DE102011075627A1

DE102011075627A1 - Secondary cooling device, useful for cooling metal strand in strand guide roller after its exit from mold, comprises cooling circuit with pump, strand guide roller with cooling passages, coolant control valve, and coolant shutoff valve

Info

Publication number: DE102011075627A1
Application number: DE102011075627A
Authority: DE
Inventors: Uwe Plociennik; Markus Reifferscheid
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: DE102011075627B4

Abstract

The secondary cooling device comprises a cooling circuit (110) with a pump (111) to promote a coolant (150), a strand guide roller with a first cooling passage (112) and a second cooling passage, where the first and second cooling passages are designed as partial sections of the cooling circuit, a coolant control valve located in an inlet of the first cooling passage for controlling the volumetric flow of the coolant by the first cooling passage, and a coolant shutoff valve located in an inlet of the second cooling passage for closing the second cooling passage against the flow of coolant. The secondary cooling device comprises a cooling circuit (110) with a pump (111) to promote a coolant (150), a strand guide roller with a first cooling passage (112) and a second cooling passage, where the first and second cooling passages are designed as partial sections of the cooling circuit, a coolant control valve located in an inlet of the first cooling passage for controlling the volumetric flow of the coolant by the first cooling passage, a coolant shutoff valve located in an inlet of the second cooling passage for closing the second cooling passage against the flow of the coolant, a control device to actuate the coolant control valve and the coolant shutoff valve, where the control device is formed to close the second cooling passage by actuating the coolant shutoff valve against an entry of the coolant if a metal strand (200) is made of a tear-sensitive material, a flushing system having a compressor for blowing out residues of the coolant from the second cooling passage by gas and compressed air after the second cooling passage is closed by the coolant shut off valve against the entry of the coolant, a first temperature measuring unit, a second temperature measuring unit, and a third temperature measuring unit. The flushing system comprises a gas shutoff valve whose outlet opens into the inlet of the second cooling passage between the coolant shutoff valve and the strand guide roller to open or close the second cooling passage against the entry of the gas. The first temperature measuring unit is provided for measuring the surface temperature of the metal strand, which is cooled in the strand guide roller. The control device is adapted to adjust the volume flow of the coolant in the first cooling passage by controlling the coolant control valve in response to the measured surface temperature of the metal strip such that the surface temperature of the metal strip does not fall below a predetermined temperature-strand threshold. The second temperature measuring unit is provided in the inlet of the first cooling passage, and the third temperature measuring unit is provided in the first cooling passage for detecting a change in temperature of the cooling medium. The control device further adjusts the volumetric flow of the coolant by actuating the coolant control valve according to the detected change in temperature in the first cooling passage so that the change in the temperature does not exceed predetermined temperature threshold level. The strand guide roller is designed as a cladding roller or a turret roller. The introduction or removal of the coolant guided in the two cooling passages is carried out by rotary joints mounted at an end face or lateral surfaces of a roller pin of the strand guide roller or by feedthroughs in a roller body of the strand guide roller. The first cooling passage is formed along the longitudinal axis of the strand guide roller. The second cooling passage is formed, at inlet and outlet sides of the strand guide roller, in the form of an annular channel portion concentrically surrounding the first cooling channel. The annular channel portions branch off in the radial direction via a connecting channel extending parallel to outer surface of the strand guide roller. The connecting channel is formed as a portion of the second cooling channel of the strand guide roller, and is present in helical or spiral form. An independent claim is included for a method of operating a secondary cooling device.

Description

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

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

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

Die Sekundärkühleinrichtung besteht typischerweise aus einer Vielzahl von Düsenbalken, welche zwischen den Strangführungsrollen der Strangführungseinrichtung angeordnet sind und zwischen den Rollen ein Kühlmittel auf die Ober- und Unterseite des Strangs aussprühen. Die auf diese Weise durch Sprühkühlung von der Sekundärkühleinrichtung erzeugte Kühlleistung ist im oberen Bereich der Strangführungseinrichtung, das heißt in dem der Kokille unmittelbar nachgeordneten Bereich der Strangführungseinrichtung am intensivsten. Die Kühlleistung der Sprühkühlung kann mit zunehmender Erstreckung der Strangführungseinrichtung zunehmend schwächer ausgebildet sein und insbesondere im Auslauf der Strangführungseinrichtung sogar ganz abgestellt werden. Diese Reduzierung der Kühlleistung über die Länge der Strangführungseinrichtung erfolgt typischerweise im Hinblick auf die Anforderungen der jeweils gegossenen Metall-, insbesondere Stahlsorten.The secondary cooling device typically consists of a plurality of nozzle bars, which are arranged between the strand guide rollers of the strand guide device and spray a coolant between the rollers on the top and bottom of the strand. The cooling power thus generated by spray cooling from the secondary cooling device is most intense in the upper region of the strand guiding device, ie in the region of the strand guiding device immediately downstream of the mold. The cooling power of the spray cooling can be formed increasingly weaker with increasing extent of the strand guide device and even be turned off in the outlet of the strand guide device in particular. This reduction of the cooling capacity over the length of the strand guiding device is typically carried out with regard to the requirements of the respectively cast metal, in particular steel grades.

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

Wegen der unterschiedlichen Kühlmethoden, die zur Kühlung eines Metallstrangs in einer Strangführungseinrichtung zum Einsatz kommen, Intensiv- oder Trockenkühlung, sind an den jeweiligen Einsatzweck angepasste, unterschiedliche Rollentemperaturen von Vorteil. So sind bei einer Intensivkühlung nicht aktiver Sprühkühlung kalte Rollen und bei der trockenen Kühlung warme Rollen von Vorteil. Besonders bei der trockenen Kühlung ist ein geringer Temperaturabfall der Bramme erwünscht, um hohe Oberflächentemperaturen im Richtbereich zur Vermeidung von Rissen zu erzielen.Because of the different cooling methods used for cooling a metal strand in a strand guide device, intensive or dry cooling, different roll temperatures adapted to the respective application purpose are advantageous. Thus, in an intensive cooling of non-active spray cooling cold rolls and in the dry cooling warm rolls of advantage. Especially in dry cooling, a small temperature drop of the slab is desirable to achieve high surface temperatures in the directional range to avoid cracks.

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

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

Gemäß der DE-OS 1 758 029 wird die Rollenoberfläche mit einem Walzpanzer niedriger Wärmeleitfähigkeit umgeben, um dadurch die schädliche Aufheizung des eigentlichen Rollenmantels zu vermeiden. Als Walzpanzer wird ein keramischer, metalloxidischer oder pulvermetallurgischer Überzug vorgeschlagen.According to the DE-OS 1 758 029 The roller surface is surrounded with a rolling armor low thermal conductivity, thereby avoiding the harmful heating of the actual roll mantle. As a rolled armor, a ceramic, metal oxide or powder metallurgical coating is proposed.

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

Aus der JP 52 040 608 B4 ist eine innengekühlte Stranggussrolle mit einem Kern, einem den Kern umgebenden Mantel und einem weiteren, den Mantel umschließenden Verschleißschutzmantel bekannt. Der Mantel um den Kern besteht aus Kupfer, einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder Aluminium. Der Verschleißschutzmantel ist aus Stahl oder Gusseisen und mit einem inneren Mantel über insbesondere eine Schrumpfpassung verbunden. Aus diesem Dokument ist zwar die grundsätzliche Vorgehensweise, einen Kern einer Stranggießrolle mit einem Mantel aus Kupfer zu umgeben und diesen über einen weiteren Mantel vor Verschleiß zu schützen, bekannt, jedoch wird die Wärmeleitung durch den Stahl- oder Gussmantel mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Kupfer vermindert. Zusätzlich wirkt sich die aus Festigkeitsgründen benötigte Wanddicke zum Aufschrumpfen des Stahl- oder Gussmantels negativ auf die Wärmeleitung aus.From the JP 52 040 608 B4 is an internally cooled continuous casting roll with a core, a surrounding the core jacket and another, the jacket enclosing wear protective jacket known. The sheath around the core is made of copper, a copper-aluminum alloy or aluminum. The wear protection jacket is made of steel or cast iron and connected to an inner jacket in particular a shrink fit. Although the basic procedure of surrounding a core of a continuous casting roll with a sheathing of copper and protecting it from wear via another sheath is known from this document, the heat conduction through the steel or cast sheath with lower thermal conductivity than copper is reduced. In addition, the wall thickness required for strength reasons for shrinking the steel or cast shell has a negative effect on the heat conduction.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Vorzugsweise wird vorgesehen, dass die in den beiden Kühlkanälen zirkulierenden Kühlmittel über an den Stirn- oder Mantelflächen von Rollenzapfen der Strangführungsrolle angebrachten Dreheinführungen bzw. Drehdurchführungen in den Rollenkörper der Strangführungsrolle eingeleitet und aus ihm an dem gegenüberliegenden Rollenzapfen wieder herausgeleitet werden.It is preferably provided that the coolant circulating in the two cooling channels is introduced into the roller body of the strand guide roller via rotary adapters or rotary unions mounted on the end faces or lateral surfaces of roller pins of the strand guide roller and is led out of it on the opposite roller journal.

Vorzugsweise ist der erste Kühlkanal symmetrisch zur Längsachse der Rolle ausbildet.Preferably, the first cooling channel is formed symmetrically to the longitudinal axis of the roller.

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

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

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

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

Wenn keine Rissempfindlichkeit vorliegt sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, den Metallstrang traditionell intensiv abzukühlen, dass heißt sowohl den ersten wie den zweiten Kühlkanal der Rolle gleichzeitig mit Kühlmittel zu betreiben, um auf diese Weise eine maximale Wärmeabfuhr über die Strangführungsrolle – eventuell auch in Kombination mit einer traditionellen Sprühkühlung – zu realisieren.If there is no crack sensitivity, the inventive method provides to cool the metal strand traditionally intensive, that is, both the first and the second cooling channel of the roller to operate simultaneously with coolant, in this way a maximum heat dissipation through the strand guide roller - possibly in combination with a traditional spray cooling - to realize.

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

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

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

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the attached figures. Show it:

1 eine Ansicht einer temperaturgesteuerten Strangführungsrolle im Längsschnitt, 1 a view of a temperature-controlled strand guide roller in longitudinal section,

2 das erfindungsgemäße Verfahren, 2 the method according to the invention,

3 ein Diagramm, in dem die Oberflächentemperatur einer Bramme vor einem Richttreiber als Funktion der Rollentemperatur der Strangführungsrollen für verschiedene Gießgeschwindigkeiten dargestellt ist, und 3 a diagram in which the surface temperature of a slab before a straightening drive as a function of the roller temperature of the strand guide rollers for different casting speeds is shown, and

4 ein Diagramm zum Einfluss der Temperatur der Stranggussrollen auf die Position der Durcherstarrung einer Bramme, wobei die Position der Durcherstarrung als Funktion der Temperatur der Stranggussrollen dargestellt ist. 4 a diagram of the influence of the temperature of the continuous casting rolls on the position of the solidification of a slab, wherein the position of the solidification is shown as a function of the temperature of the continuous casting rolls.

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

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

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

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

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

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

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

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

Das erfindungsgemäße Verfahren, wie es als Programm 130 hinterlegt ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 detailliert beschrieben.The inventive method, as a program 130 is deposited below with reference to 2 described in detail.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zunächst eine Prüfung des Materials des zu kühlenden Metallstrangs 200 im Hinblick auf seine Rissempfindlichkeit vor. Dazu wird – vereinfacht ausgedrückt – die Duktilität des Materials mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Ist die Duktilität des Materials kleiner als der vorgegebene Schwellenwert, so wird das Material als rissempfindlich eingestuft und umgekehrt, ist die Duktilität größer als der vorgegebene Schwellenwert, so wird das Material als rissunempfindlich eingestuft.The inventive method initially sees an examination of the material of the metal strand to be cooled 200 in terms of its crack sensitivity. To simplify this, the ductility of the material is compared to a predetermined threshold value. If the ductility of the material is less than the predetermined threshold, the material is classified as being susceptible to cracking, and conversely, if the ductility is greater than the predetermined threshold, the material is classified as insensitive to cracking.

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

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

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

Stattdessen wird, wie gesagt, der Volumenstrom des Kühlmittels 150 in dem ersten Kühlkanal 112 in Abhängigkeit der Temperatur des Metallstrangs der Temperaturerhöhung, welche das Kühlmittel beim Durchfluss durch den ersten Kühlkanal erfährt und optional auch in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur des Kühlmittels nach Passieren des ersten Kühlkanals 112 eingestellt. Die Messung der Oberflächentemperatur des Metallstrangs 200 erfolgt mit der ersten Temperatur-Messeinrichtung 140. Sobald diese Temperatur T_Metallstrang kleiner ist als ein zugeordneter Strangtemperatur-Schwellenwert T_SStr ist, wird das Kühlmittel-Steuerventil 9 von der Steuereinrichtung 30 entsprechend angesteuert, um den Volumenstrom des Kühlmittels in dem ersten Kühlkanal 114 zu erhöhen, um auf diese Weise die Kühlleistung zu vergrößern und die Temperatur des Metallstrangs wieder unter den Strangtemperatur-Schwellenwert zu drücken.Instead, as stated, the volume flow of the coolant 150 in the first cooling channel 112 as a function of the temperature of the metal strand of the temperature increase, which the coolant undergoes when flowing through the first cooling channel and optionally also as a function of the return temperature of the coolant after passing through the first cooling channel 112 set. The measurement of the surface temperature of the metal strand 200 takes place with the first temperature measuring device 140 , Once this temperature T _metal _strand is less than an assigned strand temperature threshold T _SStr , the coolant control valve becomes 9 from the controller 30 triggered in accordance with the volume flow of the coolant in the first cooling channel 114 to increase in this way the cooling capacity and to push the temperature of the metal strand back below the strand temperature threshold.

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

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

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

3 zeigt die Abkühlung von Metallsträngen aus rissempfindlichen Stahlgütern. Dazu ist auf der Ordinate die Oberflächentemperatur des Strangs in °C vor dem Richttreiber und auf der Abzisse die Temperatur der Strangführungsrolle 120 in °C aufgetragen. Gemäß der Erfindung werden die Metallstränge trocken gekühlt, d. h. nur unter Einsatz des ersten Kühlkanals 112, während der zweite Kühlkanal 114 trocken ist, d. h. mit Luft gefüllt ist. Dabei steigt die Oberflächentemperatur des Metallstrangs vor dem Richttreiber bei einer Änderung der Temperatur der Strangführungsrollen 1 von beispielsweise 200°C auf 300°C je nach den Gießgeschwindigkeiten v₁ = 1 m/min, v₂ = 1,5 m/min, v₃ = 2,2 m/min um etwa 20°C, beispielsweise um bis zu 23°C, an. 3 shows the cooling of metal strands made of crack-sensitive steel goods. For this, the ordinate has the surface temperature of the strand in ° C in front of the straightening driver and on the abscissa the temperature of the strand guiding roll 120 applied in ° C. According to the invention, the metal strands are cooled dry, ie only using the first cooling channel 112 while the second cooling channel 114 is dry, that is filled with air. The surface temperature of the metal strand in front of the straightening driver increases as the temperature of the strand guide rolls changes 1 from, for example, 200 ° C to 300 ° C, depending on the casting speeds v ₁ = 1 m / min, v ₂ = 1.5 m / min, v ₃ = 2.2 m / min by about 20 ° C, for example up to 23 ° C, on.

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

Bei trockener Kühlung verändert sich der Abstand der Durcherstarrung (4) beispielsweise bei Rollentemperaturen zwischen 200°C und 300°C in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit. In 4 sind die Veränderungen der Abstände ΔL beispielhaft für die Gießgeschwindigkeiten v₀ = 0,5 m/min, v₁, v₂ und v₃ dargestellt. Bei höheren Gießgeschwindigkeit verlagert sich die Position der Durcherstarrung zu größeren Rollen-Nummern hin; das heißt die Abstände der Position der Durcherstarrung zum Kokillenausgang werden größer. Im Beispiel der Darstellung verlagert sich die Durcherstarrung von einer Rolle R44, das heißt der vierundvierzigsten Rolle, gezählt nach dem Auslass der Gießkokille, hin zu einer Rolle R136. In Abhängigkeit der jeweiligen Oberflächentemperatur der Rollen verlagert sich der Ort der Erstarrung ebenfalls in einem Bereich von mehr als 1 Meter, in diesem Fall um etwa 1100 mm. Dies bedeutet, dass durch die Kühlung im Kühlkreislauf 7, der bei einer trockenen Kühlung für den oberen beschriebenen Werkstoff ausschließlich zum Einsatz kommt, durch die Wahl der Kühlmitteltemperatur und/oder der Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels, des bei dem Kühlmittel möglichen Wärmeübergangs und der Effizienz der Rückkühlung des Kühlmittels im Wärmetauscher ein Kühlverlauf individuell an die gewünschte Eigenschaften der Bramme, beispielsweise deren Kornstruktur, Duktilität, etc., individuell eingestellt werden kann.With dry cooling, the distance of the solidification ( 4 ) For example, at roller temperatures between 200 ° C and 300 ° C depending on the casting speed. In 4 For example, the changes in the distances ΔL are shown for the casting speeds v ₀ = 0.5 m / min, v ₁ , v ₂ and v ₃ . At higher casting speeds, the solidification position shifts towards larger reel numbers; that is, the distances of the position of Durcherstarrung to Kokillenausgang be greater. In the example of the illustration, the solidification shifts from a roll R44, that is the forty-fourth roll, counted after the outlet of the casting mold, to a roll R136. Depending on the respective surface temperature of the rollers, the location of the solidification also shifts in a range of more than 1 meter, in this case about 1100 mm. This means that by cooling in the cooling circuit 7 , which is used exclusively in a dry cooling for the upper material described by the choice of the coolant temperature and / or the flow rate of the coolant, the possible heat transfer in the coolant and the efficiency of the re-cooling of the coolant in the heat exchanger, a cooling curve individually to the desired Properties of the slab, for example, their grain structure, ductility, etc., can be adjusted individually.

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

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

99: Kühlmittel-SteuerventilCoolant control valve
1010: Kühlmittel-AbsperrventilCoolant shut-off valve
1313: Gas-AbsperrventilGas shut-off valve
110110: KühlkreislaufCooling circuit
111111: Pumpe für KühlmittelPump for coolant
112112: erster Kühlkanalfirst cooling channel
113113: Zulauf des ersten KühlkanalsInlet of the first cooling channel
114114: zweiter Kühlkanalsecond cooling channel
114-1, 114-1'114-1, 114-1 ': koaxiale Ringkanalabschnitte des zweiten Kühlkanalscoaxial annular channel sections of the second cooling channel
114-2, 114-2'114-2, 114-2 ': radiale Kanalabschnitte des zweiten Kühlkanalsradial channel sections of the second cooling channel
114-3114-3: Verbindungskanal des zweiten KühlkanalsConnecting channel of the second cooling channel
115115: Zulauf des zweiten KühlkanalsInlet of the second cooling channel
117117: Rücklauf des ersten KühlkanalsReturn of the first cooling channel
120120: StrangführungsrolleStrand guide roller
130130: Steuereinrichtungcontrol device
140140: erste Temperatur-Messeinrichtungfirst temperature measuring device
142142: zweite Temperatur-Messeinrichtungsecond temperature measuring device
143143: dritte Temperatur-Messeinrichtungthird temperature measuring device
150150: Kühlmittelcoolant
160160: Behältercontainer
200200: Metallstrangmetal strand
300300: Spüleinrichtungflushing
310310: Kompressorcompressor
AT_SK AT _SK: Temperaturänderung-SchwellenwertTemperature change threshold
T_SStr T _SStr: Strangtemperatur-SchwellenwertExtrusion temperature threshold

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1508974 [0008]
DE 1758029 A [0009]
JP 52040608 B4 [0011]
DE 2636199 A1 [0012, 0014]
DE 102009031557 A1 [0015]

Claims

Secondary cooling device for cooling a metal strand ( 200 ) in a strand guiding device after its exit from a mold, comprising: at least one cooling circuit ( 110 ) with a pump ( 111 ) for conveying a coolant ( 150 ); and at least one strand guide roller ( 120 ) with a first cooling channel ( 112 ) and a second cooling channel ( 114 ), wherein the first and second cooling channels in each case as subsections of the cooling circuit ( 110 ) are formed for flowing through the coolant; characterized by a in the feed ( 113 ) of the first cooling channel ( 112 ) provided coolant control valve ( 9 ) for controlling the volume flow of the coolant ( 150 ) through the first cooling channel; one in the inflow ( 115 ) of the second cooling channel ( 114 ) provided coolant shut-off valve ( 10 ) for shutting off the second cooling channel against a flow of the coolant ( 150 ); and a control device ( 130 ) for driving the coolant control valve ( 9 ) and the coolant shut-off valve ( 10 ), wherein the control device is designed, the second cooling channel ( 114 ) by driving the coolant shut-off valve ( 10 ) against entry of the coolant when the metal strand ( 200 ) consists of a crack-sensitive material.

Secondary cooling device according to claim 1, characterized by a rinsing device ( 300 ) with a compressor ( 310 ) for blowing out residues of the coolant from the second cooling channel by means of a gas, for. B. by means of compressed air, after the second cooling channel by means of the coolant shut-off valve ( 10 ) against the entry of the coolant ( 150 ) is locked.

Secondary cooling device according to claim 2, characterized in that the flushing device ( 300 ) a gas shut-off valve ( 13 ) whose output between the coolant shut-off valve ( 10 ) and the strand guide roller in the inlet ( 115 ) of the second cooling channel ( 114 ) opens, for opening or shutting off the second cooling channel for or against an inlet of the gas.

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

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

Secondary cooling device according to claim 4 and 5, characterized in that the control device ( 130 ) is formed by driving the coolant control valve ( 9 ) in response to the measured surface temperature of the metal strand and to the detected change in the temperature of the coolant in the first cooling channel, the volume flow of the coolant in the first cooling channel ( 112 ) to set such that both the surface temperature of the metal strand does not fall below the predetermined strand temperature threshold and at the same time the change in the temperature of the coolant does not exceed the predetermined temperature change threshold (T _SK ).

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

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized by at the end or lateral surfaces of roller pins ( 3 . 4 ) of the strand guide roller ( 120 ) mounted rotary inlets or through rotary feedthroughs in the roller body ( 2 ) of the strand guide roller, each for introducing or discharging the in the two cooling channels ( 112 . 114 ) guided coolant.

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

Secondary cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the second cooling channel ( 114 ) on the inlet side and the outlet side of the strand guide roller in the form of a concentric surrounding the first cooling channel annular channel portion ( 114-1 . 114-1 ' ) is trained; and that of the annular channel sections ( 114-1 . 114-1 ' ) in each case in the radial direction channel sections ( 114-2 . 114-2 ' ) branch off, which via a preferably parallel to the lateral surface of the strand guide roller, extending connecting channel ( 114-3 ) are interconnected.

Secondary cooling device according to claim 10, characterized in that the connecting channel ( 114-3 ) as a section of the second cooling channel helically or spirally in the strand guide roller ( 120 ) is trained.

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

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

Method according to claim 13, marked by Minimizing the cooling capacity of the spray cooling device of the secondary cooling, in particular in the outlet of the strand guiding device.

Method according to claim 13 or 14, characterized by - removal of residual coolant from the second cooling channel ( 114 ), after this for the coolant ( 150 ) was shut off.

Method according to one of claims 13, 14 or 15, characterized in that it further comprises the following steps, when the second cooling channel for the coolant ( 114 ): - measuring the surface temperature of the metal strand ( 200 ); - comparing the measured surface temperature of the metal strand with a predetermined strand temperature threshold (T _SStr ); and - suitably adjusting the volume flow of the cooling medium ( 150 ) in the first cooling channel ( 112 ) such that the surface temperature of the metal strand does not differ from a strand temperature threshold (T _SStr ).

A method according to claim 16, characterized in that an increase in the surface temperature of the metal strand ( 200 ) is achieved by reducing the volume flow, and vice versa.

Method according to one of claims 13 to 17, characterized in that it further comprises the following steps, when the second cooling channel ( 114 ) is shut off for the coolant: - measuring the temperature of the cooling medium in the inlet ( 113 ) and return ( 117 ) of the first cooling channel ( 112 ) for detecting a change in the temperature of the coolant as it flows through the first cooling channel; - comparing the detected temperature change of the cooling medium with a predetermined temperature change threshold (T _SK ); and suitably adjusting the volume flow of the cooling medium in the first cooling channel ( 112 ) such that the change in the temperature of the coolant remains below the cooling medium temperature threshold (T _SK ).

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