature may be -190 ° C at an operating pressure p of about 20 bar.
  • Argon has a standard boiling point of -188.8 ° C. Its operating temperature may be, for example, at -180 ° C, at an operating pressure p of about 20 bar.
  • Suitable organic refrigerants are in particular fluorinated hydrocarbons. A typical example is the refrigerant R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane). This refrigerant has a standard boiling point of -26 ° C. Its operating temperature is preferably below -30 ° C, but above -100 ° C, preferably above -80 ° C.
  • FIG. 2 - and also according to FIG. 1 - Is the first axis of rotation 3 horizontally oriented.
  • the second axis of rotation 3 ' is usually at the same height as the first axis of rotation 3, so that the two axes of rotation 3, 3' lie in a common horizontal plane. In this level, there is the smallest distance between the two casting rolls 2, 2 'from each other (casting gap 9).
  • the metal strand 4 ' is according to FIG. 2 continue to drain down from the mold area 1.
  • the place of application is the place where the cooling medium 7 is applied to the surface of the first casting roll 2.
  • An angle ⁇ which is based on the first axis of rotation 3, starting from the casting gap 9, measured in the direction of rotation of the first casting roll 2 and extends to the application location, may for example be between 60 ° C and 240 ° C. As a rule, the angle ⁇ is between 90 ° C and 180 ° C.
  • the coolant applicators 6 for the first casting roll 2 may be adjacent or as shown in FIG FIG. 2 represented and preferred according to the invention - be arranged under the first casting roll 2.
  • the area "under" the first casting roll 2 extends horizontally over the entire diameter of the first casting roll 2.
  • the coolant applying means 6 for the first casting roll 2 are at least 25% of the diameter of the first casting roll 2 from the vertically extending metal strand 4 ' spaced.
  • the coolant application devices 6 can be arranged in a region of the casting rolling device that is not otherwise installed and adjusted. It is therefore possible, as shown by FIG. 2 between the metal strand 4 'and thehariffenetzbring Skarter 6 for the first casting roll 2, a shield device 10 - for example, a shield plate - to order.
  • a shield device 10 for example, a shield plate - to order.
  • the metal strand 4 ' can be shielded against evaporating, but still relatively cold, cooling medium 7, which could otherwise reach the hot metal strand 4.
  • the coolant application devices 6 for the first casting roll 2 and the corresponding coolant lines 8 can be shielded against the radiant heat of the still hot metal strand 4 '.
  • the shielding device 10 can in turn be cooled, for example by means of an internal water cooling.
  • FIG. 3 shows some other possible embodiments of the present invention. The embodiments can be implemented independently of each other.
  • gas separators 12 are arranged in the coolant lines 8 (or at least one gas separator is arranged).
  • the gas separators 12 are preferably arranged shortly before valves 13, which are arranged in the coolant lines 8.
  • the valves 13 may be formed as proportional valves. Preferably, however, the valves 13 are designed as switching valves, which are thus depending on the switching state either (fully) open or (fully) closed, see FIG. 4 , The valves 13 are preferably controlled by a control device 14, even during ongoing operation of the G manwalzvorraum.
  • the time applied to the first casting roll 2 amount of cooling medium 7 can be adjusted, for example, that - like a pulse width modulation - the valves 13 are indeed controlled with a fixed clock cycle time T, within the Clock cycle time T, however, an opening proportion T 'is set.
  • FIG. 4 in the left-hand area for example, a control state of the valves 13, in which a relatively small amount of cooling medium 7 is applied to the first casting roll 2, while FIG. 4 in the right part shows a driving state of the valves 13, in which a relatively large amount of cooling medium 7 is applied to the first casting roll 2.
  • FIG. 3 shows a distance a of the coolant application devices 6 from the first casting roller 2 is adjustable. This is in FIG. 3 indicated by a corresponding double arrow A. Alternatively or additionally, an orientation the coolant applicator 6 relative to the first casting roll 2 be adjustable. This is in FIG. 3 indicated by a corresponding double arrow B.
  • the distance a and / or the orientation of the coolant application devices 6 can also be adjustable by means of the control device 14-preferably also during ongoing operation of the cast rolling device.
  • a plurality of coolant application devices 6 are generally present, which are distributed over the width of the first casting roll 2.
  • FIG. 5 six suchdeschetzbring Anlagenen 6 shown. The number can be larger or smaller as needed.
  • coolant application devices 6 are controlled jointly. In this case, only a single valve 13 is required for thedeffenaufbring Roaden 6.
  • the coolant application devices 6 are individually - see FIG. 5 the two left and two right coolant application 6 - driven.
  • a plurality of coolant application devices 6 each - see FIG. 5 the two middledestoffetzbring Skeller 6 - be summarized into a group that is controlled as a group always uniform (but independent of other groups). In this case it is sufficient if in each case a common valve 13 is present per group of coolant application devices 6.
  • the cooling according to the invention of the first casting roll 2 can be regulated in particular.
  • an armature of the first casting roll 2 can be detected by means of the sensor 15.
  • suitable IGBen are the temperature (possibly as a function of the location seen in the width direction) and the crown of the first casting roll 2.
  • an armature of the metal strand 4 ' can be detected by means of the sensor 15.
  • the detected altitude is supplied to the control device 14.
  • the control device 14 automatically determines a drive state of the cooling device 5 (for example a control pattern for the valves 13, for the orientation of the coolant application devices 6 and / or the distances a of the coolant application devices 6) as a function of the altitude applied thereto and a corresponding target property and controls the cooling device 5 accordingly.
  • the second casting roll 2 'and its cooling can be configured in an analogous manner.
  • the present invention has many advantages.
  • a high cooling capacity can be achieved.
  • the cooling medium 7 is inert, it may further be used to form an inert atmosphere within the casting roll apparatus. Due to the fact that the cooling medium 7 'completely evaporates before the casting rolls 2, 2' again come into contact with the hot molten metal 4, further no stripping, suction or other removal means for the cooling medium 7 are required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

The cast rolling device comprises a mold region that is bounded on a side of a casting roll (2, 2') rotating about a rotational axis (3, 3'), and a cooling device (5, 5'), by which a liquid cooling medium (7) on a surface of the casting roll is applied by a number of coolant creation facilities, where: a metal melt is molded into the mold region; a metal strand produced by solidifying the metal melt is exhausted from the mold region; and the cooling medium is supplied to the coolant creation facilities through coolant lines (8, 8'). The cooling medium is inserted with the metal melt. The cast rolling device comprises a mold region that is bounded on a side of a casting roll (2, 2') rotating about a rotational axis (3, 3'), and a cooling device (5, 5'), by which a liquid cooling medium (7) on a surface of the casting roll is applied by a number of coolant creation facilities, where: a metal melt is molded into the mold region; a metal strand produced by solidifying the metal melt is exhausted from the mold region; and the cooling medium is supplied to the coolant creation facilities through coolant lines (8, 8'). The cooling medium is inserted with respect to the metal melt, and has a standard boiling point of 20[deg] C based on normal air pressure and an operation temperature, which lies below an operation boiling point based on an operating pressure and is pressurized with the cooling medium. The rotational axis is oriented horizontally. The metal strand is exhausted downward from the mold region. An angle of a casting gap of the mold region is 90-180[deg] . The liquid cooling medium is applied on the surface of the casting roll. The coolant creation facilities are arranged below the casting roll. A screening device for thermal shielding of the metal strand against the coolant and/or thermal shielding of the coolant creation facilities against the metal strand is arranged between the metal strand and the coolant creation facilities. The coolant lines are covered with a thermal isolation. Gas separators are arranged in the coolant lines. Controllable valves are arranged in the coolant lines and designed as switching valves. The coolant creation facilities are evenly distributed/arranged over a breadth of the casting roll and controlled individually or in groups. A spacing of the coolant creation facilities of the casting roll and/or an orientation of the coolant creation facilities is more adjustable relative to the casting roll. The spacing and/or the orientation of the coolant creation facilities is more adjustable by a control device during operation of the cast rolling device. The cast rolling device further comprises a sensor, by which an actual characteristic of the casting roll or an actual characteristic of the metal strand is detected. The control device automatically determines a driving state of the cooling device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießwalzvorrichtung,

  • wobei die Gießwalzvorrichtung einen Kokillenbereich aufweist, der an mindestens einer Seite von einer um eine Rotationsachse rotierenden Gießwalze begrenzt ist,
  • wobei in den Kokillenbereich eine Metallschmelze gegossen wird und aus dem Kokillenbereich ein durch Erstarren der Metallschmelze erzeugter Metallstrang abgeführt wird,
  • wobei die Gießwalzvorrichtung eine Kühleinrichtung aufweist, über die mittels einer Anzahl an Kühlmittelaufbringeinrichtungen ein flüssiges Kühlmedium auf die Oberfläche der Gießwalze aufgebracht wird,
  • wobei das Kühlmedium den Kühlmittelaufbringeinrichtungen über Kühlmittelleitungen zugeführt wird.
The present invention relates to a casting rolling apparatus,
  • the casting-rolling apparatus having a mold area bounded on at least one side by a casting roll rotating about a rotation axis,
  • wherein a molten metal is poured into the mold area and a metal strand generated by solidification of the molten metal is removed from the mold area,
  • wherein the cast roll apparatus has a cooling device, via which a liquid cooling medium is applied to the surface of the casting roll by means of a number of coolant application devices,
  • wherein the cooling medium is supplied to the Kühlmittelaufbringeinrichtungen via coolant lines.

Derartige Gießwalzvorrichtungen sind allgemein bekannt. Rein beispielhaft wird auf die EP 0 736 350 B1 , die EP 0 313 516 A1 und die US 2006/237 162 A1 verwiesen.Such cast rollers are well known. Purely by way of example is on the EP 0 736 350 B1 , the EP 0 313 516 A1 and the US 2006/237 162 A1 directed.

Beim endabmessungsnahen Gießen von Metallen mit einer horizontalen oder vertikalen Ein- oder Zweiwalzengießmaschine oder einer Bandgießanlage mit Gießdicken unter 15 mm ist bei der an das Gießen anschließenden Verformung des Metallstranges die Beeinflussung von Profil und Planheit des Endproduktes nur noch in eingeschränktem Umfang möglich. Aus diesem Grund ist es von Vorteil, dem gegossenen Metallstrang bereits im Gießprozess ein geeignetes Dickenprofil bzw. eine geeignete Dickenkontur einzuprägen und hierbei unter anderem einen Dickenkeil möglichst zu vermeiden.When casting metals close to the final dimensions with a horizontal or vertical one or two-roll casting machine or a strip casting plant with casting thicknesses of less than 15 mm, the shaping of the metal strand subsequent to the casting can only influence the profile and flatness of the final product to a limited extent. For this reason, it is advantageous to impress the cast metal strand already in the casting process, a suitable thickness profile or a suitable thickness contour and thereby to avoid, among other things, a thickness wedge as possible.

Für die Beeinflussung des gegossenen Profils bei Zweirollenbandgießmaschinen wird unter anderem die bekannte Tatsache ausgenutzt, dass die gegossene Banddicke wesentlich vom Wärmestrom über die Gießwalzenoberfläche und die Kontaktzeit abhängt. Beide Faktoren bestimmen zusammen, wie dick sich an der betreffenden Stelle die Bandschale ausbilden kann. Über die Variation dieser Größen über die Gießwalzenbreite kann damit in erheblichem Umfang das Dickenprofil des gegossenen Metallstranges beeinflusst werden.Among other things, the known fact that the cast strip thickness depends substantially on the heat flow via the casting roll surface and the contact time is utilized for influencing the cast profile in twin-roll belt casting machines. Both factors together determine how thick the relevant body can form the band shell. On the variation of these sizes on the casting roll width can thus be influenced to a considerable extent the thickness profile of the cast metal strand.

Einen weiteren Einfluss auf das Dickenprofil des Bandes haben die Kontur der Gießwalze und die Anstellung (Position und/oder Anpressdruck) der Gießwalzen selbst. Die Kontur der Gießwalze im Gießspalt wird durch die thermische Ausdehnung und damit wiederum vom lokalen Wärmefluss beeinflusst.Another influence on the thickness profile of the strip is the contour of the casting roll and the setting (position and / or contact pressure) of the casting rolls themselves. The contour of the casting roll in the casting gap is influenced by the thermal expansion and thus by the local heat flow.

Der Wärmefluss über die Gießwalzenoberfläche ist zum einen durch den Wärmeübergangskoeffizienten von der Schmelze zur Gießwalze und in noch stärkerem Ausmaß durch den Wärmeübergangskoeffizienten von der erstarrten Strangschale zur Gießwalze bestimmt. Weiterhin ist die Temperaturdifferenz zwischen Gießwalze und Strangschale bzw. Schmelzbad entscheidend für den Wärmefluss.The heat flow across the casting roll surface is determined, on the one hand, by the heat transfer coefficient from the melt to the casting roll and, to an even greater extent, by the heat transfer coefficient from the solidified strand shell to the casting roll. Furthermore, the temperature difference between casting roll and strand shell or molten bath is crucial for the heat flow.

Die Temperatur der Gießwalze wird im Stand der Technik üblicherweise durch eine Innenkühlung - ggf. ergänzt durch eine Außenkühlung - eingestellt. Die Kontaktzeit ist durch die Rotationsgeschwindigkeit der Gießwalze, die Gießwalzengeometrie und den Gießspiegel bestimmt. Bei ruhiger Schmelzbadoberfläche ist die Kontaktzeit in erster Näherung konstant über die Breite des gegossenen Stranges. Somit verbleibt nur der Wärmestrom als mögliche Stellgröße, um die Strangschalendicke und die Walzengeometrie über die Strangbreite zu beeinflussen.The temperature of the casting roll is usually set in the prior art by an internal cooling - possibly supplemented by an external cooling - set. The contact time is determined by the rotational speed of the casting roll, the casting roll geometry and the casting level. For a smooth melt surface, the contact time is to a first approximation constant over the width of the cast strand. Thus, only the heat flow remains as a possible manipulated variable to influence the strand shell thickness and the roll geometry over the strand width.

Es ist bereits bekannt, den Wärmestrom über die Strangbreite dadurch zu variieren, dass der Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem flüssigen Metall bzw. der Strangschale und der Gießwalze beeinflusst wird. Beispielsweise kann segmentweise die Zugabe eines Gases mit hoher Wärmeleitfähigkeit erfolgen. Auch können Gasgemische wie Argon oder Stickstoff verwendet werden, von dem Bestandteile mit der Bandschale chemisch reagieren. In derartigen Fällen muss die Zugabevorrichtung für das entsprechende Gas in örtlicher Nähe des Tripelpunktes von Schmelze, Walze und Gasraum angeordnet sein, um das Gas gezielt zwischen die sich bildende Strangschale und die Gießwalze einbringen zu können. In diesem Bereich der Gießwalzanlage ist der Platz aufgrund der Anordnung von Zwischenpfannen, Schmelzverteilern und Sensoren jedoch sehr limtiert. Dadurch werden die Konstruktion und Integration aufwändig, in machen Fällen sogar unmöglich.It is already known to vary the heat flow over the strand width by influencing the heat transfer coefficient between the liquid metal or the strand shell and the casting roll. For example, the addition of a gas with high thermal conductivity can be carried out in segments. It is also possible to use gas mixtures, such as argon or nitrogen, from which components react chemically with the ribbon shell. In such cases, the adding device for the corresponding gas may be arranged in the local vicinity of the triple point of the melt, roller and gas space in order to be able to introduce the gas in a targeted manner between the forming strand shell and the casting roll. In this area of the casting rolling mill, however, the space is very limited due to the arrangement of tundishes, melt distributors and sensors. This makes the construction and integration complex, in some cases even impossible.

Es ist weiterhin bekannt, die Temperatur der Gießwalze segmentiert durch eine zusätzliche, von außen auf die Gießwalze aufgebrachte Kühlflüssigkeit zu beeinflussen. Wenn hierbei Wasser verwendet werden soll, muss jedoch darauf geachtet werden, dass kein Wasser oder Wasserdampf in Kontakt mit der Schmelze kommt. Denn insbesondere kann es - je nach verwendetem Metall - zu Qualitätsproblemen oder sogar zu ernsten Störfällen (beispielsweise der Wasserstoffbildung mit damit einhergehender Explosionsgefahr bei Nichteisenmetallen) kommen. In derartigen Fällen werden daher großvolumige Absaug- und Rückgewinnungseinrichtungen benötigt.It is also known to influence the temperature of the casting roll segmented by an additional, applied externally to the casting roll cooling liquid. However, if water is to be used, care must be taken that no water or steam comes in contact with the melt. In particular, depending on the metal used, it can lead to quality problems or even to serious incidents (for example, the formation of hydrogen with the associated risk of explosion in non-ferrous metals). In such cases, therefore, large-volume extraction and recovery facilities are needed.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gießwalzvorrichtung zu schaffen, mittels derer auf einfache und effiziente Weise eine betriebssichere Kühlung der Gießwalze erreicht werden kann.The object of the present invention is to provide a Gießwalzvorrichtung, by means of which a reliable and reliable cooling of the casting roll can be achieved in a simple and efficient manner.

Die Aufgabe wird durch eine Gießwalzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gießwalzvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.The object is achieved by a Gießwalzvorrichtung with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the Gießwalzvorrichtung invention are the subject of the dependent claims 2 to 12.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Gießwalzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch auszugestalten, dass das Kühlmedium bezüglich der Metallschmelze inert ist, einen auf normalen Luftdruck bezogenen Standard-Siedepunkt unterhalb von 20°C aufweist - insbesondere unterhalb von -20°C aufweist - und eine Betriebstemperatur aufweist, die bei einem Betriebs-Siedepunkt oder darunter liegt, wobei der Betriebs-Siedepunkt auf einen Betriebsdruck bezogen ist, mit dem das Kühlmedium beaufschlagt ist.According to the invention, a casting rolling device of the type mentioned above in that the cooling medium is inert with respect to the molten metal, having a normal air pressure relative to standard boiling point below 20 ° C - in particular below -20 ° C has - and has an operating temperature which is at an operating boiling point or less, where the operating boiling point is related to an operating pressure, with which the cooling medium is applied.

In der Regel ist die Rotationsachse horizontal orientiert. Oftmals wird weiterhin der Metallstrang nach unten aus dem Kokillenbereich abgeführt. In diesem Fall liegt, bezogen auf die Rotationsachse und in Rotationsrichtung der Gießwalze gesehen, ein Winkel von einem Gießspalt des Kokillenbereichs zu einem Aufbringort, an dem das flüssige Kühlmedium auf die Oberfläche der Gießwalze aufgebracht wird, vorzugsweise zwischen 60° und 240°, insbesondere zwischen 90° und 180°.As a rule, the axis of rotation is oriented horizontally. Often, the metal strand is further removed down from the mold area. In this case, based on the axis of rotation and seen in the direction of rotation of the casting roll, an angle from a casting gap of the mold area to a application point, at which the liquid cooling medium is applied to the surface of the casting roll, preferably between 60 ° and 240 °, in particular between 90 ° and 180 °.

Die Kühlmittelaufbringeinrichtungen können bei der erfindungsgemäßen Gießwalzvorrichtung insbesondere unterhalb der Gießwalze angeordnet sein. Es ist daher nicht erforderlich, die Kühlmittelaufbringeinrichtungen in dem beengten Raum oberhalb des Gießspiegels anzuordnen.The coolant application devices may in particular be arranged below the casting roller in the cast rolling device according to the invention. It is therefore not necessary to arrange the Kühlmittelaufbringeinrichtungen in the confined space above the Gießspiegel.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Metallstrang und den Kühlmittelaufbringeinrichtungen eine Schirmeinrichtung zum thermischen Abschirmen des Metallstrangs gegen das Kühlmittel und/oder zum thermischen Abschirmen der Kühlmittelaufbringeinrichtungen gegen den Metallstrang angeordnet.In a particularly preferred embodiment of the present invention, between the metal strand and the Kühlmittelaufbringeinrichtungen a shielding device for thermal shielding of the metal strand against the coolant and / or for thermal shielding of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen against the metal strand is arranged.

Vorzugsweise sind die Kühlmittelleitungen mit einer Thermoisolierung ummantelt. Dadurch wird auch ein thermischer Schutz vor der Umgebungstemperatur erreicht. Dieser Schutz ist umso wichtiger, je tiefer der Siedepunkt des Kühlmediums liegt und je länger der Transport des Kühlmediums von einem Vorratsbehälter bis zu den Kühlmittelaufbringeinrichtungen dauert.Preferably, the coolant lines are sheathed with a thermal insulation. This also achieves thermal protection from the ambient temperature. This protection is all the more important, the lower the boiling point of the cooling medium and the longer the transport of the cooling medium from a reservoir to the Kühlmittelaufbringeinrichtungen takes.

Vorzugsweise sind in den Kühlmittelleitungen Gasabscheider angeordnet. Dadurch ist es möglich, zu gewährleisten, dass das Kühlmedium in den Kühlmittelleitungen im Bereich von den Gasabscheidern zu den Kühlmittelaufbringeinrichtungen - insbesondere in den Gasabscheidern nachgeordneten Ventilen - vollständig in flüssiger Form vorliegt und keine Gasblasen bildet.Preferably, gas separators are arranged in the coolant lines. This makes it possible to ensure that the cooling medium in the coolant lines in the region of the gas separators to the Kühlmittelaufbringeinrichtungen - in particular in the gas separators downstream valves - completely in liquid form and does not form gas bubbles.

Vorzugsweise sind in den Kühlmittelleitungen weiterhin steuerbare Ventile angeordnet. Die Ventile sind vorzugsweise als Schaltventile ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung ist ein definierter Kühlmittelstrom auf besonders einfache Weise einstellbar.Preferably, controllable valves are also arranged in the coolant lines. The valves are preferably designed as switching valves. With this configuration, a defined coolant flow is adjustable in a particularly simple manner.

Es ist möglich, dass die Kühlmittelaufbringeinrichtungen über die Breite der Gießwalze gesehen verteilt angeordnet sind. In diesem Fall können die Kühlmittelaufbringeinrichtungen insbesondere einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sein. Durch diese Ausgestaltung ist insbesondere auf einfache Weise ein Einstellen eines definierten Gießprofils möglich.It is possible that the Kühlmittelaufbringeinrichtungen are arranged distributed over the width of the casting roll. In this case, the coolant application devices can in particular be controlled individually or in groups. By this configuration, in particular a simple way of setting a defined casting profile is possible.

Es ist möglich, dass ein Abstand der Kühlmittelaufbringeinrichtungen von der Gießwalze und/oder eine Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen relativ zur Gießwalze einstellbar ist. Auch durch diese Vorgehensweise kann die Kühlleistung eingestellt werden. Insbesondere ist es möglich, dass der Abstand und/oder die Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen mittels einer Steuereinrichtung im laufenden Betrieb der Gießwalzvorrichtung einstellbar sind.It is possible that a distance of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen from the casting roll and / or an orientation of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen is adjustable relative to the casting roll. Also by this procedure, the cooling capacity can be adjusted. In particular, it is possible for the distance and / or the orientation of the coolant application devices to be adjustable by means of a control device during ongoing operation of the cast rolling device.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Gießwalzvorrichtung mindestens einen Sensor aufweist, mittels dessen eine Isteigenschaft der Gießwalze oder eine Isteigenschaft des Metallstrangs erfasst wird, dass die Isteigenschaft einer Steuereinrichtung der Kühleinrichtung zugeführt wird und dass die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der ihr zugeführten Isteigenschaft und einer korrespondierenden Solleigenschaft selbsttätig einen Ansteuerzustand der Kühleinrichtung ermittelt und die Kühleinrichtung entsprechend ansteuert. Durch diese Ausgestaltung ist auf einfache Weise eine geschlossene Regelschleife realisierbar.In a particularly preferred embodiment of the present invention, it is provided that the Gießwalzvorrichtung comprises at least one sensor by means of which an Isteigenschaft the casting roll or an Isteigenschaft the metal strand is detected that the Isteigenschaft a control device of the cooling device is supplied and that the control device in dependence on the her supplied Isteigenschaft and a corresponding target property automatically determines a driving state of the cooling device and controls the cooling device accordingly. With this configuration, a closed control loop can be realized in a simple manner.

Das Kühlmedium kann insbesondere flüssiger Stickstoff, ein flüssiges Edelgas - insbesondere Argon - oder ein organisches Kältemittel sein.The cooling medium may in particular be liquid nitrogen, a liquid noble gas - in particular argon - or an organic refrigerant.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1
eine Gießwalzvorrichtung,
FIG 2
einen Teil der Gießwalzvorrichtung von FIG 1,
FIG 3
eine Kühleinrichtung,
FIG 4
ein Zeitdiagramm und
FIG 5
eine Gießwalze mit Kühlmittelaufbringeinrichtungen.
The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation:
FIG. 1
a casting rolling device,
FIG. 2
a part of the casting rolling device of FIG. 1 .
FIG. 3
a cooling device,
FIG. 4
a time chart and
FIG. 5
a casting roll with coolant applicators.

Gemäß FIG 1 weist eine Gießwalzvorrichtung einen Kokillenbereich 1 auf. Der Kokillenbereich 1 ist an einer Seite von einer ersten Gießwalze 2 begrenzt. Die erste Gießwalze 2 rotiert im Betrieb der Gießwalzvorrichtung um eine erste Rotationsachse 3. Gemäß FIG 1 ist weiterhin eine zweite Gießwalze 2' vorhanden, deren Rotationsachse 3' zur ersten Rotationsachse 3 der ersten Gießwalze 2 parallel verläuft. Die zweite Gießwalze 2' rotiert im Betrieb gegenläufig zur ersten Gießwalze 2.According to FIG. 1 For example, a casting rolling apparatus has a mold area 1. The mold region 1 is bounded on one side by a first casting roll 2. The first casting roll 2 rotates during operation of the casting rolling device about a first axis of rotation 3. According to FIG. 1 Furthermore, a second casting roll 2 'is present, whose axis of rotation 3' runs parallel to the first axis of rotation 3 of the first casting roll 2. The second casting roll 2 'rotates in operation in opposite directions to the first casting roll 2.

In den Kokillenbereich 1 wird eine Metallschmelze 4 gegossen. Die Metallschmelze 4 erstarrt an den Rändern - insbesondere an den Mantelflächen der Gießwalzen 2, 2'. Die Gießwalzen 2, 2' rotieren von oben in den Kokillenbereich 1 hinein. Dadurch wird der durch Erstarren der Metallschmelze 4 erzeugte Metallstrang 4' aus dem Kokillenbereich 1 abgeführt. Das Metall kann nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise kann es sich um Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing, Magnesium usw. handeln.In the mold region 1, a molten metal 4 is poured. The molten metal 4 solidifies at the edges - in particular on the lateral surfaces of the casting rolls 2, 2 '. The casting rolls 2, 2 'rotate from above into the mold region 1. As a result, the metal strand 4 'produced by solidification of the molten metal 4 is removed from the mold region 1. The metal can be determined as needed. For example, it may be steel, aluminum, copper, brass, magnesium, etc.

Die Gießwalzen 2, 2' müssen gekühlt werden. Die Kühlung wird oftmals durch Kühlmittelleitungen bewirkt, die im Inneren der Gießwalzen 2, 2' verlaufen (innere Kühlung). Als Kühlmittel für diese innere Kühlung wird meist Wasser verwendet. Die innere Kühlung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung und daher in den FIG nicht dargestellt.The casting rolls 2, 2 'must be cooled. The cooling is often effected by coolant lines which run in the interior of the casting rolls 2, 2 '(internal cooling). The coolant used for this internal cooling is usually water. The internal cooling is in the context of the present invention of minor importance and therefore not shown in the FIG.

Alternativ oder zusätzlich zur Innenkühlung der Gießwalzen 2, 2' ist es möglich, die Gießwalzen 2, 2' von außen mit einem flüssigen Kühlmedium 7 zu beaufschlagen. In diesem Fall weist die Gießwalzvorrichtung - ggf. für jede Gießwalze 2, 2' - eine Kühleinrichtung 5, 5' auf. Die Kühleinrichtungen 5, 5' weisen jeweils eine Anzahl von Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6' (jeweils mindestens eine) auf. Mittels der Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6' wird das flüssige Kühlmedium 7 von außen auf die Oberfläche der jeweiligen Gießwalze 2, 2' aufgebracht.Alternatively or in addition to the internal cooling of the casting rolls 2, 2 ', it is possible to apply a liquid cooling medium 7 to the casting rolls 2, 2' from the outside. In this case, the Gießwalzvorrichtung - optionally for each casting roll 2, 2 '- a cooling device 5, 5'. The cooling devices 5, 5 'each have a number of coolant application devices 6, 6' (in each case at least one). By means of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6 ', the liquid cooling medium 7 is applied from the outside to the surface of the respective casting roll 2, 2'.

Die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6' können nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können sie als übliche Spritzdüsen ausgebildet sein, beispielsweise als Flachstrahldüsen, als Kegeldüsen oder als Punktdüsen. Das Kühlmedium 7 wird den Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6' über entsprechende Kühlmittelleitungen 8, 8' aus einem Vorratsbehälter 7" zugeführt (siehe auch FIG 2). Eine Pumpe 7' kann vorhanden sein, ist aber nicht zwingend erforderlich.The Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6 'may be formed as needed. In particular, they can be designed as conventional spray nozzles, for example as flat jet nozzles, as cone nozzles or as point nozzles. The cooling medium 7 is the Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6, 6 'via corresponding coolant lines 8, 8' from a reservoir 7 "supplied (see also FIG. 2 ). A pump 7 'may be present, but is not mandatory.

Das Kühlmedium 7 steht in den Kühlmittelleitungen 8, 8' und/oder im Vorratsbehälter 7" unter einem Betriebsdruck p. Der Betriebsdruck p kann gleich dem Luftdruck sein. Alternativ kann der Betriebsdruck p größer als der Luftdruck sein, beispielsweise bis zu 50 bar betragen. In der Regel liegt er zwischen 10 bar und 30 bar. Das Kühlmedium 7 ist derart gewählt, dass es folgende Eigenschaften aufweist:

  • Es ist bezüglich der Metallschmelze 4 (und auch des Metallstrangs 4') inert.
  • Es weist unter normalem Luftdruck einen Siedepunkt (= Standard-Siedepunkt) auf, der in jedem Fall unterhalb von 20°C liegt und vorzugsweise sogar unterhalb von -20°C liegt.
  • Es weist eine Betriebstemperatur auf, die bei einem Betriebs-Siedepunkts des Kühlmediums 7 oder darunter liegt. Der Betriebs-Siedepunkt ist auf den Betriebsdruck p bezogen, unter dem das Kühlmedium 7 steht.
The cooling medium 7 is located in the coolant lines 8, 8 'and / or in the reservoir 7 "under an operating pressure p., The operating pressure p may be equal to the air pressure Alternatively, the operating pressure p may be greater than the air pressure, for example up to 50 bar. As a rule, it is between 10 bar and 30 bar The cooling medium 7 is chosen such that it has the following properties:
  • It is inert with respect to the molten metal 4 (and also the metal strand 4 ').
  • Under normal atmospheric pressure, it has a boiling point (= standard boiling point), which in any case is below 20 ° C. and preferably even below -20 ° C.
  • It has an operating temperature that is 7 or less at an operating boiling point of the cooling medium. The operating boiling point is related to the operating pressure p, under which the cooling medium 7 is.

Beispiele geeigneter Kühlmedien 7 sind flüssiger Stickstoff, ein flüssiges Edelgas (beispielsweise Argon) und organische Kältemittel. Auch Mischungen derartiger Stoffe können verwendet werden. Beispielsweise weist Stickstoff einen Standard-Siedepunkt von -195,8°C auf. Die Betriebstemperatur kann beispielsweise - bei einem Betriebsdruck p von ca. 20 bar - bei -190°C liegen. Argon weist einen Standard-Siedepunkt von - 185,8°C auf. Seine Betriebstemperatur kann beispielsweise - bei einem Betriebsdruck p von ca. 20 bar - bei -180°C liegen. Als organische Kältemittel kommen insbesondere fluorierte Kohlenwasserstoffe in Frage. Ein typisches Beispiel ist das Kältemittel R134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan). Dieses Kältemittel weist einen Standard-Siedepunkt von -26°C auf. Seine Betriebstemperatur liegt vorzugsweise unter -30°C, jedoch oberhalb von -100°C, vorzugsweise oberhalb von -80°C.Examples of suitable cooling media 7 are liquid nitrogen, a liquid noble gas (for example argon) and organic refrigerants. Also mixtures of such substances can be used. For example, nitrogen has a standard boiling point of -195.8 ° C. For example, the operating temperature may be -190 ° C at an operating pressure p of about 20 bar. Argon has a standard boiling point of -188.8 ° C. Its operating temperature may be, for example, at -180 ° C, at an operating pressure p of about 20 bar. Suitable organic refrigerants are in particular fluorinated hydrocarbons. A typical example is the refrigerant R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane). This refrigerant has a standard boiling point of -26 ° C. Its operating temperature is preferably below -30 ° C, but above -100 ° C, preferably above -80 ° C.

Gemäß FIG 2 - und auch gemäß FIG 1 - ist die erste Rotationsachse 3 horizontal orientiert. Die zweite Rotationsachse 3' befindet sich in der Regel auf der gleichen Höhe wie die erste Rotationsachse 3, so dass die beiden Rotationsachsen 3, 3' in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. In dieser Ebene befindet sich der geringste Abstand der beiden Gießwalzen 2, 2' voneinander (Gießspalt 9). Der Metallstrang 4' wird gemäß FIG 2 weiterhin nach unten aus dem Kokillenbereich 1 abgeführt.According to FIG. 2 - and also according to FIG. 1 - Is the first axis of rotation 3 horizontally oriented. The second axis of rotation 3 'is usually at the same height as the first axis of rotation 3, so that the two axes of rotation 3, 3' lie in a common horizontal plane. In this level, there is the smallest distance between the two casting rolls 2, 2 'from each other (casting gap 9). The metal strand 4 'is according to FIG. 2 continue to drain down from the mold area 1.

In diesem Fall steht ein erheblicher Teil des Umfangs der ersten Gießwalze 2 als Aufbringort zur Verfügung. Der Aufbringort ist derjenige Ort, an dem das Kühlmedium 7 auf die Oberfläche der ersten Gießwalze 2 aufgebracht wird. Ein Winkel α, der auf die erste Rotationsachse 3 bezogen ist, vom Gießspalt 9 ausgeht, in Rotationsrichtung der ersten Gießwalze 2 gemessen wird und sich bis zum Aufbringort erstreckt, kann beispielsweise zwischen 60°C und 240°C liegen. In der Regel liegt der Winkel α zwischen 90°C und 180°C.In this case, a considerable part of the circumference of the first casting roll 2 is available as an application location. The place of application is the place where the cooling medium 7 is applied to the surface of the first casting roll 2. An angle α, which is based on the first axis of rotation 3, starting from the casting gap 9, measured in the direction of rotation of the first casting roll 2 and extends to the application location, may for example be between 60 ° C and 240 ° C. As a rule, the angle α is between 90 ° C and 180 ° C.

Die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 für die erste Gießwalze 2 können neben oder - wie in FIG 2 dargestellt und erfindungsgemäß bevorzugt - unter der ersten Gießwalze 2 angeordnet sein. Der Bereich "unter" der ersten Gießwalze 2 erstreckt sich in Horizontalrichtung gesehen über den gesamten Durchmesser der ersten Gießwalze 2. Vorzugsweise sind die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 für die erste Gießwalze 2 von dem vertikal verlaufenden Metallstrang 4' mindestens um 25 % des Durchmessers der ersten Gießwalze 2 beabstandet.The coolant applicators 6 for the first casting roll 2 may be adjacent or as shown in FIG FIG. 2 represented and preferred according to the invention - be arranged under the first casting roll 2. The area "under" the first casting roll 2 extends horizontally over the entire diameter of the first casting roll 2. Preferably, the coolant applying means 6 for the first casting roll 2 are at least 25% of the diameter of the first casting roll 2 from the vertically extending metal strand 4 ' spaced.

Erfindungsgemäß können die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 in einem Bereich der Gießwalzvorrichtung angeordnet werden, der nicht anderweitig verbaut und verstellt ist. Es ist daher möglich, entsprechend der Darstellung von FIG 2 zwischen dem Metallstrang 4' und den Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 für die erste Gießwalze 2 eine Schirmeinrichtung 10 - beispielsweise ein Schirmblech - anzuordnen. Mittels der Schirmeinrichtung 10 kann einerseits der Metallstrang 4' gegen verdampfendes, aber noch relativ kaltes Kühlmedium 7 geschirmt werden, das anderenfalls auf den heißen Metallstrang 4 gelangen könnte. Zum anderen können die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 für die erste Gießwalze 2 und die entsprechenden Kühlmittelleitungen 8 gegen die Strahlungshitze des noch hei-βen Metallstrangs 4' geschirmt werden. Die Schirmeinrichtung 10 kann ihrerseits gekühlt sein, beispielsweise mittels einer inneren Wasserkühlung.According to the invention, the coolant application devices 6 can be arranged in a region of the casting rolling device that is not otherwise installed and adjusted. It is therefore possible, as shown by FIG. 2 between the metal strand 4 'and the Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 for the first casting roll 2, a shield device 10 - for example, a shield plate - to order. By means of the shield device 10, on the one hand, the metal strand 4 'can be shielded against evaporating, but still relatively cold, cooling medium 7, which could otherwise reach the hot metal strand 4. On the other hand, the coolant application devices 6 for the first casting roll 2 and the corresponding coolant lines 8 can be shielded against the radiant heat of the still hot metal strand 4 '. The shielding device 10 can in turn be cooled, for example by means of an internal water cooling.

FIG 3 zeigt einige weitere mögliche Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Die Ausgestaltungen sind unabhängig voneinander realisierbar. FIG. 3 shows some other possible embodiments of the present invention. The embodiments can be implemented independently of each other.

So zeigt FIG 3 beispielsweise, dass die Kühlmittelleitungen 8 mit einer Thermoisolierung 11 ummantelt sind. Dadurch wird - auch bei relativ langen Kühlmittelleitungen 8 - verhindert, dass der Wärmeeintrag von außen das in den Kühlmittelleitungen 8 befindliche Kühlmedium 7 zu stark erwärmt.So shows FIG. 3 for example, that the coolant lines 8 are coated with a thermal insulation 11. This prevents - even with relatively long coolant lines 8 - prevents the heat input from the outside, the coolant located in the coolant lines 8 7 heated too much.

Weiterhin zeigt die FIG 3, dass in den Kühlmittelleitungen 8 Gasabscheider 12 angeordnet sind (bzw. mindestens ein Gasabscheider angeordnet ist). Die Gasabscheider 12 sind vorzugsweise kurz vor Ventilen 13 angeordnet, die in den Kühlmittelleitungen 8 angeordnet sind.Furthermore, the shows FIG. 3 in that gas separators 12 are arranged in the coolant lines 8 (or at least one gas separator is arranged). The gas separators 12 are preferably arranged shortly before valves 13, which are arranged in the coolant lines 8.

Die Ventile 13 können als Proportionalventile ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Ventile 13 jedoch als Schaltventile ausgebildet, die also je nach Schaltzustand entweder (völlig) geöffnet oder (völlig) geschlossen sind, siehe FIG 4. Die Ventile 13 werden vorzugsweise von einer Steuereinrichtung 14 angesteuert, und zwar auch im laufenden Betrieb der Gießwalzvorrichtung.The valves 13 may be formed as proportional valves. Preferably, however, the valves 13 are designed as switching valves, which are thus depending on the switching state either (fully) open or (fully) closed, see FIG. 4 , The valves 13 are preferably controlled by a control device 14, even during ongoing operation of the Gießwalzvorrichtung.

Insbesondere im Falle der Ausgestaltung der Ventile 13 als Schaltventile kann die im zeitlichen Mittel auf die erste Gießwalze 2 aufgebrachte Menge an Kühlmedium 7 beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass - ähnlich einer Pulsweitenmodulation - die Ventile 13 zwar mit einer festen Taktzykluszeit T angesteuert werden, innerhalb der Taktzykluszeit T jedoch ein Öffnungsanteil T' eingestellt wird. So zeigt FIG 4 im linken Bereich beispielsweise einen Ansteuerzustand der Ventile 13, bei dem eine relativ geringe Menge an Kühlmedium 7 auf die erste Gießwalze 2 aufgebracht wird, während FIG 4 im rechten Teil einen Ansteuerzustand der Ventile 13 zeigt, in dem eine relativ große Menge an Kühlmedium 7 auf die erste Gießwalze 2 aufgebracht wird.In particular, in the case of the design of the valves 13 as switching valves, the time applied to the first casting roll 2 amount of cooling medium 7 can be adjusted, for example, that - like a pulse width modulation - the valves 13 are indeed controlled with a fixed clock cycle time T, within the Clock cycle time T, however, an opening proportion T 'is set. So shows FIG. 4 in the left-hand area, for example, a control state of the valves 13, in which a relatively small amount of cooling medium 7 is applied to the first casting roll 2, while FIG. 4 in the right part shows a driving state of the valves 13, in which a relatively large amount of cooling medium 7 is applied to the first casting roll 2.

Weiterhin zeigt FIG 3, dass ein Abstand a der Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 von der ersten Gießwalze 2 einstellbar ist. Dies ist in FIG 3 durch einen entsprechenden Doppelpfeil A angedeutet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 relativ zur ersten Gießwalze 2 einstellbar sein. Dies ist in FIG 3 durch einen entsprechenden Doppelpfeil B angedeutet. Auch der Abstand a und/oder die Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 können mittels der Steuereinrichtung 14 - vorzugsweise auch im laufenden Betrieb der Gießwalzvorrichtung - einstellbar sein.Further shows FIG. 3 in that a distance a of the coolant application devices 6 from the first casting roller 2 is adjustable. This is in FIG. 3 indicated by a corresponding double arrow A. Alternatively or additionally, an orientation the coolant applicator 6 relative to the first casting roll 2 be adjustable. This is in FIG. 3 indicated by a corresponding double arrow B. The distance a and / or the orientation of the coolant application devices 6 can also be adjustable by means of the control device 14-preferably also during ongoing operation of the cast rolling device.

Um die erste Gießwalze 2 über ihre gesamte Breite mit dem flüssigen Kühlmedium 7 beaufschlagen zu können, sind in der Regel mehrere Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 vorhanden, die über die Breite der ersten Gießwalze 2 verteilt angeordnet sind. Rein beispielhaft sind in FIG 5 sechs derartige Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 dargestellt. Die Anzahl kann, je nach Bedarf, größer oder kleiner sein.In order to be able to act on the first casting roll 2 over its entire width with the liquid cooling medium 7, a plurality of coolant application devices 6 are generally present, which are distributed over the width of the first casting roll 2. Purely by way of example are in FIG. 5 six such Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 shown. The number can be larger or smaller as needed.

Es ist möglich, dass alle Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 gemeinsam angesteuert werden. In diesem Fall ist für die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 nur ein einziges Ventil 13 erforderlich. Vorzugsweise sind die Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 jedoch einzeln - siehe in FIG 5 die beiden linken und die beiden rechten Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 - ansteuerbar. Alternativ können jeweils mehrere Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 - siehe in FIG 5 die beiden mittleren Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 - zu einer Gruppe zusammengefasst sein, die als Gruppe stets einheitlich (aber unabhängig von anderen Gruppen) angesteuert wird. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn pro Gruppe von Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 jeweils ein gemeinsames Ventil 13 vorhanden ist.It is possible that all coolant application devices 6 are controlled jointly. In this case, only a single valve 13 is required for the Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6. Preferably, however, the coolant application devices 6 are individually - see FIG. 5 the two left and two right coolant application 6 - driven. Alternatively, a plurality of coolant application devices 6 each - see FIG. 5 the two middle Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 - be summarized into a group that is controlled as a group always uniform (but independent of other groups). In this case it is sufficient if in each case a common valve 13 is present per group of coolant application devices 6.

Die erfindungsgemäße Kühlung der ersten Gießwalze 2 kann insbesondere geregelt sein. In diesem Fall weist die Gießwalzvorrichtung mindestens einen Sensor 15 auf. Mittels des Sensors 15 kann beispielsweise eine Isteigenschaft der ersten Gießwalze 2 erfasst werden. Beispiele geeigneter Isteigenschaften sind die Temperatur (ggf. als Funktion des Ortes in Breitenrichtung gesehen) und die Balligkeit der ersten Gießwalze 2. Alternativ kann mittels des Sensors 15 eine Isteigenschaft des Metallstrangs 4' erfasst werden. Beispiele geeigneter Isteigenschaften des Metallstrangs 4' sind insbesondere Profildaten des Metallstrangs 4' über die Breite des Metallstrangs 4' gesehen.The cooling according to the invention of the first casting roll 2 can be regulated in particular. In this case, the Gießwalzvorrichtung on at least one sensor 15. For example, an armature of the first casting roll 2 can be detected by means of the sensor 15. Examples of suitable Isteigenschaften are the temperature (possibly as a function of the location seen in the width direction) and the crown of the first casting roll 2. Alternatively, an armature of the metal strand 4 'can be detected by means of the sensor 15. Examples of suitable actual properties of the metal strand 4 'are, in particular, profile data of the metal strand 4' over the width of the metal strand 4 '.

Die erfasste Isteigenschaft wird der Steuereinrichtung 14 zugeführt. Die Steuereinrichtung 14 ermittelt in Abhängigkeit von der ihr zugeführten Isteigenschaft und einer korrespondierenden Solleigenschaft selbsttätig einen Ansteuerzustand der Kühleinrichtung 5 (beispielsweise ein Ansteuerungsmuster für die Ventile 13, für die Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6 und/oder die Abstände a der Kühlmittelaufbringeinrichtungen 6) und steuert die Kühleinrichtung 5 entsprechend an.The detected altitude is supplied to the control device 14. The control device 14 automatically determines a drive state of the cooling device 5 (for example a control pattern for the valves 13, for the orientation of the coolant application devices 6 and / or the distances a of the coolant application devices 6) as a function of the altitude applied thereto and a corresponding target property and controls the cooling device 5 accordingly.

Die zweite Gießwalze 2' und deren Kühlung kann in analoger Weise ausgestaltet sein.The second casting roll 2 'and its cooling can be configured in an analogous manner.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann aufgrund des großen Temperaturunterschieds zwischen Kühlmedium 7 und (aufgeheizter) Gießwalze 2, 2' und des Phasenübergangs beim Verdampfen des Kühlmediums 7 eine hohe Kühlleistung erzielt werden. Aufgrund des Umstands, dass das Kühlmedium 7 inert ist, kann es weiterhin zur Bildung einer Inertamosphäre innerhalb der Gießwalzvorrichtung verwendet werden. Aufgrund des Umstands, dass das Kühlmedium 7' vollständig verdampft, bevor die Gießwalzen 2, 2' wieder mit der heißen Metallschmelze 4 in Kontakt kommen, sind weiterhin keinerlei Abstreif-, Absaug- oder anderweitige Entfernungseinrichtungen für das Kühlmedium 7 erforderlich.The present invention has many advantages. In particular, due to the large temperature difference between the cooling medium 7 and (heated) casting roll 2, 2 'and the phase transition during evaporation of the cooling medium 7, a high cooling capacity can be achieved. Due to the fact that the cooling medium 7 is inert, it may further be used to form an inert atmosphere within the casting roll apparatus. Due to the fact that the cooling medium 7 'completely evaporates before the casting rolls 2, 2' again come into contact with the hot molten metal 4, further no stripping, suction or other removal means for the cooling medium 7 are required.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

Gießwalzvorrichtung, - wobei die Gießwalzvorrichtung einen Kokillenbereich (1) aufweist, der an mindestens einer Seite von einer um eine Rotationsachse (3, 3') rotierenden Gießwalze (2, 2') begrenzt ist, - wobei in den Kokillenbereich (1) eine Metallschmelze (4) gegossen wird und aus dem Kokillenbereich (1) ein durch Erstarren der Metallschmelze (4) erzeugter Metallstrang (4') abgeführt wird, - wobei die Gießwalzvorrichtung eine Kühleinrichtung (5, 5') aufweist, über die mittels einer Anzahl an Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6, 6') ein flüssiges Kühlmedium (7) auf die Oberfläche der Gießwalze (2, 2') aufgebracht wird, - wobei das Kühlmedium (7) den Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6, 6') über Kühlmittelleitungen (8, 8') zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (7) bezüglich der Metallschmelze (4) inert ist, einen auf normalen Luftdruck bezogenen Standard-Siedepunkt unterhalb von 20°C aufweist - insbesondere unterhalb von -20°C aufweist - und eine Betriebstemperatur aufweist, die bei einem Betriebs-Siedepunkt oder darunter liegt, wobei der Betriebs-Siedepunkt auf einen Betriebsdruck (p) bezogen ist, mit dem das Kühlmedium (7) beaufschlagt ist. Gießwalzvorrichtung, - wherein the Gießwalzvorrichtung a Kokillenbereich (1) which is bounded on at least one side by a about a rotation axis (3, 3 ') rotating casting roll (2, 2'), - Wherein a molten metal (4) is poured into the mold area (1) and from the mold area (1) by solidification of the molten metal (4) generated metal strand (4 ') is removed, - wherein the Gießwalzvorrichtung a cooling device (5, 5 '), via which by means of a number of Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6, 6'), a liquid cooling medium (7) on the surface of the casting roll (2, 2 ') is applied, wherein the cooling medium (7) is supplied to the coolant application devices (6, 6 ') via coolant lines (8, 8'),
characterized in that the cooling medium (7) is inert with respect to the molten metal (4), has a normal boiling point based on normal atmospheric pressure below 20 ° C - in particular below -20 ° C - and has an operating temperature at a Operating boiling point or lower, wherein the operating boiling point is related to an operating pressure (p), with which the cooling medium (7) is acted upon. Gießwalzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (3) horizontal orientiert ist, dass der Metallstrang (4') nach unten aus dem Kokillenbereich (1) abgeführt wird, und dass, bezogen auf die Rotationsachse (3) und in Rotationsrichtung der Gießwalze (2) gesehen, ein Winkel (α) von einem Gießspalt (9) des Kokillenbereichs (1) zu einem Aufbringort, an dem das flüssige Kühlmedium (7) auf die Oberfläche der Gießwalze (2) aufgebracht wird, zwischen 60° und 240° liegt, insbesondere zwischen 90° und 180°.Cast rolling apparatus according to claim 1,
characterized in that the axis of rotation (3) is oriented horizontally, that the metal strand (4 ') is discharged downward from the mold region (1), and that, with respect to the axis of rotation (3) and seen in the direction of rotation of the casting roll (2) an angle (α) from a casting gap (9) of the mold region (1) to a application location at which the liquid cooling medium (7) is applied to the surface of the casting roll (2) lies between 60 ° and 240 °, in particular between 90 ° and 180 °. Gießwalzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) unterhalb der Gießwalze (2) angeordnet sind.Cast rolling device according to claim 1 or 2, characterized in that the coolant application devices (6) are arranged below the casting roll (2). Gießwalzvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Metallstrang (4') und den Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) eine Schirmeinrichtung (10) zum thermischen Abschirmen des Metallstrangs (4') gegen das Kühlmittel (7) und/oder zum thermischen Abschirmen der Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) gegen den Metallstrang (4') angeordnet ist.Cast rolling apparatus according to claim 3,
characterized in that between the metal strand (4 ') and the Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) a shielding device (10) for thermal shielding of the metal strand (4') against the coolant (7) and / or for thermal shielding of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) against the Metal strand (4 ') is arranged. Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitungen (8) mit einer Thermoisolierung (11) ummantelt sind.Cast rolling device according to one of the above claims, characterized in that the coolant lines (8) are sheathed with a thermal insulation (11). Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlmittelleitungen (8) Gasabscheider (12) angeordnet sind.Cast rolling device according to one of the above claims, characterized in that gas separators (12) are arranged in the coolant lines (8). Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlmittelleitungen (8) steuerbare Ventile (13) angeordnet sind und dass die Ventile (13) als Schaltventile ausgebildet sind.Cast rolling device according to one of the above claims, characterized in that controllable valves (13) are arranged in the coolant lines (8) and that the valves (13) are designed as switching valves. Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) über die Breite der Gießwalze (2) gesehen verteilt angeordnet sind und dass die Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind.Cast rolling device according to one of the above claims, characterized in that the coolant application devices (6) are arranged distributed over the width of the casting roller (2) and that the coolant application devices (6) can be controlled individually or in groups. Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (a) der Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) von der Gießwalze (2) und/oder eine Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) relativ zur Gießwalze (2) einstellbar ist.Cast rolling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a distance (a) of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) from the casting roll (2) and / or orientation of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) relative to the casting roll (2) is adjustable. Gießwalzvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) und/oder die Orientierung der Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) mittels einer Steuereinrichtung (14) im laufenden Betrieb der Gießwalzvorrichtung einstellbar sind.Cast rolling apparatus according to claim 9,
characterized in that the distance (a) and / or the orientation of the Kühlmittelaufbringeinrichtungen (6) by means of a control device (14) during operation of the Gießwalzvorrichtung are adjustable. Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießwalzvorrichtung mindestens einen Sensor (15) aufweist, mittels dessen eine Isteigenschaft der Gießwalze (2) oder eine Isteigenschaft des Metallstrangs (4') erfasst wird, dass die Isteigenschaft einer Steuereinrichtung (14) der Kühleinrichtung (5) zugeführt wird und dass die Steuereinrichtung (14) in Abhängigkeit von der ihr zugeführten Isteigenschaft und einer korrespondierenden Solleigenschaft selbsttätig einen Ansteuerzustand der Kühleinrichtung (5) ermittelt und die Kühleinrichtung (5) entsprechend ansteuert.Cast rolling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the casting-rolling apparatus has at least one sensor (15) by means of which an inclination of the casting roll (2) or an iron stem of the metal strand (4 ') is detected, that the height of a control device (14). the cooling device (5) is supplied and that the control device (14) automatically determines a drive state of the cooling device (5) in dependence on the Isteigenschaft supplied and a corresponding Solleigenschaft and controls the cooling device (5) accordingly. Gießwalzvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (7) flüssiger Stickstoff, ein flüssiges Edelgas - insbesondere Argon - oder ein organisches Kältemittel ist.Cast rolling device according to one of the above claims, characterized in that the cooling medium (7) is liquid nitrogen, a liquid noble gas - in particular argon - or an organic refrigerant.
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