WO2012069234A1 - VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR GEREGELTEN SEKUNDÄRKÜHLUNG EINER STRANGGIEßANLAGE - Google Patents

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR GEREGELTEN SEKUNDÄRKÜHLUNG EINER STRANGGIEßANLAGE Download PDF

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WO2012069234A1
WO2012069234A1 PCT/EP2011/066647 EP2011066647W WO2012069234A1 WO 2012069234 A1 WO2012069234 A1 WO 2012069234A1 EP 2011066647 W EP2011066647 W EP 2011066647W WO 2012069234 A1 WO2012069234 A1 WO 2012069234A1
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pressure
control
cooling
cooling medium
segments
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PCT/EP2011/066647
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Andreas Naujock
Axel Stavenow
Axel Weyer
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Sms Siemag Ag
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246Nozzles; Spray heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the invention relates to a device for controlled secondary cooling with one of a cooling medium through which a net continuous casting plant, which is adaptable to the respective casting task, in particular with regard to the steel grade and special tasks resulting during the casting process.
  • the solidification is achieved by the primary cooling of the steel in the mold and the secondary cooling in the region of the strand guide.
  • water or a water-air mixture is injected under pressure in the remaining between the strand guide rollers areas directly on the strand shell; As a result, heat is withdrawn from the strand.
  • Continuous casting plants for example slab, thin slab or continuous casting plants, have a series of segments for strand guidance, the number of which is determined by the respective product spectrum. They can consist of up to twenty segments with a corresponding roller conveyor. In each segment, between two and ten rolls or partial rolls, ie rolls with a corresponding pitch, are arranged in each segment frame. The steel casting plant and the segments are superimposed on several cooling zones. The cooling zones can cover one segment, but they can also extend over several segments. There is also the possibility that only parts of a segment are part of a cooling zone. The segment itself can, seen in the product direction, also have multiple shared cooling zones.
  • a Stahlg screenstrom is preferably equipped with up to eighty or more control loops, wherein each cooling zone, a control loop is provided.
  • the cooling medium is applied to the product via at least one spray nozzle in order to cool the product according to the requirements.
  • the individual control circuits are designed with single, dual or multi-fuel cooling systems.
  • water is used as the coolant.
  • the amount of water is used.
  • the coolant is also supplied to the product via special spray nozzles.
  • appropriate additives such as compressed air are supplied to the water at the spray nozzle here.
  • Dual-fluid cooling systems enable more efficient cooling and create more options for influencing the cooling effect. Thus, even smaller amounts of water can be realized while maintaining the required spray pattern by uniform application of the coolant to the product.
  • the secondary cooling actuators are outside the segment in the water distribution space.
  • the amount of water can be set for a control loop.
  • the current Amount of water allowed for one control loop is transferred to the segment by means of a water clamping plate of the segment and injected there via lines and nozzles onto the slab surface. Sealing elements on the clamping plate ensure that in the case of segment installation the coupling of the media is tight.
  • EP 0 650 790 B1 discloses a process for the thermal surface treatment of fine grained structural steel strands in a continuous casting machine, which is associated with a heating furnace for heating the strands of a hot batch in order to eliminate the precipitation of compounds of aluminum, vanadium, niobium and the like and to eliminate or at least substantially reduce surface defects due to stress.
  • the continuous casting machine used for this purpose has a mold, a secondary cooling chamber, an extraction and alignment unit and a cutting unit.
  • the method used here comprises a first cooling step for strands within the secondary cooling chamber and a second cooling step for strands in front of the cutting unit.
  • the method is characterized by surface quenching of the outer layer of the strands by means of a second cooling step achieved by intensive and concentrated cooling of the surface of the strands to control the surface temperature of the strands after the natural, through the hot core of the strands temperature- between about 400 ° C and about 900 ° C, this intensive and concentrated cooling being realized by spraying a water-based cooling fluid under pressure against the surface of the strands through a plurality of spray nozzles.
  • the intensive and concentrated cooling depends on the dimensions of the strands and is applied immediately or immediately after the stripping and aligning step by the stripping and aligning unit.
  • the required cooling effect is regulated via the water volume flow supplied to the product.
  • the other amounts of substance are also taken into account, as these also influence the cooling effect.
  • All systems are linked to a central data collection system which, based on material specifications and other information and evaluations with regard to input materials, product and metrological information, calculate the setpoint water quantities per cooling zone and transfer this information to the associated control devices as a reference variable.
  • a flow corresponding to the nozzle adjusts a water pressure, regardless of whether it is a one-, two- or multi-fluid nozzles; However, the substances supplied to the nozzle influence each other. If, for example, a constant amount of water is applied to a two-fluid nozzle at a constant air pressure, then a constant water pressure and a constant air volume are established. By varying the amount of water, a new equilibrium between water pressure and air volume is established.
  • the patent application DE 10 2009 034 847.6 proposes a device for regulated secondary cooling in which the network comprises at least a first pressure network in which the pressure of the cooling medium is used as a task variable.
  • the network comprises at least a first pressure network in which the pressure of the cooling medium is used as a task variable.
  • the at least one pressure network comprises at least one self-regulating pressure control element. This means that the pressure regulating member is self-acting.
  • control loops are completely redesigned, with the following structure is realized: It is a common pressure measurement (input pressure), a flow measurement (sensor for the amount of water) and an adjustable by external pressure control valve used as a pressure control element.
  • the control element By using the automatic pressure control element, which operates without the use of external energy, the control element can be placed both in front of the segment, for example in a media room, ie the current standard location. The fact that the location is located on the segment is facilitated or even made possible by the technology of the automatic control element, since the use of electrical or other auxiliary energy is avoided and also the manipulated variable is fed to the pressure regulator without any electrotechnical assistance.
  • the manipulated variable is supplied to the pressure regulating member via a separate pneumatic or hydraulic line.
  • the control element uses as an auxiliary energy to be controlled medium itself, so preferably the water; but also the compressed air can be used for this purpose.
  • Each control circuit thus requires at least one self-regulating pressure control element. When placing the pressure regulators on the segment except one corresponding coolant supply line and externally specified control variable (hydraulics or pneumatics) requires no further connections for media or energy.
  • Invention is provided a fine mesh distribution of water distribution.
  • the cooling medium is either a single fluid, in particular water, or a mixture of two or more fluids, for example water and compressed air.
  • the at least one pressure network comprises at least one self-regulating pressure regulating member.
  • the pressure regulating member is advantageously a control valve or switching valve to which an external pressure is supplied as a manipulated variable.
  • the external pressure is supplied as the manipulated variable to the pressure regulating member via a separate pneumatic or hydraulic line.
  • the pressure control element can be arranged particularly convenient on or on a segment.
  • the invention preferably provides that the at least one pressure network coupling separation points, in particular at the transition between the pressure lines and the segments comprises.
  • the coupling separating points are formed, for example, as water chucks.
  • the pressure control elements can be arranged in front of or behind the coupling separating points, with reference to the direction of flow.
  • self-regulating switching or control valves with hydraulic or pneumatic damagessdorfnbeaufschlagung be used for controlling or regulating the secondary water quantity with arrangement in the water distribution space for single-fluid or two-fluid cooling.
  • the valves are placed in front of the coupling disconnector, i. H. in front of the water chuck, so for example in the media room, used.
  • the valves are used behind the clutch disconnect, that is on or on the respective segment.
  • any number of cooling zones can be realized without the need for expansion measures on the line pipework.
  • the distribution of the water supply always takes place in the flow direction behind the coupling separation point (water tension plate).
  • a constant pressure network is not required because you can measure the characteristics at any time.
  • the prerequisite for this is that organs are provided for pressure measurement or flow measurement per segment or per segment group, ie per branch.
  • the prerequisite here is that there must be no large pressure drops in the pipeline to the valve at full volume flow.
  • nozzles associated with a single valve can be individually calibrated as actuators.
  • nozzle modules ie a plurality of nozzles associated with a valve, as “actuators”
  • the network in the region of the distribution space only a single coolant supply line can be supplied via the pumped by a pump coolant to clamping plates of segments, wherein branches of the line in the region of the clamping plates and / or the segments are arranged ,
  • the cooling system according to the invention can be realized both with one-component cooling (only water as coolant) and with two-component cooling (water and air as coolant).
  • the invention relates to a device for controlled secondary cooling with a flowed through by a cooling medium network of a continuous casting plant, which is characterized in that a pump control loop or by a constant pressure network provides the necessary amount of cooling medium and the quantitative distribution on the segments within the strand guide by valves with defined open positions (open, half open, etc.) or by proportional valves.
  • a device according to the invention for controlled secondary cooling is inventively advantageously characterized in that a pump loop the required amount of the cooling medium regulated provides and the quantitative distribution on the segments within the strand guide by valves with defined open positions (open, half open, etc .) or by proportional valves.
  • a device for controlled secondary cooling with a continuous flow of a cooling medium network of a continuous casting for distributing the cooling medium in the continuous casting and / or serving on a segment active actuators, in particular valves and / or regulators on the segments.
  • each of the segments may have a plurality of groups of nozzles, each of which is advantageously associated with a single valve, the nozzles associated therewith being individually calibrated.
  • the invention also relates to an apparatus and a method for controlled secondary cooling with a network of a continuous casting plant through which a cooling medium flows.
  • the method is inventively characterized in that the pressure of the cooling medium is regulated.
  • valves can be used in various configurations.
  • the valves are operated, for example, as on / off valves, as discrete or continuously switchable valves.
  • the pressure-volumetric flowcharts are calibrated at specific time intervals. However, the calibration preferably takes place outside of the casting operation in the continuous casting plant.
  • the direct pressure control in conjunction with the proximity to the consumer also allows a much faster response to any disturbances, resulting in that pressure surges of the cooling medium are reduced at the consumer.
  • a nozzle failure caused, for example, by a blockage is quickly detected, since the coolant quantity is regulated directly via the pressure.
  • the resulting calmed pressure situation at the consumer also favors the uniform application of the cooling medium and in turn leads to an improvement in the surface quality and the structural quality of the cast product.
  • the required temperatures can be set better and faster over the entire strand width of the metal strand; this leads to an overall improvement of the surfaces and the structural quality of the metal strand.
  • the piping outside the casting machine and the strand guide can be significantly reduced.
  • Also required by the prior art water distribution space can be omitted. These measures will save a considerable amount of costs.
  • the usually present volumetric flow measurement can be omitted if one concludes from the self-adjusting pressure of the cooling medium at the nozzle (control result) and the nozzle characteristic curves and interpretations on the consumption of the cooling medium and refrains from verifying this result by a volume flow measurement.
  • the equipment can easily be converted to the segment.
  • control loops can also have an improving effect on the surface quality of the cast product if special cooling strategies compensate for disadvantages of conventional cooling using a smaller number of control loops, which in turn has a positive effect on the production costs.
  • the use of the technology results in the advantage, particularly in the case of retrofits or extensions of existing systems, of a cost-effective or, by the use of the invention, of an economic reality that is even more economical. tion.
  • the cost savings result from the fact that an otherwise additional route piping is no longer needed.
  • the measuring technology is also simplified.
  • the reduction in the total quantity of coolant can be deliberately compensated by deliberately increasing the preselected pressure.
  • the pressure specifications of each automatic pressure control element can be switched equal.
  • the volume flow measurement is then used in the control loop as the actual value, the desired volume flow as a reference variable (setpoint) and the pressure specifications of each automatic pressure control element as a manipulated variable. If the manipulated variables are combined, the actual value can be correspondingly influenced by their change in order to achieve the reference variable.
  • the coolant distribution can be realized while maintaining the total coolant flow. Of course, so can the conditions with changed coolant flow rates can be realized.
  • control result occurs in the case of the arrangement of the automatic pressure control elements on the segments, since then the distance between the pressure regulating member and the consumer, d. H. the nozzle is significantly lower.
  • the control path has a lower regulatory order, so that the control result is in a higher range of accuracy than the standard case, in which the control element is placed in a media room and thus considerable distances and height differences to be bridged and taken into account.
  • the pressure control can be used to take over the control in case of failure of the flow measurement and continue to operate the system despite this failure.
  • the pressure control can be activated. It is thus possible to continue operating the system with defective volumetric flow measurement without affecting it. This redundancy can increase the availability of each individual volume flow control and thus also the overall availability of the system.
  • self-regulating control valves or switching valves with pneumatic or hydraulic pilot quantity application advantageously regulate the pressure of the cooling medium.
  • the common volume flow measurement is used as the actual value and compared with a reference variable.
  • the result of the control is converted into a pressure and supplied as a pneumatic or hydraulic damagessdorfnbeaufschlagung the self-regulating control or switching valves.
  • the volume flow supplied to the line can thus be regulated.
  • the self-regulating control or switching valves are placed on the segment, only a common route piping is needed. Due to the proximity of the self-regulating control or switching valves to the consumer and the associated lower regulatory technical order, the control element can easily compensate for any pressure fluctuations that occur automatically.
  • the invention provides a total volume flow control with a partial flow control; Also by this aspect of the invention, the control result is improved.
  • the invention also provides a failure strategy for volumetric flow measurement, for example in the event of failure of the volumetric flow measurement.
  • a pump control loop or a constant pressure network the amount of cooling medium, in particular the amount of water holds, and the quantitative distribution on the segments of the strand guide in or across the casting direction is made by volume flow regulator, which are located on the segments.
  • the invention also relates to a method for controlled secondary cooling with a network of a continuous casting system through which a cooling medium flows.
  • the method according to the invention is characterized in that the pressure of the cooling medium is regulated.
  • valves are operated either as on / off valves, as discrete or continuously switchable valves. Likewise, it is advantageously closed by the regulation of the pressure of the cooling medium on the volume flow.
  • the pressure specifications of each automatic pressure control element are switched to the same.
  • the respectively measured volume flow in the pressure control circuit serve as an actual value, the desired volume flow as a reference variable and the pressure specifications of each automatic pressure control element as a manipulated variable.
  • a measured volume flow of the cooling medium is used as the actual value and compared with a reference variable, that for controlling the pressure of the cooling medium from the result for controlling the amount of a hydraulic or pneumatic command value is obtained, the self-regulating control or switching valves is supplied.
  • Fig. 1 is a sectional view through a segment of a strand guide in a continuous casting
  • FIG. 2 shows an embodiment for supplying a segment shown in plan view with a cooling medium, wherein in addition to a water chuck a control air chuck as a detachable E Lement is attached to the segment for the supply of compressed air as a reference variable to the adjusting members on the water chuck plate.
  • a strand guide in a system for casting a metal strand in a casting direction A has a plurality of segments 1 arranged one behind the other in the casting direction and each equipped with rolls 1 a for guiding the strand.
  • Each segment 1 has two or more spray zones, which are usually operated depending on the width of the strand to be cast.
  • the cooling medium is applied by means of spray nozzles 4 from the top and nozzles 4a from the bottom.
  • the nozzles 4, 4a are each mounted in the areas between the rollers 1 a. According to the thickness of the metal strand to be transported, the nozzles 4 are adjustable in height.
  • a segment 31 is shown which is supplied with a cooling medium via three control circuits 32, 33, 34, that is, for example, with water or a water / compressed air mixture.
  • the control circuit 32 applies the cooling medium via a central feed line 35 to the central region of the segment 31. From the supply line, the cooling medium is distributed to the individual spray nozzles 4.
  • the control circuits 33 and 34 each have two parallel feed lines 39, 40 and 41 and 44, from which the cooling medium reaches the associated spray nozzles 4.
  • the cooling medium in the present case water, is supplied via a water tension plate 45 to the control circuits 32 to 34 via switching or control valves 46, 47 and 48, respectively.
  • the switching or control valves 46 to 48 are each equipped with adjusting members 49 to 51, via the pneumatically the switching or control position of the switching or control valves 46 to 48 is set by the adjustment or position of the adjusting members 49 to 51 through the pressure of the compressed air used as a reference variable is adjusted.
  • the compressed air is supplied to the adjusting members 49 to 51 via a clutch formed as a control air plate 52.
  • the quantity and pressure of the compressed air are provided by a control device, for example a programmable logic controller (PLC) 53.
  • PLC programmable logic controller
  • Via controllable pneumatic valves 54, 55 and 56, the pressure is set as a reference variable for the adjusting members 49 to 51 and these are supplied via their own lines 57, 58, 59 via the control air plate 52.
  • the water supply is ensured by a media room 60, are provided in the measuring points 61, 62 for the flow rate of the water or for its pressure. From there, the water is forwarded to the water clamping plate 45 serving as the coupling on the segment 31 and to the switching or control valves 46 to 48.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die Segmente (31) zur Führung eines Metallstrangs, insbesondere eines Stahlstrangs, aufweist, an die jeweilige Gießaufgabe, insbesondere in Hinblick auf die Stahlsorte und besondere sich während des Gießprozesses ergebende Aufgaben, anpassbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Drucknetz wenigstens ein selbstregelndes Druckregelorgan umfasst.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung einer Stranggießanlage
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit ei- nem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die an die jeweilige Gießaufgabe, insbesondere in Hinblick auf die Stahlsorte und besondere sich während des Gießprozesses ergebende Aufgaben, anpassbar ist.
Beim Stranggießen von Stahl wird die Erstarrung durch die Primärkühlung des Stahls in der Kokille und die Sekundärkühlung im Bereich der Strangführung erreicht. Innerhalb der Strangführung wird Wasser oder ein Wasser-Luft- Gemisch unter Druck in den zwischen den Strangführungsrollen freibleibenden Bereichen direkt auf die Strangschale gespritzt; dadurch wird dem Strang Wär- me entzogen.
Stranggießanlagen, also beispielsweise Brammen-, Dünnbrammen- oder For- matstranggießanlagen, haben zur Strangführung eine Reihe von Segmenten, deren Anzahl vom jeweiligen Produktspektrum bestimmt wird. Sie können aus bis zu zwanzig Segmenten m it einer entsprechenden Rollenbahn bestehen. In einem Segment sind jeweils zwischen zwei und zehn Rollen oder Teilrollen, d. h. Rollen mit entsprechender Teilung, je Segmentrahmen angeordnet. Der Stahlgießanlage und den Segmenten sind mehrere Kühlzonen überlagert. Die Kühlzonen können sich m it einem Segment decken, sie können sich jedoch auch über mehrere Segmente erstrecken. Auch besteht die Möglichkeit, dass nur Teile eines Segments Bestandteil einer Kühlzone sind. Das Segment selber kann, in Produktrichtung gesehen, auch mehrfach geteilte Kühlzonen aufweisen.
Die aus produkttechnischen Gründen vorhandenen Kühlzonen erfordern, dass eine Stahlgießanlage vorzugsweise mit bis zu achtzig oder mehr Regelkreisen ausgestattet ist, wobei jeweils je Kühlzone ein Regelkreis vorgesehen ist. Je Regelkreis wird über wenigstens eine Spritzdüse das Kühlmedium auf das Produkt aufgebracht, um das Produkt entsprechend den Anforderungen zu kühlen.
Je nach den Anforderungen des Produkts werden die einzelnen Regelkreise mit Ein-, Zwei- oder Mehrstoffkühlsystemen ausgeführt. Bei Einstoffkühlsystemen wird als Kühlmittel Wasser eingesetzt. Als Maß für den dem Produkt zugeführten Kühlstoff wird die Wassermenge genutzt. Bei Zwei- oder Mehrstoffsystemen wird dem Produkt über spezielle Spritzdüsen ebenfalls das Kühlmittel Wasser zugeführt. Allerdings werden hier zu dem Wasser an der Spritzdüse entsprechende Zusätze wie komprimierte Luft zugeführt. Zweistoffkühlsysteme ermöglichen eine effizientere Kühlung und schaffen mehr Möglichkeiten zur Beeinflussung der Kühlwirkung. So können auch geringere Wassermengen bei gleichzei- tiger Aufrechterhaltung des erforderlichen Spritzbildes durch gleichmäßige Aufbringung des Kühlmittels auf das Produkt realisiert werden.
Ebenfalls ist es möglich, die Kühlwirkung nicht nur über die Wassermenge, sondern im Falle der Zweistoff kühlung auch über den zugeführten Luftdruck zu re- gulieren. Wegen des großen Produktspektrums bei neuen Stranggießanlagen wird in der Sekundärkühlung ein großer Regelbereich benötigt, um einerseits LC-Stähle schnell gießen zu können, wobei sehr große Wassermengen benötigt werden, und um andererseits bei peritektischen Stählen und Röhrenstählen im Richtbe- reich noch m it ausreichender Temperatur die Bramme zu richten zu können, wobei nur sehr kleine Wassermengen zur Kühlung eingestellt werden.
Diese Anforderungen werden traditionell durch ein Zweistoff-Kühlsystem mit Wasser-Luft-Spritzdüsen gelöst, die über einen großen Regelbereich, etwa von 1 : 14, verfügen. Dagegen weisen mit Wasser arbeitende Einstoffdüsen einen Regelbereich von nur 1 : 4 auf und sind deshalb für viele Stranggießanlagen wegen der oben beschriebenen Anforderungen nur bedingt geeignet.
Außerdem ist es erforderlich, eine über die Breite des Stranges möglichst gleichmäßige Temperatur einzustellen, damit, z. B. im Richtbereich, keine Risse aufgrund zu kalter Brammenkanten entstehen. Dieses Problem wird durch separat geregelte Spritzzonen gelöst, die verschiedene Gießbreiten abdecken. Dabei ist für jede Breitenzone ein gesonderter Regelkreis erforderlich.
Gegenwärtig sind Sekundärkühlvorrichtungen zum Einsatz beim Stranggießen bekannt, bei denen sich die Stellorgane für die Sekundärkühlung außerhalb des Segments im Wasserverteilraum befinden. Durch ein elektrisch angesteuertes Ventil kann die Wassermenge für einen Regelkreis eingestellt werden. Dabei wird mittels einer Durchflussmessung innerhalb der Regelstrecke die aktuelle Wassermenge für einen Regelkreis erm ittelt. Die vom Regelkreis eingestellte Wassermenge wird mittels einer Wasserspannplatte des Segmentes an das Segment übergeben und dort über Leitungen und Düsen auf die Brammenoberfläche gespritzt. Dichtelemente auf der Spannplatte sorgen dafür, dass bei Segmenteinbau die Kopplung der Medien dicht ist.
Hierbei ist zu beachten, dass je Regelkreis mindestens eine Übergabestelle in der Wasserspannplatte erforderlich ist. Bei großen Wassermengen können u. U. auch zwei Übergabestellen erforderlich werden. Bei einer großen Anzahl von Regelkreisen werden bisweilen sehr komplexe Wasserspannplatten je Segment benötigt.
Aus der EP 0 650 790 B1 ist ein Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung von Strängen aus feinkörnigem Baustahl in eine Stranggießmaschine bekannt, der ein Wärmeofen zum Aufheizen der Stränge einer heißen Charge zugeordnet ist, um das Ausscheiden von Verbindungen von Aluminium, Vanadium, Niob und dergleichen zu verhindern und um Oberflächendefekte aufgrund von Spannungen zu eliminieren oder zumindest weitgehend zu reduzieren. Die hierzu eingesetzte Stranggießmaschine weist eine Kokille, eine Sekundär- Kühlkammer, eine Auszieh- und Ausrichteeinheit sowie eine Schneideeinheit auf. Das hierbei eingesetzte Verfahren umfasst einen ersten Kühlschritt für Stränge innerhalb der Sekundär-Kühlkammer und einen zweiten Kühlschritt für Stränge vor der Schneideeinheit. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch ein Oberflächenabschrecken der äußeren Schicht der Stränge mit Hilfe eines zweiten Kühlschrittes, das durch ein intensives und konzentriertes Kühlen der Ober- fläche der Stränge erreicht wird, um die Oberflächentemperatur der Stränge nach dem natürlichen, durch den heißen Kern der Stränge verursachten Tem- pern zwischen etwa 400 °C und etwa 900 °C zu reduzieren, wobei dieses intensive und konzentrierte Kühlen dadurch realisiert wird, dass durch eine Mehrzahl von Sprühdüsen ein Kühlfluid auf Wasserbasis unter Druck gegen die Oberfläche der Stränge gesprüht wird. Das intensive und konzentrierte Kühlen ist von den Abmessungen der Stränge abhängig und wird unmittelbar oder sofort nach dem Schritt des Ausziehens und Ausrichtens der Stränge durch die Auszieh- und Ausrichteeinheit angewendet.
Aus der EP 1 550 523 A1 ist ein Verfahren zur diversifizierten Regelung der Sekundärkühlung einer Stranggießanlage bekannt, bei der die Sekundärküh- lung an die aktuelle Gießaufgabe bezüglich der Stahlsorte, den Schwierigkeiten während des Gießprozesses, etc. angepasst wird. Um eine flexible Regelung zu ermöglichen, die direkter auf die Kühlanforderungen des Stranggießens eingeht, und um eine weitergehende Verbesserung der Sekundärkühlung zu erreichen, besitzen die Segmente der Sekundärkühlung jeweils gesonderte Kühl- kreisläufe, die mit einer individuellen aufgabenbezogenen Sollwertvorgabe geregelt werden.
Gemäß diesem Stand der Technik wird die benötigte Kühlwirkung über den dem Produkt zugeführten Wasservolumenstrom geregelt. Dabei werden selbst- verständlich auch die sonstigen Stoffmengen berücksichtigt, da diese ebenfalls die Kühlwirkung beeinflussen.
Die heutige Ausführung der Regelkreise für Ein-, Zwei- oder Mehrstoffkühlsysteme unterscheidet sich im wesentlichen in der Berechnung der Sollwasservo- lumenströme. So werden ausschließlich die den Spritzdüsen zugeführten Wasservolumenströme geregelt. Die anderen Stoffströme werden den Anforderungen entsprechend eingestellt. Alle Regelkreise nach dem Stand der Technik umfassen gegenwärtig eine gemeinsame Druckmessung als Eingangsdruckbestimmung, eine Volumenstrommessung durch einen Sensor für die Wassermenge und ein Regelventil (Aktor) zur Mengenregelung.
Alle Systeme sind an eine zentrale Datenerfassung gekoppelt, die aufgrund von Materialvorgaben und sonstigen Informationen und Auswertungen in Hinblick auf Einsatzstoffe, produkt- und messtechnische Informationen, die Sollwassermengen je Kühlzone berechnen und diese Informationen an die zugehörigen Regelungseinrichtungen als Führungsgröße übergeben. Allen Spritzdüsen gemeinsam ist die grundsätzliche Funktion, dass sich einem Durchfluss entsprechend an der Düse ein Wasserdruck einstellt, unabhängig davon, ob es sich um ein Ein-, Zwei- oder Mehrstoffdüsen handelt; allerdings beeinflussen sich die der Düse zugeführten Stoffe gegenseitig. Stellt man beispielsweise an einer Zweistoffdüse bei konstantem Luftdruck eine konstante Wassermenge ein, so stellen sich ein ebenfalls konstanter Wasserdruck und eine konstante Luftmenge ein. Variiert man nun die Wassermenge, so stellt sich ein neues Gleichgewicht zwischen Wasserdruck und Luftmenge ein.
In der Patentanmeldung DE 10 2009 034 847.6 wird eine Vorrichtung zu geregelten Sekundärkühlung vorgeschlagen, bei der das Netz wenigstens ein erstes Drucknetz umfasst, in dem der Druck des Kühlmediums als Aufgabengröße eingesetzt wird. Es wird somit nicht eine Menge eines Kühlmediums bereitge- stellt, sondern ein Druck, gemäß dem sich dann alle Verbraucher innerhalb des Kühlsystems die erforderliche Menge des Kühlmediums entnehmen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine flexibel einsetzbare Vorrichtung zur Sekundärkühlung zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das mindestens eine Drucknetz wenigstens ein selbstregelndes Druckregelorgan umfasst. Dies bedeutet, dass das Druckregelorgan selbsttätig ist.
Zu diesem Zweck werden die Regelkreise komplett neu konzipiert, wobei folgender Aufbau realisiert wird: Es werden eine gemeinsame Druckmessung (Eingangsdruckbestimmung), eine Volumenstrommessung (Sensor für die Wassermenge) und ein durch Fremddruckvorgabe einstellbares Regelventil als Druckregelorgan eingesetzt.
Durch die Verwendung des selbsttätigen Druckregelorgans, welches ohne Einsatz einer Fremdenergie arbeitet, kann das Regelorgan sowohl vor dem Seg- ment, beispielsweise in einem Medienraum, d. h. dem jetzigen standardmäßigen Standort, platziert werden. Dass sich der Standort auf dem Segment befindet, wird durch die Technologie des selbsttätigen Regelorgans erleichtert oder überhaupt erst ermöglicht, da der Einsatz elektrischer oder sonstiger Hilfsenergie vermieden und auch die Stellgröße ohne elektrotechnische Hilfe dem Druck- regelorgan zugeführt wird. Die Stellgröße wird dem Druckregelorgan über eine separate pneumatische oder hydraulische Leitung zugeführt. Das Regelorgan benutzt als Hilfsenergie das zu regelnde Medium selber, also vorzugsweise das Wasser; aber ebenso kann auch die Druckluft hierfür eingesetzt werden. Je Regelkreis wird also mindestens ein selbstregelndes Druckregelorgan benötigt. Bei Plazierung der Druckregelorgane auf dem Segment werden außer einer entsprechenden Kühlmittelversorgungsleitung und der extern vorzugebenden Stellgröße (Hydraulik oder Pneumatik) keine weiteren Verbindungen für Medien oder Energie benötigt.
Bei Einsatz der Erfindung lassen sich auch zusätzliche Kühlkreisläufe kosten- günstig realisieren, insbesondere durch eine„intelligente", d. h. durch Sensoren und Auswertemittel unterstützte, Kühlmittelverteilung auf dem Segment. Nicht benötigte Kühlmittel- oder Wasserkreisläufe lassen sich abschalten; durch die
Erfindung wird eine feinmaschige Aufteilung der Wasserverteilung vorgesehen.
Durch dezentrale und autarke Regelungen werden gegenüber dem Stand der Technik bessere Regelergebnisse erzielt. Durch den Einsatz von Regelventilen, welche ohne zusätzliche, von außen zugeführte Hilfsenergie auskommen, wird die Betriebssicherheit erhöht.
Mit dem Einsatz einer Druckregelung kann auf verschiedene Problemstellungen der Wassermengenregelung eingewirkt werden. So kann beispielsweise die Anzahl der Regelkreise erhöht werden, ohne kostspielige Veränderungen außerhalb des Segments durchführen zu müssen, beispielsweise die Streckenverrohrung. Das Kühlmedium ist entweder ein einziges Fluid, insbesondere Wasser, oder ein Gem isch aus zwei oder mehr Fluiden, beispielsweise aus Wasser und Druckluft.
Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Drucknetz wenigstens ein selbst- regelndes Druckregelorgan. Hierbei ist mit Vorteil das Druckregelorgan ein Regelventil oder Schaltventil, dem ein Fremddruck als Stellgröße zugeführt wird. In vorteilhafter Weise wird der Fremddruck als die Stellgröße dem Druckregelorgan über eine separate pneumatische oder hydraulische Leitung zugeführt. Das Druckregelorgan lässt sich besonders praktisch auf oder an einem Segment anordnen.
Die Erfindung sieht vorzugsweise vor, dass das mindestens eine Drucknetz Kupplungstrennstellen, insbesondere am Übergang zwischen den Druckleitungen und den Segmenten, aufweist. Dabei sind die Kupplungstrennstellen beispielsweise als Wasserspannplatten ausgebildet. Die Druckregelorgane lassen sich, bezogen auf die Fließrichtung, vor oder hinter den Kupplungstrennstellen anordnen. Dies bedeutet, dass gemäß der Erfindung selbstregelnde Schaltoder Regelventile mit hydraulischer oder pneumatischer Führungsgrößenbeaufschlagung zur Steuerung oder Regelung der Sekundärwassermenge mit Anordnung im Wasserverteilraum für die Einstoff- oder Zweistoffkühlung einge- setzt werden. Die Ventile werden vor der Kupplungstrennstelle, d. h. vor der Wasserspannplatte, also beispielsweise im Medienraum, eingesetzt. Alternativ werden die Ventile hinter der Kupplungstrennstelle, also auf oder an dem jeweiligen Segment eingesetzt.
Unter Einsatz der selbstregelnden Druck-Regelventile zur Regelung der Sekundärwassermenge lassen sich beliebig viele Kühlzonen realisieren, ohne dass Erweiterungsmaßnahmen an der Streckenverrohrung vorgenommen werden müssen. Die Aufteilung der Wasserversorgung geschieht in diesem Fall immer in Fließrichtung hinter der Kupplungstrennstelle (Wasserspannplatte). Durch eine Erhöhung der Anzahl der Kühlzonen kann bei entsprechenden Randbe- dingungen die Oberflächengüte und die strukturelle Güte des Metallstrangs positiv beeinflusst werden.
Bei einer geregelten Verteilung des Kühlmediums je Segment oder je Segmentgruppe ist ein Konstantdrucknetz nicht erforderlich, da man die Kennlinien jederzeit nachmessen kann. Voraussetzung hierfür ist, dass Organe zur Druckmessung oder zur Durchflussmessung je Segment oder je Segmentgruppe, also je Abzweig, vorgesehen sind. Voraussetzung hierbei ist, dass es bei vollem Volumenstrom keine großen Druckabfälle in der Rohrleitung bis zum Ventil geben darf.
In einem Konstantdrucknetz ist weiterhin dafür Sorge zu tragen, dass mit einem Antrieb ausgestattete Ventile nur einen kleinen Bauraum benötigen und für einen robusten Betrieb geeignet sind.
Vorteilhaft ist es auch, wenn sich mehrere, einem einzelnen Ventil zugeordnete Düsen als Stellorgane einzeln kalibrieren lassen. Um die„Düsenmodule", d. h. mehrere, einem Ventil zugeordnete Düsen als„Stellglieder" einzeln kalibrieren zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine Messstrecke einzurichten, über die nach ihrer Freischaltung die Kalibrierung der Kennlinie eines Düsenmodule vorgenommen werden kann. Dies kann während der Wartungsarbeiten oder sogar in Gießpausen geschehen. Vorteil hieran ist, dass man ein Düsenmodul allein vermessen kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist das Netz im Bereich des Verteilraums nur eine einzige Kühlmittel-Zufuhrleitung auf, über die von einer Pumpe gefördertes Kühlmittel zu Spannplatten von Segmenten zuführbar ist, wobei Verzweigungen der Leitung im Bereich der Spannplatten und/oder der Segmente angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Kühlsystem lässt sich sowohl mit einer einkomponenti- gen Kühlung (nur Wasser als Kühlmittel) als auch mit einer zweikomponentigen Kühlung (Wasser und Luft als Kühlmittel) realisieren.
In allgemeiner Weise bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Pumpenregelkreis oder durch ein Konstantdrucknetz die notwendige Menge des Kühlmediums zur Verfügung stellt und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten innerhalb der Strangführung durch Ventile mit definierten Öffnungsstellungen (offen, halb offen, etc.) oder durch Proportionalventile erfolgt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpen- regelkreis die notwendige Menge des Kühlmediums geregelt zur Verfügung stellt und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten innerhalb der Strangführung durch Ventile mit definierten Öffnungsstellungen (offen, halb offen, etc.) oder durch Proportionalventile erfolgt. Vorzugsweise befinden sich bei einer Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage zur Verteilung des Kühlmediums in der Stranggießanlage und/oder auf einem Segment dienende aktive Stellglieder, insbesondere Ventile und/oder Regler, auf den Segmenten.
Vorzugsweise sind je Segment oder je Segmentgruppe Organe zur Druck- und Volumenstrommessung vorgesehen. Auf jedem der Segmente können mehrere Gruppen von Düsen vorhanden sein, deren jeder mit Vorteil ein einzelnes Ventil zugeordnet ist, wobei sich die diesem zugeordneten Düsen einzeln kalibrieren lassen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Kühlmediums geregelt wird.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Druck des Kühlmediums pulsierend durch Schalten der Ventile geändert wird. Außerdem lassen sich Ventile in verschiedenen Ausgestaltungen einsetzen. Die Ventile werden beispielsweise als Auf-/Zu-Ventile, als diskret oder als stetig schaltbare Ventile betrieben. Die Druck-Volumenstromkennlinien werden in bestimmten zeitlichen Abständen kalibriert. Die Kalibrierung erfolgt vorzugsweise jedoch außerhalb des Gießbetriebs in der Stranggießanlage.
Durch die Verlagerung der Regelorgane direkt auf das Segment in die Nähe der Verbraucher wird die Möglichkeit geschaffen, ohne Anpassungen an der Regelgröße (Sollwert) direkt den erforderlichen Druck einzustellen. Die direkte Druckregelung in Verbindung mit der Nähe zum Verbraucher ermöglicht zudem noch eine erheblich schnellere Reaktion auf etwaige Störgrößen, was dazu führt, dass Druckstöße des Kühlmediums am Verbraucher reduziert werden. Insbe- sondere wird ein beispielsweise durch eine Verstopfung hervorgerufener Düsenausfall schnell erkannt, da die Kühlmittelmenge unmittelbar über den Druck geregelt wird. Die dadurch entstehende beruhigte Drucksituation am Verbraucher begünstigt zudem die gleichförmige Beaufschlagung mit dem Kühlmedium und führt wiederum zu einer Verbesserung der Oberflächengüte und der struk- turellen Güte des Gießprodukts.
Durch die Realisierung feiner gegliederter Regelungskreise können im Gegensatz zu konventionellen Lösungen die geforderten Temperaturen besser und schneller auf der gesamten Strangbreite des Metallstrangs eingestellt werden; dies führt insgesamt zu einer Verbesserung der Oberflächen und der strukturellen Güte des Metallstrangs.
Durch den Einsatz dieser Technologie kann die Verrohrung außerhalb Gießmaschine und der Strangführung erheblich reduziert werden. In einer sehr einfa- chen Ausgestaltung der Erfindung ist es daher möglich, lediglich eine einzige Rohrleitung je Segment vorzusehen. Auch der nach dem Stand der Technik erforderliche Wasserverteilerraum kann entfallen. Durch diese Maßnahmen werden in erheblichem Umfang Kosten eingespart. Auch kann die üblicherweise vorhandene Volumenstrommessung entfallen, wenn man aus dem sich einstellenden Druck des Kühlmediums an der Düse (Regelungsresultat) und der Dü- senkennlinien und -auslegungen auf den Verbrauch des Kühlmediums schließt und darauf verzichtet, dieses Ergebnis durch eine Volumenstrommessung zu verifizieren. Gegenüber dem Stand der Technik lassen sich mehr Kühlzonen realisieren, bei bestehenden Anlagen lässt sich die Ausrüstung auf dem Segment einfach umbauen.
Dadurch, dass nicht mehr für jeden Regelkreis auf dem Segment eine separate Kühlmittelleitung mit einem Regelventil und mit einer Volumenstrommessung aufgebaut werden muss, ist es ohne Aufwendungen möglich, die Anzahl der Regelkreise zu erhöhen, ohne dadurch außerhalb des Segments Mehrkosten zu verursachen.
Die Erweiterung der Regelkreise kann sich auch verbessernd auf die Oberflächengüte des Gießprodukts auswirken, wenn durch spezielle Kühlstrategien Nachteile der eine geringere Anzahl von Regelkreisen einsetzenden konventio- nellen Kühlung ausgeglichen werden, was sich wiederum positiv auf die Produktionskosten auswirkt.
Ebenso ergibt sich durch den Einsatz der Technologie der Vorteil, gerade bei Nachrüstungen oder Erweiterungen vorhandener Systeme eine kostengünstige oder eine durch den Einsatz der Erfindung überhaupt erst wirtschaftliche Reali- sierung. Die Kostenersparnis ergibt sich dadurch, dass eine sonst zusätzliche Streckenverrohrung nicht mehr benötigt wird. Auch die Messtechnik vereinfacht sich.
Bei Ausfall einer Düse - von einem Ausfall spricht man, wenn die Düse keine oder nur noch eine geringe Kühlmittelmenge ausbringt, beispielsweise bei einer Verstopfung - und unter der Voraussetzung, dass eine Volumenstromregelung eingesetzt wird, werden die verbleibenden Düsen mit einer entsprechend erhöhten Menge des Kühlmediums versorgt, wobei der Systemdruck steigt.
Beim Einsatz einer Druckregelung kommt es zu einer Reaktionsverbesserung des Gesamtsystems, da der sich einstellende Systemdruck an jeder Düse konstant gehalten wird. Zwar wird die Gesamtkühlmittelmenge reduziert, aber die Einzelkühlmittelmengen je Düse verändern sich nicht.
Die Reduktion der Gesamtkühlmittelmenge kann durch gezielte Erhöhung des Vorgabedrucks bewusst ausgeglichen werden.
Zur Volumenstromregelung des Gesamtvolumens eines Segments können die Druckvorgaben eines jeden selbsttätigen Druckregelorgans gleichgeschaltet werden. Die Volumenstrommessung dient dann im Regelkreis als Istwert, der gewünschte Volumenstrom als Führungsgröße (Sollwert) und die Druckvorgaben eines jeden selbsttätigen Druckregelorgans als Stellgröße. Schaltet man die Stellgrößen zusammen, so kann durch deren Veränderung der Istwert entsprechend beeinflusst werden, um die Führungsgröße zu erreichen. Durch Veränderung der Verhältnisse der Druckvorgaben zueinander kann die Kühlmittelaufteilung bei gleichzeitiger Beibehaltung des Gesamtkühlmittelstroms realisiert werden. Selbstverständlich können so auch die Verhältnisse bei geänderten Kühlmittelvolumenströmen realisiert werden.
Eine Verbesserung des Regelergebnisses tritt im Fall der Anordnung der selbsttätigen Druckregelorgane auf den Segmenten ein, da dann die Distanz zwischen dem Druckregelorgan und dem Verbraucher, d. h. der Düse, deutlich geringer ist. Die Regelungsstrecke hat eine geringere regelungstechnische Ord- nung, damit befindet sich das Regelergebnis in einem höheren Genauigkeitsbereich als beim Standardfall, bei dem das Regelorgan in einem Medienraum aufgestellt ist und somit erhebliche Entfernungen und Höhenunterschiede zu überbrücken und zu berücksichtigen sind.
Dies beruht darauf, dass die bleibenden Druckverluste der Rohrleitungen zwischen dem Druckregelorgan, den Durchflussmessgeräten und Drucksensoren sowie der Sekundärdruckmitteldüse weitaus geringer werden und die sich einstellende Volumenstrommenge erheblich weniger beeinflusst wird als bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik, gemäß der sich die Regelorgane im Medienraum befinden. Der gemäß dem Stand der Technik vorgegebene Höhenunterschied zwischen dem Kühlmittelverteilraum (Medienraum) ist entsprechend der erfinderischen Lösung nicht mehr gegeben und kann daher zusätzlich unberücksichtigt bleiben. Bei der Lösung nach dem Stand der Technik muss die Höhendifferenz oder Niveaudifferenz zwischen den Regelungseinheiten und der Düsenposition berücksichtigt werden; die dadurch entstehende Druckdifferenz liegt unter Berücksichtigung des Niveauunterschieds und der bleibenden Druckverluste anlagenspezifisch im Bereich von 0,5 bis 3 bar.
Die Druckregelung kann dazu herangezogen werden, bei Ausfall der Volumenstrommessung die Regelung zu übernehmen und trotz dieses Ausfalls die Anlage weiter betreiben zu können.
Durch diese Möglichkeit, die Regelstrategie redundant auszuführen, erhöht sich die Verfügbarkeit jeder einzelnen Kühlmittelkühlung und somit auch die Gesamtverfügbarkeit der Anlage.
Durch den Einsatz der anstelle elektrischer Vorgaben extern pneumatisch oder hydraulisch vorgegebenen Stellgröße, welche über Rohrleitungen auf das Segment geführt wird, erhöht sich die Betriebssicherheit bei der Variante„Regelung auf dem Segment".
Elektrische Verbindungen, Anschlüsse und Regelungstechnik auf dem Segment werden durch die extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere durch hohe und wechselnde Temperaturen, wechselnde Feuchten, aggressive Gießpulver, in der Standzeit begrenzt. Durch die Verwendung selbsttätiger Druckregelorgane, insbesondere durch Fremddruckvorgabe einstellbarer Regelventile, schafft die Erfindung hier Abhilfe. Gemäß der Erfindung lässt sich durch die Regelung des Drucks des Kühlmediums auf den Volumenstrom schließen, insbesondere unter Verwendung der jeweiligen Düsenkennlinien und Auslegungen der Segmente.
Bei Ausfall der Volumenstromregelung, beispielsweise bei einer Fehlfunktion der Volumenstromregelung, kann die Druckregelung aktiviert werden. So ist es möglich, mit defekter Volumenstrommessung die Anlage weiter zu betreiben, ohne diese zu beeinträchtigen. Durch diese Redundanz kann die Verfügbarkeit jeder einzelnen Volumenstromregelung und damit auch die Gesamtverfügbar- keit der Anlage erhöht werden.
Erfindungsgemäß regeln mit Vorteil selbstregelnde Regel- oder Schaltventile mit pneumatischer oder hydraulischer Führungsgrößenbeaufschlagung den Druck des Kühlmediums. Zur Regelung der Menge des Kühlmediums wird die gemeinsame Volumenstrommessung als Istwert herangezogen und m it einer Führungsgröße verglichen. Das Ergebnis der Regelung wird in einen Druck umgesetzt und als pneumatische oder hydraulische Führungsgrößenbeaufschlagung den selbstregelnden Regel- oder Schaltventilen zugeführt. Durch Veränderungen der jeweiligen Druckvorgabe kann so der dem Strang zugeführ- te Volumenstrom geregelt werden. Für den Fall, dass die selbstregelnden Regel- oder Schaltventile auf dem Segment plaziert sind, wird nur eine gemeinsame Streckenverrohrung benötigt. Durch die Nähe der selbstregelnden Regeloder Schaltventile zum Verbraucher und die damit einhergehende geringere regeltechnische Ordnung kann das Regelorgan eventuell auftretende Druck- Schwankungen leicht selbsttätig ausregeln. Durch diesen Umstand werden sys- tembedingte Druckstöße und Druckschwankungen reduziert. Durch die Erfindung wird eine Gesamtvolumenstromregelung mit einer Teilmengenbeeinflussung geschaffen; auch durch diesen Aspekt der Erfindung wird das Regelergebnis verbessert. Durch die Erfindung wird auch eine Ausfallstrategie für die Volumenstrommessung geschaffen, beispielsweise bei Ausfall der Volumen- Strommessung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Pumpenregelkreis oder ein Konstantdrucknetz die Menge des Kühlmediums, insbesondere die Wassermenge, vorhält und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten der Strangführung in bzw. quer zur Gießrichtung durch Volumenstromregler vorgenommen wird, die sich auf den Segmenten befinden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggieß- anläge. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Kühlmediums geregelt wird.
Vorzugsweise werden die Ventile entweder als Auf-/Zu-Ventile, als diskret oder als stetig schaltbare Ventile betrieben. Ebenso wird mit Vorteil durch die Rege- lung des Drucks des Kühlmediums auf den Volumenstrom geschlossen.
Von Vorteil ist es, wenn zur Volumenstromregelung des Gesamtvolumenstroms eines Segments die Druckvorgaben eines jeden selbsttätigen Druckregelorgans gleichgeschaltet werden. Vorzugsweise dienen der jeweils gemessene Volumenstrom im Druckregelkreis als Istwert, der gewünschte Volumenstrom als Führungsgröße und die Druckvorgaben eines jeden selbsttätigen Druckregelorgans als Stellgröße.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens regeln selbstregelnde Regel- oder Schaltventile mit pneumatischer oder hydraulischer Führungsgrößenbeaufschlagung den Druck des Kühlmediums.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, dass, insbesondere je Segment, ein gemessener Volumenstrom des Kühlmediums als Istwert verwendet und mit einer Führungsgröße verglichen wird, dass zur Regelung des Drucks des Kühlmediums aus dem Ergebnis zur Regelung der Menge eine hydraulische oder pneumatische Führungsgröße gewonnen wird, die den selbstregelnden Regel- oder Schaltventilen zugeführt wird.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Segment einer Strangführung in einer Stranggießanlage und
Fig. 2 eine Ausführungsform zur Versorgung eines in der Draufsicht dargestellten Segments mit einem Kühlmedium, wobei neben einer Wasserspannplatte eine Steuerluftspannplatte als kuppelbares E- lement an dem Segment für die Zuführung von Druckluft als Führungsgröße zu den Einstellorganen auf der Wasserspannplatte angebracht ist.
Gemäß der Erfindung (Fig. 1 ) ist vorgesehen, dass eine Strangführung in einer Anlage zum Gießen eines Metallstrangs in einer Gießrichtung A eine Mehrzahl von in der Gießrichtung hintereinander angeordneten und jeweils mit Rollen 1 a zur Führung des Strangs ausgestatteten Segmenten 1 auf. Jedes Segment 1 weist zwei oder mehr Spritzzonen auf, die in der Regel je nach der Breite des zu gießenden Strangs betrieben werden. Auf jedem Segment wird das Kühlme- dium mittels Spritzdüsen 4 von der Oberseite und Düsen 4a von der Unterseite aufgebracht. Die Düsen 4, 4a sind jeweils in den Bereichen zwischen den Rollen 1 a angebracht. Entsprechend der Dicke des zu transportierenden Metallstrangs sind die Düsen 4 in ihrer Höhe verstellbar.
In einem Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist ein Segment 31 dargestellt, das über drei Regelkreise 32, 33, 34 mit einem Kühlmedium versorgt wird, also beispielsweise mit Wasser oder einem Wasser-Druckluft-Gemisch. Der Regelkreis 32 bringt das Kühlmedium über einen zentralen Zuführungsstrang 35 auf den mittleren Bereich des Segments 31 auf. Von dem Zuführungsstrang wird das Kühlmedium zu den einzelnen Spritzdüsen 4 verteilt. Die Regelkreise 33 und 34 weisen jeweils zwei parallel zueinander verlaufende Zuführungsstränge 39, 40 bzw. 41 und 44, von denen das Kühlmedium zu den zugeordneten Spritzdüsen 4 gelangt. In an sich bekannter Weise wird das Kühlmedium, im vorliegenden Fall Wasser, über eine Wasserspannplatte 45 den Regelkreisen 32 bis 34 über Schalt- oder Regelventile 46, 47 und 48 jeweils zugeführt. Die Schalt- oder Regelventile 46 bis 48 sind jeweils mit Einstellorganen 49 bis 51 ausgestattet, über die pneumatisch die Schalt- bzw. Regelstellung der Schalt- oder Regelventile 46 bis 48 ein- gestellt wird, indem die Einstellung oder Position der Einstellorgane 49 bis 51 durch den Druck der als Führungsgröße eingesetzten Druckluft eingestellt wird.
Die Druckluft wird über eine als Steuerluftspannplatte 52 ausgebildete Kupplung den Einstellorganen 49 bis 51 zugeführt. Menge und Druck der Druckluft wer- den von einer Steuereinrichtung, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 53, bereitgestellt. Über regelbare pneumatische Ventile 54, 55 und 56 wird der Druck als Führungsgröße für die Einstellorgane 49 bis 51 eingestellt und diesen jeweils über eigene Leitungen 57, 58, 59 über die Steuerluftspannplatte 52 zugeführt.
Die Wasserversorgung wird über einen Medienraum 60 gewährleistet, in dem Messstellen 61 , 62 für die Durchflussmenge des Wassers bzw. für dessen Druck vorgesehen sind. Von dort wird das Wasser auf die als Kupplung an dem Segment 31 dienende Wasserspannplatte 45 und zu den Schalt- oder Regel- ventilen 46 bis 48 weitergeleitet. Bezugszeichenliste
1 Segment
1 a Segmentrollen
4 Düsen
4a Düsen
30 Bramme
31 Segment
32 Regelkreis
33 Regelkreis
34 Regelkreis
35 Zuführungsstrang
39 Zuführungsstrang
40 Zuführungsstrang
41 Zuführungsstrang
44 Zuführungsstrang
45 Wasserspannplatte
46 Regelventil
47 Regelventil
48 Regelventil
49 Einstellorgan
50 Einstellorgan
51 Einstellorgan
52 Steuerluftspannplatte
53 Speicherprogrammierbare Steuerung 54 Ventil 55 Ventil
56 Ventil
57 Leitung
58 Leitung
59 Leitung 60 Medienraum
61 Messstelle
62 Messstelle A Gießrichtung

Claims

Patentansprüche
Sekundärkühlungsvorrichtung zum Kühlen eines in einer Strangführungseinrichtung einer Stranggießanlage geführten Metallstrangs wobei die Sekundärkühlungsvorrichtung aufweist:
mehrere entlang der Strangführungseinrichtung angeordnete Kühlzonen; mindestens ein von wenigstens einem Kühlmedium durchflossenes Druckleitungsnetz;
Spitzdüsen zum Aufbringen des wenigstens einen Kühlmediums aus dem Druckleitungsnetz zumindest innerhalb einer Kühlzone auf den Metallstrang; mindestens eine Druckmesseinrichtung zum Messen des Ist-Drucks des wenigstens einen Kühlmediums in dem Druckleitungsnetz; und mindestens einen Regelkreis mit mindestens einem Regelventil als Regler und Stellglied zum Anpassen der innerhalb der Kühlzone mit Hilfe des Druckleitungsnetzes und mit diesem verbundener Spritzdüsen an den Metallstrang abgegebenen, vorgegebenen Kühlleistung; dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil als selbstregelndes Druckregelorgan ausgebildet ist und dass der Regelkreis als Druckregelkreis ausgebildet ist, in welchem ein Solldruck und der von der Druckmesseinrichtung gemessene Ist-Druck des wenigstens einen Kühlmediums in dem Druckleitungsnetz dem Druckregelorgan zum Zwecke der Druckregelung zugeführt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckregelorgan (46, 47, 48) ein Fremddruck als Führungs- o- der Stellgröße zuführbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremddruck als Stellgröße dem wenigstens einen Druckregelorgan über eine separate pneumatische oder hydraulische Leitung (57, 58, 59) zuführbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckregelorgan (46, 47, 48) an oder unmittelbar vor einem Segment (1 , 31 ) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Drucknetz Kupplungstrennstellen, insbesondere am Übergang zwischen den Druckleitungen und den Segmenten, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungstrennstellen als Wasserspannplatten (45) und/oder Steuerluftspannplatten (52) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckregelorgan (46, 47, 48) vor oder hinter den Kupplungstrennstellen (45, 52) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtung zur Volumenstrommessung des Kühlmediums in oder auf den Segmenten oder in Gruppen von Segmenten (1 , 31 ) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Organe zur Druck- und Volumenstrommessung je Segment (1 ) oder je Segmentgruppe vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spritzgruppe ein einzelnes Ventil umfasst, wobei die diesem zugeordneten Düsen einzeln kalibrierbar sind.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz im Bereich des Verteilraums eine einzige Leitung aufweist, über die von einer Pumpe gefördertes Kühlmittel zu Spannplatten von Segmenten (1 ) zuführbar ist und dass Verzweigungen der Leitung im Bereich der Spannplatten und/oder auf den Segmenten (1 ) angeordnet sind.
12. Vorrichtung zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sich zur Verteilung des Kühlmediums in der Stranggießanlage und/oder auf einem Segment (1 , 31 ) aktive Stellorgane, insbesondere Ventile und/oder Regler, auf den Segmenten befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpenregelkreis oder ein Konstantdrucknetz die Menge des Kühlmediums, insbesondere die Wassermenge, vorhält und die mengenmäßige Aufteilung auf den Segmenten der Strangführung in bzw. quer zur Gießrichtung durch Volumenstromregler vorgenommen wird, die sich auf den Segmenten befinden.
Verfahren unter Nutzung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur geregelten Sekundärkühlung mit einem von einem Kühlmedium durchflossenen Netz einer Stranggießanlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Kühlmediums geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (46, 47, 48; 54, 55, 56) entweder als Auf-/Zu-Ventile, als diskret oder als stetig schaltbare Ventile betrieben werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regelung des Drucks des Kühlmediums auf den Volumenstrom geschlossen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Volumenstromregelung des Gesamtvolumenstroms eines Segments (1 , 31 ) die Druckvorgaben eines jeden selbsttätigen Druckregelorgans (46, 47, 48; 54, 55, 56) gleichgeschaltet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils gemessene Volumenstrom im Druckregelkreis als Istwert, der gewünschte Volumenstrom als Führungsgröße und die Druckvorgaben eines jeden selbsttätigen Druckregelorgans als Stellgröße dienen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass selbstregelnde Regel- oder Schaltventile (46, 47, 48; 54, 55, 56) mit pneumatischer oder hydraulischer Führungsgrößenbeaufschlagung den Druck des Kühlmediums regeln.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere je Segment (1 , 31 ), ein gemessener Volumenstrom des Kühlmediums als Istwert verwendet und mit einer Führungsgröße verglichen wird, dass zur Regelung des Drucks des Kühlmediums aus dem Ergebnis zur Regelung der Menge eine hydraulische oder pneumatische Führungsgröße gewonnen wird, die den selbstregelnden Regel- oder Schaltventilen zugeführt wird.
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