用于對金屬的連鑄坯進(jìn)行冷卻的方法以及用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)體積流量的 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對連鑄機(jī)的連鑄坯導(dǎo)引裝置中的金屬的連鑄坯進(jìn)行冷卻的方法以及一種用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)的體積流量的開關(guān)閥。本發(fā)明的任務(wù)在于，說明一種用于對連鑄坯導(dǎo)引裝置中的金屬的連鑄坯進(jìn)行冷卻的方法以及一種用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)的體積流量的開關(guān)閥，利用所述方法和所述開關(guān)閥可以以簡單的、穩(wěn)健的并且有能效的方式在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。該任務(wù)通過以下方法步驟得到解決：-通過二進(jìn)制的控制信號(hào)（5）來主動(dòng)地操控能夠接通的開關(guān)閥（1），其中根據(jù)所期望的冷卻功率來進(jìn)行所述操控；-根據(jù)所述控制信號(hào)（5）來操縱所述開關(guān)閥的開關(guān)元件（16），其中根據(jù)所述控制信號(hào)（5）將所述開關(guān)元件（16）從關(guān)閉位置置于打開的位置中或者反之亦可，并且在所述開關(guān)元件（16）的打開的位置中打開流經(jīng)所述開關(guān)閥（1）的冷卻介質(zhì)（21）的流量，并且在所述開關(guān)元件（16）的關(guān)閉的位置中關(guān)閉流經(jīng)所述開關(guān)閥（1）的冷卻介質(zhì)（21）的流量；隨后-通過冷卻噴嘴（2）間歇地將所述冷卻介質(zhì)（21）施加到所述連鑄坯（3）上。
【專利說明】用于對金屬的連鑄坯進(jìn)行冷卻的方法以及用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)體積流量的開關(guān)閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對于連鑄機(jī)的連鑄坯導(dǎo)引裝置中的金屬的連鑄坯、優(yōu)選連鑄鋼坯進(jìn)行冷卻的方法，以及一種用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)體積流量的開關(guān)閥。
【背景技術(shù)】
[0002]在連鑄時(shí)，有必要在連鑄機(jī)的連鑄坯導(dǎo)引裝置中導(dǎo)引并且支撐連續(xù)地澆鑄的、具有至少一個(gè)有承載能力的坯殼的連鑄鋼坯，并且通過二次冷卻進(jìn)一步對其進(jìn)行冷卻。在此知道，借助于冷卻噴嘴要么將液態(tài)的冷卻介質(zhì)(典型地是水，所謂的“僅水(water only)”冷卻)、要么將由液態(tài)的冷卻介質(zhì)和氣體構(gòu)成的混合物(所謂的“空氣霧(air mist)”冷卻，其中所述氣體典型地是空氣)施加到所述連鑄坯上。對于所謂的“僅水”噴嘴來說，可以根據(jù)水壓在較小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。不過，其缺點(diǎn)是，噴射圖同樣會(huì)在取決于水壓的情況下變化，其中由于不均勻的散熱而沒有保證所述連鑄坯的均勻的表面溫度。所謂的“空氣霧”噴嘴的目標(biāo)是，通過所述噴嘴來提高冷卻介質(zhì)的最大與最小的流量之間的張縮量(Spreizung);不過在實(shí)際上已經(jīng)證實(shí)，對于“空氣霧”噴嘴來說很難達(dá)到高于10:1的張縮量或者對于“僅中”噴嘴來說很難達(dá)到高于3:1的張縮量。但是，這對于某些鋼種來說，會(huì)首先導(dǎo)致連鑄坯邊緣的過度冷卻，并且由此導(dǎo)致質(zhì)量下降。此外，用于提供用于“空氣霧”噴嘴的壓縮空氣的能耗很高，從而一方面產(chǎn)生提高了的CO2排放并且另一方面產(chǎn)生更高的用于設(shè)備的運(yùn)行的成本。
[0003]從EP 2 010 347 BI中知道，在所述連鑄坯導(dǎo)引裝置中使用能夠移動(dòng)的冷卻噴嘴。這樣做的缺點(diǎn)是，冷卻劑分配的分辨率在連鑄坯的寬邊的范圍內(nèi)是不夠的。此外，所述能夠移動(dòng)的噴嘴具有麻煩而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛绕渚哂休S承和關(guān)節(jié)的活動(dòng)的部件在極其惡劣的環(huán)境條件下在連鑄時(shí)會(huì)引起問題。
[0004]從DE 199 28 936 C2中公開了用于對連鑄坯導(dǎo)引裝置中的連鑄鋼坯進(jìn)行冷卻的一種方法和一種裝置，其中所述連鑄還通過冷卻劑噴嘴的間歇的噴射(intermittierendesSpritzen)來得到冷卻。這些冷卻劑噴嘴的缺點(diǎn)是，不能主動(dòng)地調(diào)節(jié)流經(jīng)所述冷卻劑噴嘴的流量，因而不能在通過所述冷卻劑噴嘴施加到所述連鑄坯上的最大的與最小的冷卻劑量之間實(shí)現(xiàn)特別大的張縮量。因?yàn)闉榱双@得恒定的表面溫度，連鑄鋼坯的邊緣區(qū)域的冷卻程度必須大大低于所述連鑄坯的中心的區(qū)域，所以已知的裝置的使用就導(dǎo)致邊緣區(qū)域的過度冷卻、也就是過于劇烈的冷卻，所述連鑄鋼坯的質(zhì)量因此受到損害。
_5] 本發(fā)明的概略描述
本發(fā)明的任務(wù)是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且給出一種用于對連鑄機(jī)的連鑄坯導(dǎo)引裝置中的金屬的連鑄坯進(jìn)行冷卻的方法和一種用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)的體積流量的開關(guān)閥，利用所述方法和所述開關(guān)閥可以以簡單的穩(wěn)健的并且有能效的方式在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。
[0006]該任務(wù)通過一種按權(quán)利要求1所述的方法得到解決，該方法具有以下方法步驟: -通過二進(jìn)制的控制信號(hào)來主動(dòng)地操控能夠接通的開關(guān)閥，其中根據(jù)所期望的冷卻功率來進(jìn)行所述操控；
-根據(jù)所述控制信號(hào)來操縱所述開關(guān)閥的開關(guān)元件，其中根據(jù)所述控制信號(hào)將所述開關(guān)元件從關(guān)閉的位置置于打開的位置中，或者反之亦可，并且在所述開關(guān)元件的打開的位置中打開流經(jīng)所述開關(guān)閥的冷卻介質(zhì)的流量，并且在所述開關(guān)元件的關(guān)閉的位置中關(guān)閉流經(jīng)所述開關(guān)閥的冷卻介質(zhì)的流量；隨后
-通過冷卻噴嘴間歇地將所述冷卻介質(zhì)施加到所述連鑄坯上。
[0007]在此通過二進(jìn)制的控制信號(hào)(由零和一一數(shù)值構(gòu)成的時(shí)序)來主動(dòng)地操控能夠主動(dòng)地接通的開關(guān)閥，其中所述操控、具體來講所述控制信號(hào)根據(jù)所期望的冷卻功率來完成。根據(jù)所述控制信號(hào)來操縱開關(guān)元件，該開關(guān)元件比如可以構(gòu)造為滑閥的閥芯或者中心閥或者說閥座(Sitzventil)的控制活塞，其中根據(jù)所述開關(guān)元件的位置要么打開要么關(guān)閉流經(jīng)所述開關(guān)閥的冷卻介質(zhì)的流量。所述開關(guān)元件的打開的位置是指一種位置，在該位置中打開所述流經(jīng)所述開關(guān)閥的冷卻介質(zhì)的流量；另一方面所述開關(guān)元件的關(guān)閉的位置是指另一種位置，在該位置中關(guān)閉所述流經(jīng)所述開關(guān)閥的冷卻介質(zhì)的流量。隨后將所述冷卻介質(zhì)間歇地施加或者噴射到所述連鑄坯上。通過所述操縱，典型地移動(dòng)所述開關(guān)元件，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員也知道一些開關(guān)閥，對于這些開關(guān)閥來說在操縱時(shí)所述開關(guān)元件被扭轉(zhuǎn)。
[0008]通過對于被分配給所述開關(guān)閥的開關(guān)元件的主動(dòng)的操縱，在沒有冷卻介質(zhì)的壓力變化的情況下，就已經(jīng)能夠產(chǎn)生冷卻強(qiáng)度的高達(dá)20:1的極高的張縮量(與按現(xiàn)有技術(shù)的10:1相比)。這種方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在開關(guān)元件打開時(shí)冷卻介質(zhì)的完全的壓力直接(除了所述開關(guān)閥中的較小的但是可以忽略的壓力降之外)加載在所述冷卻噴嘴上，從而即使在冷卻功率較低時(shí)也保證了恒定的噴射圖。此外，可以在很大程度上放棄“空氣霧”噴嘴的使用，從而以更加有能效的方式進(jìn)行連鑄坯冷卻。但是本發(fā)明絕不局限于“僅水”噴嘴；更確切地說當(dāng)然也可以使用“空氣霧”噴嘴。
[0009]根據(jù)一種簡單而有利的實(shí)施方式，所述二進(jìn)制的控制信號(hào)是脈寬調(diào)制的控制信號(hào)。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員也知道其它的調(diào)制方式，比如能夠潛在地用于所述二進(jìn)制的控制信號(hào)的脈沖頻率調(diào)制(PFM)。
[0010]為了降低開關(guān)閥的數(shù)目，可以這樣安排，即通過開關(guān)閥向多個(gè)比如沿著澆鑄方向相鄰地先后布置的、相鄰地橫向于澆鑄方向布置的或者關(guān)于連鑄坯的中軸線對稱地布置的冷卻噴嘴供給冷卻介質(zhì)。
[0011]為了在連鑄坯表面的范圍內(nèi)獲得冷卻劑量的盡可能好的分配效果，相應(yīng)地一個(gè)開關(guān)閥向一個(gè)(唯一的)冷卻噴嘴供給冷卻介質(zhì)。優(yōu)選所述冷卻噴嘴在輥縫中彼此間具有大約IOOmm的間距。
[0012]根據(jù)一種簡單的、成本低廉的并且緊湊的實(shí)施方式，直接地、尤其以電磁的方式來操縱所述開關(guān)元件。
[0013]根據(jù)一種作為替代方案的實(shí)施方式，間接地、尤其以氣動(dòng)地或者液壓地預(yù)控制的方式來操縱所述開關(guān)元件。氣動(dòng)的以及液壓的預(yù)控制閥能夠在世界范圍內(nèi)獲得，并且在有故障時(shí)能夠很快地更換。
[0014]根據(jù)一種有能效的實(shí)施方式，所述開關(guān)閥具有氣動(dòng)的控制接頭，該氣動(dòng)的控制接頭可選擇地將兩種不同的壓力水平連接起來，其中所述較低的壓力水平大于環(huán)境壓力。因此可以將所述預(yù)控制閥的被排出的廢空氣導(dǎo)回給壓縮機(jī)，由此可以節(jié)省能量，或者一這在設(shè)備技術(shù)方面更為簡單一將所述預(yù)控制閥的被排出的廢空氣由這個(gè)較低的壓力水平通過相應(yīng)的節(jié)流裝置、比如通過限壓閥朝周圍環(huán)境排出。
[0015]根據(jù)一種作為替代方案的實(shí)施方式，所述開關(guān)閥具有液壓的控制接頭，該液壓的控制接頭可選擇地將兩種不同的壓力水平連接起來。
[0016]在一種簡單的裝置中，連鑄機(jī)的中心的控制系統(tǒng)優(yōu)選通過總線系統(tǒng)與多個(gè)分散的控制單元進(jìn)行通信，其中分別為一個(gè)控制單元分配了一個(gè)或者多個(gè)開關(guān)閥。
[0017]已經(jīng)證實(shí)有利的是，對于來自由所述脈寬調(diào)制的控制信號(hào)的載波頻率和所述脈寬調(diào)制的控制信號(hào)的脈寬比例所構(gòu)成的組的其中至少一個(gè)參量的操控根據(jù)連鑄坯的連鑄坯時(shí)效或者連鑄坯位置來進(jìn)行。當(dāng)然，所述操控也可以根據(jù)殼厚和/或溫度分布來進(jìn)行。
[0018]為了在最大的與最小的冷卻強(qiáng)度之間獲得仍然更高的張縮量，可以根據(jù)所期望的冷卻功率(比如在1:3的范圍內(nèi))改變所述冷卻介質(zhì)的壓力。
[0019]為了獲得所述連鑄坯的均勻的表面溫度，有利的是，在通過二進(jìn)制的控制信號(hào)來操控所述能夠主動(dòng)地接通的開關(guān)閥之前實(shí)施以下方法步驟:
-在從冷卻噴嘴中噴出的冷卻介質(zhì)的碰區(qū)域中檢測所述連鑄坯的溫度T、最好是連鑄還的表面溫度；
-在考慮到所述連鑄坯的額定溫度Tstjll的情況下，確定調(diào)節(jié)誤差e=TS()11-T ；
-借助于調(diào)節(jié)裝置根據(jù)所述調(diào)節(jié)誤差e來計(jì)算調(diào)節(jié)量U，其中通過所述控制信號(hào)根據(jù)所述調(diào)節(jié)量u來設(shè)定所期望的冷卻功率。
[0020]對于所述開關(guān)閥和冷卻噴嘴的可靠性來說，有利的是，在所述開關(guān)元件的關(guān)閉的位置中，用空氣對所述開關(guān)閥與所述冷卻噴嘴之間的空間進(jìn)行吹風(fēng)。
[0021]本發(fā)明的任務(wù)同樣通過一種按權(quán)利要求10所述的開關(guān)閥得到解決，該開關(guān)閥具有:
-氣密的閥殼體，該氣密的閥殼體包括至少一個(gè)用于將冷卻介質(zhì)導(dǎo)入到所述閥殼體中的進(jìn)口和至少一個(gè)用于將冷卻介質(zhì)從所述閥殼體中導(dǎo)出的出口 ；
-用于打開并且關(guān)閉所述出口的開關(guān)元件，其中所述開關(guān)元件能夠相對于所述閥殼體運(yùn)動(dòng)；以及
-用于根據(jù)所述控制信號(hào)來操縱所述開關(guān)元件的操縱機(jī)構(gòu)。
[0022]在此，所述開關(guān)閥具有氣密的閥殼體，該氣密的閥殼體則具有用于打開并且關(guān)閉出口的開關(guān)元件。所述開關(guān)元件可以借助于操縱機(jī)構(gòu)根據(jù)所述控制信號(hào)從打開的位置-在所述打開的位置中所述出口打開-運(yùn)動(dòng)到關(guān)閉的位置中-在所述關(guān)閉的位置中所述出口關(guān)閉-并且反之亦可。借助于進(jìn)口，可以將冷卻介質(zhì)導(dǎo)入到所述閥殼體的內(nèi)部，并且借助于所述出口又可以將冷卻介質(zhì)從所述閥殼體的內(nèi)部導(dǎo)出，并且將其輸送給冷卻噴嘴。
[0023]為了獲得均勻的噴射圖，有利的是，所述出口與一用于將冷卻介質(zhì)施加到金屬的連鑄坯上的冷卻噴嘴相連接。對于冷卻介質(zhì)的快速的壓力上升來說，有利的是，所述開關(guān)閥的出口 -沿著冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向-緊挨著布置在所述冷卻噴嘴的前面。
[0024]可以這樣安排，即所述出口與多個(gè)用于將冷卻介質(zhì)施加到金屬的連鑄坯上的冷卻噴嘴相連接。由此降低了每個(gè)冷卻噴嘴的開關(guān)閥的數(shù)目的比例。
[0025]為了降低所述開關(guān)閥的、尤其是所述操縱機(jī)構(gòu)(比如電磁體)的溫度負(fù)荷，并且同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)所述冷卻介質(zhì)的快速的壓力上升，有利的是，在所述閥殼體的出口與冷卻噴嘴之間布置了止回閥。由此，在所述關(guān)閉的出口與所述止回閥之間的空間留在壓力之下，從而在打開所述出口時(shí)可以很快地形成必要的、用于打開所述止回閥的壓力。此外，在這種實(shí)施方式中，沒有必要將所述開關(guān)閥-沿著冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向-緊挨著布置在所述冷卻噴嘴的前面。由此提高堅(jiān)固性。
[0026]為了能夠快速地增加并且降低所述冷卻介質(zhì)的流量，有利的是，所述止回閥沿著流動(dòng)方向緊挨著布置在所述冷卻噴嘴的前面。
[0027]原則上可以將所述開關(guān)元件構(gòu)造為滑閥或者構(gòu)造為中心閥。作為中心閥的實(shí)施方式的有利之處是，在沒有其它的閥的情況下無泄漏地對冷卻介質(zhì)進(jìn)行密封，并且相對于污染產(chǎn)生更高的不敏感性。
[0028]在將所述開關(guān)元件構(gòu)造為中心閥時(shí)，有利的是，所述開關(guān)元件包括控制活塞，其中風(fēng)箱或者膜片相對于所述閥殼體來導(dǎo)引所述控制活塞，并且必要時(shí)對其進(jìn)行密封。
[0029]優(yōu)選所述膜片或者風(fēng)箱由不銹的金屬、優(yōu)選鋼制成，或者由塑料、優(yōu)選耐熱的塑料制成，所述耐熱的塑料在高達(dá)大于250°C的溫度下具有值得一提的強(qiáng)度，比如聚酰亞胺或者聚醚醚酮(PEEK)。
[0030]原則上可以將所述操縱機(jī)構(gòu)構(gòu)造為電的操縱機(jī)構(gòu)一優(yōu)選電磁體、氣動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)一優(yōu)選一個(gè)3/2通路(二位三通)氣動(dòng)閥或者兩個(gè)2/2通路(二位二通)氣動(dòng)閥，或者構(gòu)造為液壓的操縱機(jī)構(gòu)一優(yōu)選一個(gè)3/2通路(二位三通)液壓閥或者兩個(gè)2/2通路(二位二通)液壓閥。
[0031]所述開關(guān)閥或者預(yù)控制閥的控制接頭有利地在信號(hào)技術(shù)上、優(yōu)選通過數(shù)字的接口與控制裝置相連接，其中所述控制接頭比如構(gòu)造為PWM輸入端。
[0032]在一種對于保養(yǎng)來說有利的實(shí)施方式中，對于至少一個(gè)開關(guān)閥來說，所述用于進(jìn)行操控的控制功能以及必要時(shí)所述用于進(jìn)行故障診斷的診斷功能被合并在一個(gè)分散的控制單元中，其中所述分散的控制單元優(yōu)選通過總線連接部與中心的控制系統(tǒng)相連接。
[0033]在裝配技術(shù)上有利的是，將多個(gè)開關(guān)閥布置在連鑄坯導(dǎo)引扇形段的輥縫中，并且將其合并為一個(gè)結(jié)構(gòu)上的單元。在此有利的是，為壓縮空氣、冷卻介質(zhì)并且必要時(shí)為電氣裝置設(shè)置中心的接頭。
[0034]因?yàn)橹阑蛘呖梢匀菀椎卮_定所述冷卻噴嘴的額定流量特征(參見Back6:Grundlage der Olhydraulik (油液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ))),所以可以容易為開關(guān)閥或者冷卻噴嘴實(shí)施功能檢查:在此為一個(gè)或者多個(gè)開關(guān)閥分配用于確定流經(jīng)所述開關(guān)閥的流量，并且將所述開關(guān)閥單個(gè)地打開；通過關(guān)閉的開關(guān)閥，由此沒有體積流量流動(dòng)。如果現(xiàn)在冷卻噴嘴或者開關(guān)閥有故障，那么流量的額定-實(shí)際-比較允許明確地識(shí)別相關(guān)的冷卻噴嘴或者開關(guān)閥。有利的是，在澆鑄間隙中周期地實(shí)施這種測試-開關(guān)序列，從而提早識(shí)別一種故障或者一種功能下降。甚至可以利用有故障的冷卻噴嘴或者開關(guān)閥來繼續(xù)所述連鑄機(jī)的運(yùn)行，方法是提高用于相鄰的冷卻噴嘴的脈寬比例k (也在“duty cycle (工作循環(huán))”下面為人所知)。由此，可以在下一次已經(jīng)列入計(jì)劃的設(shè)備停機(jī)時(shí)，進(jìn)行有故障的冷卻噴嘴或者開關(guān)閥的更換，而沒有對連鑄坯的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。從AT 505035 BI中公開了在無流量測量的情況下測量一種流動(dòng)特性曲線的方法；當(dāng)然這種方法也能夠用于進(jìn)行功能檢查。
[0035]為了提高所述開關(guān)閥的或者所述冷卻噴嘴的可靠性，有利的是，沿著冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向在所述冷卻噴嘴的前面布置了用于對冷卻噴嘴進(jìn)行吹風(fēng)的吹風(fēng)口。
[0036]比如可以通過以下方式來提高堅(jiān)固性或者防止污染的安全性，即所述控制活塞具有至少一個(gè)用于-借助于氣動(dòng)的控制空氣或者單獨(dú)的吹風(fēng)空氣-對于在所述開關(guān)閥與所述冷卻噴嘴之間的空間進(jìn)行吹風(fēng)的吹風(fēng)口。
[0037]在此有利的是，為所述吹風(fēng)口分配了止回閥，使得例如所述冷卻介質(zhì)不會(huì)擠入到所述吹風(fēng)口中。
[0038]作為所述控制活塞中的吹風(fēng)口的替代方案或者補(bǔ)充方案，處于所述閥殼體的出口與冷卻噴嘴之間的空間可以具有至少一個(gè)吹風(fēng)口。要么可以永久地要么可以周期性地利用壓縮空氣進(jìn)行吹風(fēng)。通過所述吹風(fēng)，來防止比如由于鐵鱗而給冷卻噴嘴造成的污染，或者直接去除臟物。在這種實(shí)施方式中，所述吹風(fēng)口可以與吹風(fēng)空氣的來源、比如壓縮機(jī)相連接，其中對于吹風(fēng)空氣的純度要求明顯低于對于用來對閥進(jìn)行操控的所謂的控制空氣、也就是壓縮空氣的要求。
[0039]為了防止由于吹風(fēng)而使冷卻介質(zhì)的射流偏向，有利的是，要么在相對于冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向的法向平面中要么在錐形表面上布置了多個(gè)吹風(fēng)口，其中所述冷卻介質(zhì)沿著錐軸線的方向從所述錐體中貫穿流過。在此，所述錐體可以具有0° ( α <180°、優(yōu)選15° ^ a ^ 180° 的張角 α。
[0040]特別有利的是，所述吹風(fēng)口在遵守彼此間恒定的角距的情況下布置在所述法向平面中或者布置在所述錐形表面上。由此，η個(gè)吹風(fēng)口彼此間具有β =360° /n的角度β。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征從以下對非限制性的實(shí)施例所作的說明中產(chǎn)生，其中參照以下附圖，附圖示出如下:
圖1是六個(gè)冷卻噴嘴的在`板坯的寬邊的范圍內(nèi)的布置情況，其中為每個(gè)冷卻噴嘴分配了一個(gè)開關(guān)閥；
圖2是關(guān)于時(shí)間繪出的脈寬調(diào)制的控制信號(hào)的以及流經(jīng)冷卻噴嘴的流量的圖示；
圖3是一開關(guān)閥和一冷卻噴嘴的圖示，其中通過氣動(dòng)閥來預(yù)控制所述開關(guān)閥；
圖4是兩個(gè)開關(guān)閥和兩個(gè)冷卻噴嘴的圖示，其中通過氣動(dòng)閥來預(yù)控制所述開關(guān)閥；
圖5和6是以氣動(dòng)的方式預(yù)控制的具有膜片式風(fēng)箱的開關(guān)閥的分別處于打開的和關(guān)閉的位置中的圖示；
圖7a和7b是以電磁的方式直接操縱的具有波紋式風(fēng)箱的開關(guān)閥的分別處于關(guān)閉的和打開的位置中的圖示；
圖8a和Sb是以氣動(dòng)的方式操縱的具有膜片的開關(guān)閥的分別處于打開的和關(guān)閉的位置中的圖示；
圖9a和9b是以電磁的方式直接操縱的具有膜片的開關(guān)閥的分別處于打開的和關(guān)閉的位置中的圖示；
圖1Oa和IOb是開關(guān)閥的具有用于用控制空氣來吹風(fēng)的穿孔的控制活塞的分別處于打開的和關(guān)閉的位置中的圖示；
圖11和12是22個(gè)冷卻噴嘴在板坯的寬邊范圍內(nèi)的布置情況，其中分別為兩個(gè)關(guān)于所述寬邊的中軸線對稱地定位的冷卻噴嘴分配了一個(gè)共同的開關(guān)閥； 圖13a和13b分別是一個(gè)開關(guān)閥和兩個(gè)冷卻噴嘴的圖示，其中在每個(gè)冷卻噴嘴的前面布置了一個(gè)止回閥；并且
圖14是一個(gè)以氣動(dòng)的方式預(yù)控制的具有波紋式風(fēng)箱的開關(guān)閥的處于關(guān)閉的位置中的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0042]在圖1中以在板坯3的寬邊范圍內(nèi)分布的方式布置了六個(gè)冷卻噴嘴2，其中為每個(gè)冷卻噴嘴2分配了一個(gè)開關(guān)閥I。因?yàn)樵诖蜷_所述開關(guān)閥I之后冷卻介質(zhì)、也就是水的系統(tǒng)壓力加載在每個(gè)冷卻噴嘴2上，所以水分配4或者說噴射圖對于在圖2中示出的脈寬調(diào)制(PWM)的控制信號(hào)5的k的不同的數(shù)值來說也是恒定的。為了即使對于所述PWM控制信號(hào)5的較高的基頻f=l/T來說也獲得均勻的噴射圖，沿著冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向緊挨著在所述冷卻噴嘴2的前面布置了所述開關(guān)閥的出口。
[0043]在圖2中示出了用來對開關(guān)閥進(jìn)行操控的PWM控制信號(hào)5。較高的頻率在得到冷卻的連鑄坯表面上引起較低的溫度波動(dòng)，但是要求較高的能量開銷來用于所述開關(guān)閥的操控，并且很小的脈寬k而后再也不會(huì)在沒有對于噴射圖產(chǎn)生不好的影響的情況下接通。在連鑄時(shí)產(chǎn)生連鑄坯凝固的法則，即在進(jìn)行相同的再次加熱時(shí)必須以與連鑄坯時(shí)效(Strangalter)成比例的方式選擇所述脈寬調(diào)制的接通的周期持續(xù)時(shí)間T=l/f。這建議這一點(diǎn)，即按照這種準(zhǔn)則在所述連鑄設(shè)備的長度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述開關(guān)頻率。對于在連鑄設(shè)備中的連鑄鋼坯冷卻時(shí)采用的常見的應(yīng)用方案來說，在連鑄坯的前面的區(qū)域中大約IHz的載波頻率f已經(jīng)經(jīng)受考驗(yàn)。正如所示出的那樣，所述控制信號(hào)5是二進(jìn)制的信號(hào)，該二進(jìn)制的信號(hào)要么具有HI數(shù)值(邏輯上的一)要么具有LO數(shù)值(邏輯上的零)。按照圖2，HI數(shù)值引起所述開關(guān)閥I的開關(guān)元件的打開的位置，從而通過所述冷卻噴嘴2將流經(jīng)所述開關(guān)閥I的最大的流量噴射到所述連鑄坯3上。但是也可能的是，所述控制信號(hào)的HI數(shù)值與所述開關(guān)元件的關(guān)閉的位置相一致(比較一下圖3)。另一方面，LO數(shù)值引起所述開關(guān)元件的關(guān)閉，從而阻止流量。粗略地(verschmiert)看來,所述連鑄還3獲得中等的流量
i。所謂的脈寬比例k定義了所述PWM操控信號(hào)的具有HI數(shù)值的份額；換句話說，100%的數(shù)值k使所述操控信號(hào)永久為HI，50%的數(shù)值k使所述操控信號(hào)各一半為HI和L0，并且0%的數(shù)值k則使得所述操控信號(hào)永久為L0。
[0044]在圖3中示出了由開關(guān)閥1、氣動(dòng)的預(yù)控制閥7和用于對連鑄坯3進(jìn)行冷卻的冷卻噴嘴2構(gòu)成的裝置。在此在所述氣動(dòng)的3/2通路(二位三通)預(yù)控制閥7上一方面加載著氣動(dòng)的高壓8并且另一方面加載著低壓9。所述預(yù)控制閥以電氣的方式用PWM控制信號(hào)5來操控，從而作為預(yù)控制壓力10要么是所述高壓8要么是所述低壓9加載在所述開關(guān)閥上。因此正如所示出的那樣，在所述預(yù)控制閥7的未通電的狀態(tài)中、也就是說在所述控制信號(hào)為LO時(shí)，作為預(yù)控制壓力10加載著所述低壓9，使得所述預(yù)控制閥7打開，并且通過冷卻噴嘴2將冷卻介質(zhì)-水噴射到所述連鑄坯3上。
[0045]圖4示出了一種與圖3相類似的裝置，但是其中氣動(dòng)的3/2通路(二位三通)預(yù)控制閥7操控著兩個(gè)開關(guān)閥I。作為控制壓力10又加載著所述低壓9，使得所述兩個(gè)開關(guān)閥I通過所述噴嘴2將冷卻介質(zhì)噴射到所述連鑄坯3上。
[0046]圖5和6示出了開關(guān)閥I的一種實(shí)施方式的分別處于打開的和關(guān)閉的位置中的圖示，其中所述開關(guān)閥構(gòu)造為具有控制活塞16的中心閥。在所述閥殼體11的內(nèi)部，膜片式風(fēng)箱14 一方面與所述殼體11相連接并且另一方面與所述控制活塞16相連接，其中所述膜片式風(fēng)箱14導(dǎo)引著所述控制活塞，將控制空氣10與冷卻水21分開，并且在所述開關(guān)閥的未操縱的狀態(tài)中額外地將所述控制活塞16保持在關(guān)閉的位置中。如果所述冷卻介質(zhì)的壓力達(dá)到預(yù)先確定的數(shù)值，那么所述控制活塞就自動(dòng)地打開(所謂的“fail safe operation (失敗安全操作)”)。在圖5所示出的打開的位置中，所述冷卻介質(zhì)21可以不受阻攔地從進(jìn)口
12流往所述出口 13，從而通過所述冷卻噴嘴2將其噴射到所述連鑄坯上。圖6示出了關(guān)閉的位置，其中作為預(yù)控制壓力10加載著高壓，使得所述控制活塞16將所述出口 13封閉。出于簡明原因，而未示出所述用于利用預(yù)控制壓力10來對所述開關(guān)閥I進(jìn)行預(yù)控制的預(yù)控制閥。
[0047]在圖7a和7b中示出了開關(guān)閥I的另一種實(shí)施方式的分別處于關(guān)閉的和打開的位置中的圖示。在此直接-具體來講以電磁的方式-來操縱所述控制活塞16，其中在所述操縱的情況下(參見圖7b)朝所述電磁體17拉動(dòng)所述控制活塞16。在此克服所述波紋式風(fēng)箱15的彈力，使得所述冷卻介質(zhì)可以不受阻攔地穿過所述閥殼體11流往所述冷卻噴嘴2。在圖7a中沒有電磁力作用于所述控制活塞16，使得所述控制活塞16被所述波紋式風(fēng)箱15朝所述閥殼體11的出口擠壓。因此在這種情況下不會(huì)有冷卻介質(zhì)流往冷卻噴嘴2。
[0048]圖8a和Sb中示出了開關(guān)閥I的另一種實(shí)施方式的分別處于打開的和關(guān)閉的位置中的圖示。又借助于氣動(dòng)的或者液壓的預(yù)控制閥來預(yù)控制所述開關(guān)閥1，從而在所述開關(guān)閥I的關(guān)閉的位置中將所述板狀的控制活塞16朝所述閥殼體11的出口 13擠壓，其中在此放棄所述預(yù)控制閥的圖示。在打開的位置中，作為預(yù)控制壓力10加載著環(huán)境壓力(或者相對于環(huán)境壓力稍許提高的壓力)，從而通過所述膜片18將所述控制活塞16拉回到打開的位置中。
[0049]在圖9a和9b中示出了直接操縱的開關(guān)閥1，其中所述控制活塞16通過電磁體17來操縱。在這種情況下，所述膜片18只須導(dǎo)引所述控制活塞16 ;在這種情況下，密封功能是沒有必要的，只要所述磁體可以“濕式”運(yùn)行。在此所述膜片18也可以被彈簧所取代。
[0050]圖1Oa和IOb示出了用于以氣動(dòng)的方式預(yù)控制的開關(guān)閥的控制活塞16的細(xì)節(jié)，其中將所述控制空氣22通過所述控制活塞16中的穿孔19用于對于在開關(guān)閥與冷卻噴嘴之間的空間進(jìn)行吹風(fēng)。通過所述吹風(fēng)來防止臟物、比如鐵鱗擠入到所述冷卻噴嘴中，這有利地影響著所述開關(guān)閥及冷卻裝置的可靠性。此外，在閥座與冷卻噴嘴之間的空間中避免了沉積物、比如石灰。
[0051]圖11和12示出了 22個(gè)在板坯3的寬邊的范圍內(nèi)均勻地分布的冷卻噴嘴的布置情況，其中各兩個(gè)冷卻噴嘴2關(guān)于所述寬邊的中軸線對稱地布置，并且為這兩個(gè)冷卻噴嘴分配了一個(gè)開關(guān)閥I。這種布置結(jié)構(gòu)一方面引起對稱的溫度條件，另一方面在冷卻劑分布4的分辨率足夠大的情況下降低所述開關(guān)閥I的數(shù)目。但是，為了影響非對稱的凝固條件，可能有利的是，為每個(gè)冷卻噴嘴分配一個(gè)唯一的開關(guān)閥I。在這種實(shí)施方式中，向所有開關(guān)閥
I加載共同的控制壓力10，其中通過不同地選擇的彈簧剛度來實(shí)現(xiàn)開關(guān)閥I的開關(guān)元件的不同的打開或者關(guān)閉。
[0052]圖13a和13b示出了直接地、比如通過電磁體像在圖7a、7b、9a、9b那樣被操控的開關(guān)閥I的兩種實(shí)施方式，所述開關(guān)閥I向兩個(gè)冷卻噴嘴2供給冷卻介質(zhì)。在圖13a中，沿著所述冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向23相應(yīng)地在所述開關(guān)閥I的出口 13與冷卻噴嘴2之間布置了具有彈簧20的止回閥；取代具有彈簧20的所述止回閥，圖13b示出了能夠開啟的止回閥20。在這些實(shí)施方式中，沒有必要將所述開關(guān)閥I布置在所述冷卻噴嘴2的附近區(qū)域中，因?yàn)樯踔猎谒鲩_關(guān)閥I關(guān)閉時(shí)在處于開關(guān)閥I與止回閥20之間的管路中鎖住(einsperren)液壓的壓力。在打開所述開關(guān)閥I之后，在所述管路中僅須形成較小的相對壓力，用于開啟所述止回閥20并且將冷卻介質(zhì)沿著流動(dòng)方向23噴射到所述連鑄坯3上。通過將所述止回閥20緊挨著布置在所述冷卻噴嘴2的前面的這種方式，在關(guān)閉所述開關(guān)閥I之后還僅僅將很小的量的冷卻介質(zhì)施加到所述連鑄坯3上(所謂的滲漏)。
[0053]為了防止由于臟物或者沉積物(石灰等)而堵塞所述冷卻噴嘴2，也可選地可以在所述止回閥20與所述冷卻噴嘴2之間布置用于進(jìn)行吹風(fēng)的吹風(fēng)裝置(比如吹風(fēng)口)(比較一下圖1Oa和14，附圖標(biāo)記19)或者單獨(dú)的壓縮空氣接頭。
[0054]圖14示出了具有波紋式風(fēng)箱15的以氣動(dòng)的方式預(yù)控制的開關(guān)閥I。在所述閥殼體11的內(nèi)部有控制活塞16，向該控制活塞加載控制壓力10。通過所述控制壓力，將所述控制活塞16朝-在該視圖中-看不到的出口 13擠壓，從而不會(huì)有冷卻介質(zhì)從所述進(jìn)口 12流往所述冷卻噴嘴2。為了降低用于比較昂貴的控制空氣的運(yùn)行成本(比較一下圖10a、10b)，所述開關(guān)閥I沿著流動(dòng)方向23在所述冷卻噴嘴2的末端的前面具有兩個(gè)吹風(fēng)口 19，永久地用吹風(fēng)空氣對所述吹風(fēng)口 19進(jìn)行吹風(fēng)。為此，所述吹風(fēng)口 19與壓縮空氣源相連接。所述兩個(gè)吹風(fēng)口彼此對置地布置在相對于所述流動(dòng)方向23的法向平面中(角度偏差β=180° )，使得所述吹風(fēng)空氣沒有使冷卻劑射流偏向。
[0055]在所述閥殼體11的出口 13與冷卻噴嘴之間布置了至少一個(gè)吹風(fēng)口，這不局限于以氣動(dòng)的方式預(yù)控制的開關(guān)閥I ;這種實(shí)施方式當(dāng)然也可以用在直接地(比較一下圖7a、7b、9a、9b)控制的開關(guān)閥上。
[0056]當(dāng)然，本發(fā)明絕不局限于板坯規(guī)格；更確切說它也能夠用到毛坯規(guī)格、初軋坯規(guī)格以及所謂的“異形坯”規(guī)格。
[0057]附圖標(biāo)記列表:
1開關(guān)閥
2冷卻噴嘴
3連鑄坯
4水分配
5控制信號(hào)
6流量
7預(yù)控制閥
8聞壓
9低壓
10控制壓力
11閥殼體
12進(jìn)口
13出口
14膜片式風(fēng)箱15波紋式風(fēng)箱
16控制活塞
17電磁體
18膜片
19穿孔
20止回閥
21冷卻水
22控制空氣
23流動(dòng)方向e調(diào)節(jié)誤差f載波頻率k脈寬比例u調(diào)節(jié)量Tpwm 周期持續(xù)時(shí)間
T溫度
【權(quán)利要求】
1.用于對于連鑄機(jī)的連鑄坯導(dǎo)引裝置中的金屬的連鑄坯(13)、優(yōu)選連鑄鋼坯進(jìn)行冷卻的方法，該方法具有以下方法步驟: -通過二進(jìn)制的控制信號(hào)(5)來主動(dòng)地操控能夠接通的開關(guān)閥(1)，其中根據(jù)所期望的冷卻功率來進(jìn)行操控； -根據(jù)所述控制信號(hào)(5)來操縱所述開關(guān)閥的開關(guān)元件(16)，其中根據(jù)所述控制信號(hào)(5)將所述開關(guān)元件(16)從關(guān)閉位置置于打開的位置中或者反之亦可，并且在所述開關(guān)元件(16)的打開的位置中打開流經(jīng)所述開關(guān)閥(I)的冷卻介質(zhì)(21)的流量，并且在所述開關(guān)元件(16)的關(guān)閉的位置中關(guān)閉流經(jīng)所述開關(guān)閥(I)的冷卻介質(zhì)(21)的流量；隨后 -通過冷卻噴嘴(2 )間歇地將所述冷卻介質(zhì)(21)施加到所述連鑄坯(3 )上。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二進(jìn)制的控制信號(hào)(5)是脈寬調(diào)制的(PWM)控制信號(hào)(5)。
3.按權(quán)利要求1到2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，直接地、尤其以電磁的方式來操縱所述開關(guān)元件(16)。
4.按權(quán)利要求1到2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，間接地、尤其以氣動(dòng)的或者液壓的方式操縱所述開關(guān)元件(16)。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，以氣動(dòng)的方式預(yù)控制所述開關(guān)閥(1)，其中所述氣動(dòng)的預(yù)控制壓力(10)可選擇地將兩種不同的壓力水平(8、9)連接起來，其中優(yōu)選所述較低的壓力水平(9)大于環(huán)境壓力。
6.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對于來自由所述脈寬調(diào)制的控制信號(hào)(5)的載波頻率(f)和所述脈寬調(diào)制的控制信號(hào)(5)的脈寬比例(k)所構(gòu)成的組的至少一個(gè)參量的操控根據(jù)所述連鑄坯(3)的連鑄坯時(shí)效或者連鑄坯位置來進(jìn)行。
7.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所期望的冷卻功率來改變所述冷卻介質(zhì)(21)的壓力。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在通過二進(jìn)制的控制信號(hào)(5)來操控能夠主動(dòng)地接通的所述開關(guān)閥(I)之前實(shí)施以下方法步驟: -在從冷卻噴嘴(2)中噴出的冷卻介質(zhì)(21)的噴射到連鑄坯(3)上的相碰區(qū)域中檢測所述連鑄坯(3)的溫度T、優(yōu)選所述連鑄坯(3)的表面溫度； -在考慮到所述連鑄坯(3)的額定溫度Tstjll的情況下確定調(diào)節(jié)誤差e=TS()11-T ； -借助于調(diào)節(jié)裝置根據(jù)所述調(diào)節(jié)誤差e來計(jì)算調(diào)節(jié)量U，其中通過所述控制信號(hào)(5)根據(jù)所述調(diào)節(jié)量u來設(shè)定所期望的冷卻功率。
9.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述開關(guān)元件(16)的關(guān)閉的位置中用空氣(22)來給所述開關(guān)閥(I)與所述冷卻噴嘴(2)之間的空間進(jìn)行吹風(fēng)。
10.用于間歇地打開并且關(guān)閉冷卻介質(zhì)(21)的體積流量的開關(guān)閥(1)，該開關(guān)閥適合于對連鑄機(jī)的連鑄坯導(dǎo)引裝置中的金屬的連鑄坯(3)進(jìn)行冷卻，該開關(guān)閥具有: -氣密的閥殼體(11)，該氣密的閥殼體包括至少一個(gè)用于將冷卻介質(zhì)(21)導(dǎo)入到所述閥殼體(11)中的進(jìn)口(12)和至少一個(gè)用于將冷卻介質(zhì)(21)從所述閥殼體(11)中導(dǎo)出的出口(13)； -用于打開并且關(guān)閉所述出口(13)的開關(guān)元件(16)，其中所述開關(guān)元件(16)能夠相對于所述閥殼體(11)運(yùn)動(dòng)；以及-用于根據(jù)控制信號(hào)(5)來操縱所述開關(guān)元件(16)的操縱機(jī)構(gòu)(7、17)。
11.按權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述出口(13)與一用于將冷卻介質(zhì)(21)施加到所述連鑄坯(3)上的冷卻噴嘴(2)相連接。
12.按權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述出口(13)與多個(gè)用于將冷卻介質(zhì)(21)施加到所述連鑄坯(3 )上的冷卻噴嘴(2 )相連接。
13.按權(quán)利要求11到12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述閥殼體(11)的出口(13)與冷卻噴嘴(2)之間布置了止回閥(20)。
14.按權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述止回閥(20)沿著流動(dòng)方向(23)緊挨著布置在所述冷卻噴嘴(2)的前面。
15.按權(quán)利要求10到14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)元件(16)包括控制活塞(16)，其中風(fēng)箱(14、15)或者膜片(18)相對于所述閥殼體(11)來導(dǎo)引所述控制活塞(16)，并且必要時(shí)對其進(jìn)行密封。
16.按權(quán)利要求10到15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述操縱機(jī)構(gòu)(7、17)構(gòu)造為電的操縱機(jī)構(gòu)，優(yōu)選電磁體(17)。
17.按權(quán)利要求10到15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述操縱機(jī)構(gòu)(7、17)構(gòu)造為氣動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu) ，優(yōu)選3/2通路氣動(dòng)閥(7)或者兩個(gè)2/2通路氣動(dòng)閥(7)。
18.按權(quán)利要求10到17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，沿著所述冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向(23 )在所述冷卻噴嘴(2 )的前面布置了至少一個(gè)吹風(fēng)口( 19 )，用于對所述冷卻噴嘴(2)進(jìn)行吹風(fēng)。
19.按權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述控制活塞(16)具有至少一個(gè)用于給處于所述開關(guān)閥(I)與所述冷卻噴嘴(2)之間的空間進(jìn)行吹風(fēng)的吹風(fēng)口( 19)。
20.按權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，為所述吹風(fēng)口(19)分配了止回閥(20)。
21.按權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，為處于所述閥殼體(11)的出口(19)與冷卻噴嘴(2)之間的空間分配了至少一個(gè)吹風(fēng)口(19)。
22.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，要么在相對于冷卻介質(zhì)流動(dòng)方向的法向平面中、要么在錐形表面上布置了多個(gè)吹風(fēng)口(19)，其中所述冷卻介質(zhì)沿著錐軸線的方向從被分配給所述錐形表面的錐體中貫穿流過。
23.按權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述吹風(fēng)口(19)在遵守彼此間恒定的角距的情況下布置在所述法向平面中或者布置在所述錐形表面上。
24.冷卻排，其特征在于，多個(gè)按權(quán)利要求10到23中任一項(xiàng)所述的開關(guān)閥(I)和冷卻噴嘴(2)被合并為一個(gè)結(jié)構(gòu)上的單元，用于布置在所述連鑄坯導(dǎo)引裝置的輥縫中。
【文檔編號(hào)】F16K31/06GK103764315SQ201280025787
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月27日
【發(fā)明者】P.拉德納, M.邁爾霍費(fèi)爾, R.沙伊德爾, H.瓦爾 申請人:西門子 Vai 金屬科技有限責(zé)任公司