(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストランドのストランド片（４）を、連続鋳造機の冷却領域（６）において、それぞれ複数の切替弁（８）と複数の冷却ノズル（１０）とを有する冷却装置（２）で冷却するための方法であって、
‐前記ストランド片（４）は、冷却のために前記冷却領域（６）を通って搬送され、
‐前記切替弁（８）は、２進パルス幅変調制御信号（３８−４６、５２）によって作動し、それによって、冷却剤フロー（ｑ）は、前記冷却ノズル（１０）を通じて交互に放出又は遮断され、それによって、冷却剤（１２）は、冷却のために断続的に前記冷却領域（６）の前記ストランド片（４）に散布される方法において、
前記２進パルス幅変調制御信号（３８−４６、５２）は、前記制御信号（３８−４６、５２）の内の少なくとも１つの制御信号が、前記制御信号（３８−４６、５２）の内の別の制御信号に対する位相シフト（φ、φ１、φ２、Δφ）を有するように決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号の位相シフト（Δφ）が、数値最適化プロセスを用いて、前記冷却剤（１２）の体積流量の変動を最小化するために決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つの前記制御信号（３８−４６、５２）が、異なる搬送周波数（Ｔ）を有するように決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号の搬送周波数（Ｔ）が、前記ストランド片（４）の速度（ｖ）、及び／又は、前記冷却領域の長さ（Ｌ、Ｌ１）、及び／又は、前記冷却ノズル（１０）の噴霧プロファイル（３４）に応じて決定されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つの前記制御信号（３８−４６、５２）が、異なるパルス幅比率（κ）を有するように決定されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号のパルス幅比率（κ）が、前記冷却装置（２）に異常又は故障が存在するかどうか、及び前記冷却装置のどの要素が異常を有する又は故障しているのか、に応じて決定されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも２つの前記冷却ノズル（１０）が、前記ストランド片（４）の搬送方向（３２）に連続して配置されている前記冷却領域（６）において、前記ストランド片（４）を冷却するために用いられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却装置（２）のエラー状態の検出のために、
‐冷却装置に異常又は故障が存在するかどうか及び／又は異常を有する又は故障している要素の位置を決定するための前記冷却剤（１２）の圧力、加速度、音圧、流量のうちの１つ以上からなる状態変数（ｐ、２６）が、少なくとも複数の前記切替弁（８）及び／又は複数の前記冷却ノズル（１０）に共通の冷却剤供給導管（１４）の領域において検出されること、
‐前記状態変数（ｐ、２６）の推移（５８、６０、６４、６６）が、基準推移（６２）と比較されること、及び、
‐比較に基づいて、前記冷却装置（２）の少なくとも１つの前記切替弁（８）、及び／又は、少なくとも１つの前記冷却ノズル（１０）のエラー状態が検出されること、を特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記状態変数（ｐ、２６）の推移を用いて、前記状態変数（ｐ、２６）の周波数スペクトル（５８、６０、６４）が検出され、基準周波数スペクトル（６２）と比較されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記状態変数（ｐ、２６）の検出の間に、少なくとも１つの前記切替弁（８）が、一時的に上昇した切替試験周波数を有する制御信号（３８−４６、５２）によって作動させられることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記状態変数（ｐ、２６）が、圧力センサ（２４）及び／又は流量センサ及び／又は音響センサ及び／又は加速度センサで検出されることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記連続鋳造機の複数の前記冷却領域（６）の内の１つの冷却領域で用いられる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記連続鋳造機の複数の前記冷却領域（６）のそれぞれにおいて用いられる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
連続鋳造機の冷却領域（６）において金属ストランド片（４）を冷却するために、切替弁（８）、冷却ノズル（１０）、冷却剤（１２）及び制御装置（２０）を有する冷却装置（２）であって、前記制御装置（２０）は、２進パルス幅変調制御信号（３８−４６、５２）を決定し、前記制御信号（３８−４６、５２）で前記切替弁（８）を作動させるように調整されている冷却装置（２）において、
前記制御装置（２０）は、前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号の位相シフト（φ、φ１、φ２、Δφ）を決定するように調整されていることを特徴とする冷却装置（２）。
【請求項１５】
前記制御装置（２０）が、前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号の搬送周波数（Ｆ）及び／又はパルス幅比率（κ）を決定するように調整されていることを特徴とする、請求項１４に記載の冷却装置（２）。
【請求項１６】
‐少なくとも複数の前記切替弁（８）及び／又は少なくとも複数の前記冷却ノズル（１０）に共通の冷却剤供給導管（１４）の領域において、冷却装置に異常又は故障が存在するかどうか及び／又は異常を有する又は故障している要素の位置を決定するための前記冷却剤（１２）の圧力、加速度、音圧、流量のうちの１つ以上からなる状態変数（ｐ、２６）を検出するように調整されているセンサ（２４）を有する測定装置（１６）、及び、
‐前記状態変数（ｐ、２６）の推移（５８、６０、６４、６６）を基準推移（６２）と比較し、比較に基づいて、前記冷却装置（２）のエラー状態を検出するように調整されている検出装置（１８）、を特徴とする請求項１４又は１５に記載の冷却装置（２）。
【請求項１７】
前記検出装置（１８）が、前記状態変数（ｐ、２６）の周波数スペクトル（５８、６０、６４）を検出し、前記状態変数（ｐ、２６）の前記周波数スペクトル（５８、６０、６４）を基準周波数スペクトル（６２）と比較し、比較を用いて、故障した切替弁（８）及び／又は冷却ノズル（１０）を検出するように調整されていることを特徴とする、請求項１６に記載の冷却装置（２）。
【請求項１８】
前記制御装置（２０）が、前記連続鋳造機の複数の前記冷却領域（６）の内の１つの冷却領域において、前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号の位相シフト（φ、φ１、φ２、Δφ）を決定するように調整されていることを特徴とする、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の冷却装置（２）。
【請求項１９】
前記制御装置（２０）が、前記連続鋳造機の複数の前記冷却領域（６）のそれぞれにおいて、前記制御信号（３８−４６、５２）の内の１つの制御信号の位相シフト（φ、φ１、φ２、Δφ）を決定するように調整されていることを特徴とする、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の冷却装置（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書きに記載の金属ストランドのストランド片の冷却方法と、請求項１４のおいて書きに記載の冷却装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の連続鋳造の際、金属溶融物は、通常振動している水冷式の鋳型に供給され、当該鋳型内で、少なくとも周縁部分が凝固し、一般的には連続的に、すでにストランドの形状において、鋳型から、連続鋳造機の鋳型の下流に配置されたストランド誘導装置に供給され、当該ストランド誘導装置を通って搬送される。
【０００３】
その際、ストランド誘導装置内のストランドを、冷却装置で、一般的には冷却剤をストランドに散布することによって、さらに冷却することが必要である。
【０００４】
特許文献１からは、金属ストランドの冷却方法が知られており、当該方法においては、冷却剤が、ストランドの搬送装置に沿って配置された複数の冷却ノズルから、ストランドに散布される。ストランドを当該方法に基づいて冷却するために、特許文献１は、切替弁及び冷却ノズルを有する冷却装置を提案している。
【０００５】
連続鋳造では、ストランドは一般的に、連続して鋳造され、鋳造の開始と鋳造の終了との間で継ぎ目なく形成されるストランドは、典型的には連続鋳造の後でようやくスラブの長さに切り離されるので、「ストランド片」という概念には、継ぎ目なく形成されるストランドの領域であって、鋳造速度で、連続鋳造機の冷却装置（冷却ゾーンとも呼ばれる）を通って搬送される領域も含まれるべきである。ストランドが冷却装置内での冷却の前にすでに切り離されるということは、本発明にとっては決して重要ではない。典型的には、ストランド片は、単に、鋳造速度で連続鋳造機の冷却装置を通って移送される金属ストランドの「仮想片」である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１６３８７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、金属ストランドのストランド片の確実かつ効果的な冷却を達成することにある。さらなる課題は、冷却領域の導管内、又は、冷却領域への冷却剤供給導管内における望ましくないサージ圧を減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項１４の特徴を有する冷却装置と、によって解決される。
【０００９】
本発明の適切な態様及び利点は、さらなる請求項及び説明部分から明らかであり、方法及び冷却装置に関する。
【００１０】
金属ストランドのストランド片を、連続鋳造機の冷却領域において、それぞれ複数の切替弁と冷却ノズルとを有する冷却装置で冷却するための本発明に係る方法では、ストランド片は、冷却のために冷却領域を通って搬送され、切替弁は、２進パルス幅変調制御信号によって作動し、それによって、冷却剤フローは、冷却ノズルを通じて交互に放出又は遮断され、それによって、冷却剤は、冷却のために断続的に冷却領域のストランド片に散布されるものであり、当該方法は、２進パルス幅変調制御信号が、複数の制御信号の内の少なくとも１つが、複数の制御信号の内の別の制御信号に対する位相シフトを有するように決定されることを規定している。
【００１１】
先行技術に係る切替弁を用いた冷却方法では、冷却剤の散布密度は、意図に反して、特に冷却装置の導管又は供給導管における冷却剤の流量の望ましくない変動の影響を受ける可能性がある。このような変動は、冷却剤内のサージ圧が原因であり得るが、他方、当該サージ圧は、切替弁の断続的な切替、すなわち開閉によって生じ得る。サージ圧の高さと、従って当該変動の大きさとは、本発明に基づいて制御信号を決定することによって減少し得る。
【００１２】
出願人の調査の結果によると、位相シフトによって、一方では位相シフトした制御信号によって作動する切替弁の時間をずらした切替がもたらされ、他方では、この時間のずれによって、サージ圧の軽減と、従って開放された冷却ノズルを通る冷却剤の流量の均等化がもたらされる。このように、容易な手段で、冷却剤散布密度の望ましくない影響に対抗することが可能である。本発明に係る方法、特に上述したような制御信号の決定は、冷却領域を通って搬送されるストランド片が、冷却領域の終端で、ストランド片を通じて略同じ冷却剤散布密度で散布されることを可能にする。
【００１３】
つまり、ストランド片の確実かつ効果的な冷却は、特に、冷却領域の導管内、又は、冷却領域への冷却剤供給導管内における望ましくないサージ圧を減少させることによって得られる。
【００１４】
本発明は、ストランドを冷却領域を通って搬送する際、ストランド内部からの熱伝導の結果、まずストランドに沿って、ストランド表面の様々な強さでの再加熱が生じる、という認識から出発している。従って、冷却性能が、ストランド又は冷却装置に沿って変更可能であることが望ましい。そうでない場合、冶金学的な品質低下を伴うストランドの過冷却が生じ得る。これに関して、一方では、冷却剤を断続的に、つまり時間的な中断を伴って、ストランドに散布することが有利である。このようにして、冷却剤の量と、従って冷却性能とを、容易で、安定した、エネルギー効率の良い方法で、広範な値域に亘って設定することが可能である。他方、断続的な冷却剤散布の場合、それ自体が不連続であり、均等な冷却剤散布は、容易には保障され得ない。なぜなら、冷却剤散布の時間的中断と、連続鋳造プロセスの別のプロセス変数との間に、望ましくない相互作用が生じ得るからである。例えば、ストランド片が、部分的又は完全に、冷却剤散布の時間的中断の間に、又は、例えば冷却ノズル等の故障の際にも、冷却領域を通って搬送される場合、当該ストランド片は、意図に反して冷却が不足するか、又は、全く冷却されない。これは、やはり、望ましくないストランドの品質低下を伴う可能性がある。このような望ましくない冷却の不足、又は、品質の低下は、均等な冷却剤散布密度が、単位面積当りの冷却剤の量という意味において、ストランド片上で生じる場合に、回避され得る。その際、均等な冷却剤散布密度が、遅くともストランド片が冷却領域を通って搬送される時点までに、すなわち冷却領域の終端までに生じ得る、という認識が重要である。本発明によって、制御信号は、断続的な冷却剤散布の上述の欠点が克服されるように決定される。単純化して表現すると、ストランドへの冷却剤散布の時間的中断が、断続的な冷却剤散布の上述の欠点が克服されるように、意図的に調整される。
【００１５】
ストランド片は、ストランドの長手軸方向又は冷却領域を通るストランドの搬送方向におけるストランドの部分であり得る。特にストランドは、その全長において、少なくとも大部分が、複数のストランド片から形成され得る。ストランドの複数のストランド片への分割は、単に擬似連続的なストランドの、すなわちワンピースとして連続して少なくともストランド誘導装置の長さの半分に亘って延在するストランドの、仮想の分割であり得る。
【００１６】
金属ストランドは、少なくとも大部分が鋼を含んでいるか、又は、鋼ストランドであり得る。
【００１７】
本発明の意味における冷却領域は、ストランド片又はストランドが、冷却剤の散布のために搬送されて通過する領域であり得る。適切なことに、当該冷却領域は、連続鋳造機械のストランド誘導装置に沿って、好ましくはストランド誘導装置の領域内に配置されている。連続鋳造機械は、複数の、特にストランドの搬送方向において連続的に配置された冷却領域を含み得る。例えば、冷却領域は、冷却ノズルから放出される冷却剤によって湿され得る領域であり得る。
【００１８】
断続的な冷却剤の散布は、切替弁の開口状態と閉口状態とを繰り返し切り替えることによって実現される。適切なことに、切替弁は、冷却剤の流れる方向において、冷却ノズルの上流に配置されている。
【００１９】
適切なことに、切替弁は、２進制御信号によって作動する。２進とは、制御信号が２つの状態、特に０若しくは１、又は、ＨＩＧＨ若しくはＬＯＷという状態を想定し得るということを意味している。
【００２０】
有利には、切替弁はそれぞれ、制御信号によって作動する。別の表現をすれば、好ましくは、切替弁のそれぞれは、固有の制御信号によって作動する。しかしながら、複数の切替弁から成る１つの群を、１つかつ同一の制御信号によって、特に同時に作動させることも考えられる。
【００２１】
切替弁はやはり、冷却剤フローを、唯一の冷却ノズルによって放出又は遮断できる。しかしまた、複数の冷却ノズルから成る１つの群を通る複数の冷却剤フローを、１つかつ同一の切替弁によって放出又は遮断することも考えられる。
【００２２】
有利には、２進制御信号は、パルス幅変調制御信号であり、その信号技術上の特性は、搬送周波数、パルス幅比率、位相シフト等によって決定され得る。
【００２３】
本発明の意味において、決定とは、例えば搬送周波数等の、少なくとも１つの制御信号の信号技術上の特性が、変調又は適合又は変更されることを意味している。別の表現をすれば、制御信号は、その信号技術上の特性の内少なくとも１つの特性の変調、特にそのそれぞれの搬送周波数、そのそれぞれのパルス幅比率、及び／又は、そのそれぞれの別の制御信号に対する位相シフトの変調によって決定され得る。この決定は、有利には、少なくとも１つの状態変数に応じて行われ、当該状態変数は、連続鋳造プロセスの状態変数（例えば鋳造速度）、ストランド、冷却装置等の状態変数であり得る。
【００２４】
本発明の意味において、冷却剤散布密度とは、ストランド片の単位面積に対する冷却剤の単位量であると理解され得る。適切なことに、冷却剤散布密度は、単位面積当りの冷却剤の量であり、例えば１／ｍ２の測定単位で表現可能である。
【００２５】
本発明は有利なことに、冷却領域におけるストランド片への断続的な冷却剤散布の時間的中断を、制御信号の変調によって、すなわち信号特性の変更によって調整することを規定しており、それによって、ストランド片の冷却されるべき表面は、冷却領域を通過した後、あらゆる位置において、冷却剤の作用によって同じ冷却性能を経験していることになる。
【００２６】
時間的な中断を決定するためには、制御信号、すなわちその特性を、ストランドの搬送速度及び／又は冷却装置のエラー状態及び／又は冷却領域の形状的特性及び／又は２つの冷却ノズル若しくは２つの冷却ノズル列間の距離等を用いて決定することが有利である。
【００２７】
このような方法で、ストランドの均等な冷却剤散布と、従って、ストランドの均等な冶金学的品質とを、特に断続的な冷却剤散布の知られている利点を守りながら得ることが可能である。
【００２８】
冷却装置のエラー状態の検出のために、有利には、冷却剤の物理的状態を表す状態変数が、特に少なくとも複数の切替弁及び／又は複数の冷却ノズルに共通の冷却剤供給導管の領域において検出される。さらに、状態変数の推移を基準推移と比較すると有利である。好ましくは、比較に基づいて、複数の切替弁の内少なくとも１つの切替弁、及び／又は、冷却装置の複数の冷却ノズルの内少なくとも１つの冷却ノズルのエラー状態が検出される。
【００２９】
冷却装置のエラー状態の検出には、冷却装置のエラー又は故障が存在するかを決定することの他に、冷却装置のどの要素が故障しているのかを決定すること、すなわち冷却装置の故障した要素の位置の特定も含まれ得る。
【００３０】
適切なことに、制御信号は、特にその信号技術上の特性の内少なくとも１つの特性の変調によって、好ましくはストランドの品質に望ましくない影響が生じること無く、エラー状態が少なくとも一時的に補償されるように決定される。
【００３１】
このような方法で、例えば、故障した切替弁及び／又は故障した冷却ノズルの交換を、時間的に遅らせること、並びに、連続鋳造機の生産が行われない停止時間を減少させることが可能である。
【００３２】
エラー状態の補償とは、エラー状態が存在する場合でも、ストランド片が冷却領域の終端で、ストランド片を通じて略同じ冷却剤散布密度で散布されているように、制御信号が決定又は調整されるということを意味し得る。すなわち適切なことに、エラー状態の補償の際、制御信号は、ストランド片が冷却領域の終端において、冷却装置のエラー状態が存在しない場合と同じ又は略同じ冷却剤散布密度でストランド片に亘って散布されているように、決定又は調整される。すなわち、適切なことに、エラー状態の影響が補償される。
【００３３】
エラー状態の検出は、冷却剤を散布するための冷却装置が、その機能において、少なくとも部分的にエラーによって阻害され得るという認識に基づいている。このようなエラー状態がストランド片への均等な冷却剤散布に与える望ましくない影響に対抗するためには、冷却装置のエラー状態を確実に認識できることが望ましい。冷却装置のエラー状態は、特に１つ若しくは複数の切替弁の故障及び／又は１つ若しくは複数の冷却ノズルの故障に起因し得る。例えば、１つ及び／又は複数の切替弁は、ブロックの結果、開口状態から閉口状態へ、及び／又は、逆に閉口状態から開口状態へとは、もはや切り替えることが不可能であり、すなわちブロックされている。さらに、１つの切替弁及び／又は１つの冷却ノズルは、少なくとも部分的に塞がれていても良い。加えて、複数の切替弁及び／又は複数の冷却ノズルが、それぞれ少なくとも部分的に塞がれていても良い。その際重要なのは、故障した切替弁及び／又は故障した冷却ノズルの位置を明確に特定しなければならないという認識である。それによって、制御信号の決定が、方法に従って調整され、このようなエラー状態が存在する場合でも、均等な冷却剤散布密度が得られる。その際、センサによって切替弁及び／又は冷却ノズル毎にエラー状態を検出することは、費用を要し、エラーを生じやすい。なぜなら、複数のセンサが必要だからである。冷却剤の状態を表す状態変数が、少なくとも複数の切替弁及び／又は少なくとも複数の冷却ノズルに共通の冷却剤供給導管の領域において検出されることによって、エラー状態の検出に関する測定技術的な費用を削減することができる。すなわち、単純化して言えば、複数のセンサが冷却装置の複数の位置に配置され、複数の測定値が得られるのではなく、１つのセンサが冷却装置に配置され、測定値が得られる。
【００３４】
状態変数は、特に冷却剤の状態変数であり、例えば圧力、加速度、音圧、流量等であり得る。
【００３５】
適切なことに、複数の切替弁及び／又は複数の冷却ノズルに冷却剤を供給する冷却剤供給導管における状態変数が検出される。
【００３６】
状態変数は、冷却装置の通常動作において、すなわちストランド生産の間に、及び／又は、冷却装置のメンテナンス作業の間に検出され得る。
【００３７】
基準推移は、検出された状態変数の、時間、周波数等を通じた推移であり、当該推移は、冷却装置の機能にエラーが存在しない場合に検出される、又は、検出されたものである。
【００３８】
比較は、基準推移及び状態変数の推移を考慮して、数学演算によって行われ得る。当該比較は、状態変数の推移と基準推移との間の差を求めることによって行われ得る。
【００３９】
本発明に係る冷却装置は、連続鋳造機の冷却領域において金属ストランド片を冷却するために、切替弁、冷却ノズル、冷却剤及び制御装置を有しており、当該制御装置は、２進パルス幅変調制御信号を決定し、制御信号を用いて切替弁を作動させるように調整されており、当該制御装置は、複数の制御信号の内の１つの制御信号の位相シフトを決定するように調整されている。
【００４０】
本発明は、ストランド片の確実かつ効果的な冷却のためには、測定技術及び／又は制御技術的手段が必要であるという認識から出発している。本発明は、冷却装置が、このように設定された制御装置を有することによって、これらの手段を方法に従って実行することを可能にしている。
【００４１】
本発明の好ましいさらなる態様は、従属請求項からも明らかになる。これらのさらなる態様は、本発明に係る方法にも、本発明に係る冷却装置にも関連している。
【００４２】
好ましくは、本発明に係る冷却装置は、本発明に係る方法、特に以下に記載する本発明に係る方法のさらなる態様の内の少なくとも１つを実施するように設定されている。
【００４３】
さらに、冷却装置は、測定装置及び／又は検出装置を有し得る。
【００４４】
有利には、測定装置はセンサを有しており、当該センサは、少なくとも複数の切替弁及び／又は少なくとも複数の冷却ノズルに共通の冷却剤供給導管の領域において、冷却剤の状態を表す状態変数を検出するように調整されている。
【００４５】
冷却装置の有利な一態様では、検出装置は、状態変数の推移と基準推移とを比較し、比較に基づいて冷却装置のエラー状態を検出するように調整されている。
【００４６】
好ましくは、制御装置は、冷却領域を通って搬送されるストランド片が、冷却領域の終端で、ストランド片を通じて略同じ冷却剤散布密度で散布されているように、２進パルス幅変調制御信号が決定されるように調整されている。
【００４７】
本発明及び記載されたさらなる態様は、ソフトウェアにおいても、ハードウェアにおいても、例えば特別な電気回路を用いて実現され得る。
【００４８】
さらに、本発明又は記載されたさらなる態様の実現は、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体によって可能であり、当該記憶媒体には、本発明又はさらなる態様を実行するコンピュータプログラムが保存されている。
【００４９】
本発明及び／又は記載されたさらなる態様のそれぞれは、記憶媒体を有するコンピュータプログラム製品によっても実現可能であり、当該記憶媒体には、本発明及び／又はさらなる態様を実行するコンピュータプログラムが保存されている。
【００５０】
ｎ個の切替弁をそれぞれ１つの制御信号で、それぞれ搬送周波数Ｆ及びパルス幅比率κ等の同じ特性で作動させると仮定して、位相シフトφを、φ＝ｔｐ／ｎ等の単純な数式によって決定することが可能であり、このとき、ｔｐは、制御信号の周期長、すなわち搬送周波数Ｆの逆数である。
【００５１】
特に、制御信号が様々な搬送周波数及び／又はパルス幅比率を有する場合、制御信号の決定のためには、単純な計算式からは離れることが必要であり得る。
【００５２】
さらなる態様においては、複数の制御信号の内の１つの制御信号の位相シフトは、数値最適化プロセスを用いて、冷却剤の体積流量の変動を最小化するために決定される。
【００５３】
体積流量の変動は、冷却装置の導管又は供給導管を通る冷却剤の流量の変動を表現することができる。
【００５４】
最適化プロセスのために、体積流量の周波数スペクトルが検出され得る。周波数スペクトルは、一定の項（Term）と三角法（trigonometrisch）の項とに分割され得る。三角法の項は、制御信号のパルス幅比率と位相シフトとに依存し得る。制御信号のパルス幅比率が与えられている場合、最適化は、位相シフトの調整を対象とし得る。
【００５５】
最適化プロセスは、いわゆる遺伝的アルゴリズム、勾配に基づく方法等によって行われ得る。
【００５６】
好ましいさらなる態様によると、異なる搬送周波数を有する少なくとも２つの制御信号が決定される。
【００５７】
搬送周波数は、それぞれＬＯＷからＨＩＧＨへ、及び／又は、それぞれＨＩＧＨからＬＯＷへと、制御信号の２つの状態を切替える間の時間の逆数であり得る。比較的高い搬送周波数は、比較的速く断続する冷却剤散布をもたらす可能性がある。言い換えると、搬送周波数は、制御信号周期の周期長の逆数であり得る。
【００５８】
少なくとも２つの制御信号は、それぞれ１つの切替弁を作動させることが可能であり、それぞれの切替弁は、それぞれ冷却剤フローを、冷却ノズルを通じて放出、及び／又は、遮断する。このように、異なる量の冷却剤を、このように方向付けられた冷却ノズルを通じて、ストランドに散布することができる。このように異なる量の冷却剤を、特に冷却装置の様々な、好ましくはストランドの搬送方向において連続する領域に散布することは、ストランド片を通じて同じ冷却剤散布密度を得るためには有利であり得る。
【００５９】
搬送周波数及び従って冷却剤散布の時間的中断と、連続鋳造プロセスの方法技術的変数及び／又は連続鋳造機のパラメータとの間に、不利な相互作用が存在する場合、冷却剤散布密度の望ましくない影響が生じ得る。
【００６０】
従って、特に、有利なさらなる態様では、複数の制御信号の内の１つの制御信号の搬送周波数は、ストランド片の速度に応じて決定される。
【００６１】
このような方法で、ストランド速度又は鋳造速度を変更した場合でも、均等な冷却剤散布密度が得られる。
【００６２】
加えて、複数の制御信号の内の１つの制御信号の搬送周波数が、冷却領域の長さに応じて決定されると有利である。
【００６３】
冷却領域の長さは、概ねストランド搬送方向に沿った冷却領域の延在部分であり得る。冷却領域の長さは、冷却ノズルを通じて冷却剤が散布される領域の長さであり得る。
【００６４】
冷却装置は、様々な長さを有する冷却領域を含み得るので、このような方法で、特にこのような状況下で、均等な冷却剤散布密度が得られる。
【００６５】
さらに、複数の制御信号の内の１つの制御信号の搬送周波数が、冷却ノズルを通じて冷却剤が散布可能な領域、特に冷却領域を通るストランドの通過時間に応じて決定されると有利である。
【００６６】
当該通過時間は、冷却領域の長さとストランド速度との商であり得る。
【００６７】
さらに、複数の制御信号の内の１つの制御信号の搬送周波数が、冷却ノズルの噴霧プロファイルに応じて決定されると有利である。
【００６８】
噴霧プロファイルは、得ることが可能な冷却剤散布密度の、冷却ノズルを用いて湿される面に沿った推移であり得る。
【００６９】
長方形の噴霧プロファイルが考えられるが、当該噴霧プロファイルでは、いずれの湿される点にも、面に沿って同じ量の冷却剤が散布される。
【００７０】
特に長方形の噴霧プロファイルが存在する場合、搬送振動数Ｆの逆数、すなわち制御信号の周期長ｔｐが、方程式ｔｐ＝ｘｎ／（ｋ*ｖ）に従って決定されると有利であり、このとき、ｘｎは冷却領域の長さであり、ｋは正の整数（１、２、３、…）であり、ｖはストランドの速度である。
【００７１】
さらに考えられるのは、三角形の噴霧プロファイルであり、当該噴霧プロファイルでは、冷却剤散布密度は、散布される面に沿って、最小から最大まで直線的に増大し、その後再び、最小まで直線的に減少する。
【００７２】
特に三角形の噴霧プロファイルが存在する場合、搬送振動数Ｆの逆数、すなわち制御信号の周期長ｔｐが、方程式ｔｐ＝ｘｎ／（ｇ*ｖ）に従って決定されると有利であり、このとき、ｘｎは冷却領域の長さであり、ｇは正の偶数（２、４、６、…）であり、ｖはストランドの速度である。
【００７３】
複数の制御信号の内の１つの制御信号の位相シフトが、ストランドの速度、及び／又は、冷却領域の長さ、及び／又は、冷却ノズルの噴霧プロファイルに応じて決定されると有利である。
【００７４】
さらに、複数の制御信号の内の１つの制御信号のパルス幅比率が、ストランドの速度、及び／又は、冷却領域の長さ、及び／又は、冷却ノズルの噴霧プロファイルに応じて決定されると有利である。
【００７５】
上述したような方法で１つ又は複数の制御信号を決定することによって、ストランド片への冷却剤の散布が、冷却領域を通過した後、ストランド片を通じて略同じ冷却剤散布密度で行われているということが実現可能になる。
【００７６】
有利な実施形態では、異なるパルス幅比率を有する少なくとも２つの制御信号が決定される。
【００７７】
パルス幅比率は、制御信号パルスの、すなわち２進法のＨＩＧＨとなる状態の、制御信号推移の周期長に占める相対的な割合を表現し得る。例えば、１００％のパルス幅比率は、１又はＨＩＧＨという永続的な状態を有する制御信号を表している。例えば、５０％のパルス幅比率は、長方形のプロファイルを有する制御信号を表現しており、その長方形のパルスは、それぞれ周期長の半分に亘って持続する。
【００７８】
例えば冷却ノズルの故障等のエラーが原因で散布されなかった冷却剤の量を補償するためには、さらなる冷却ノズルによって、増大した量の冷却剤がストランドに散布されると有利である。
【００７９】
従って、特に、複数の制御信号の内の１つの制御信号のパルス幅比率が、冷却装置のエラー状態に応じて決定されると有利である。
【００８０】
さらに、複数の制御信号の内の１つの制御信号の、複数の制御信号の内の別の制御信号に対する位相シフトが、冷却装置のエラー状態に応じて決定され、及び／又は、複数の制御信号の内の１つの制御信号の搬送周波数が、冷却装置のエラー状態に応じて決定されると有利である。
【００８１】
例えば、エラー状態が冷却ノズルの故障という形で生じる場合、制御信号のパルス幅比率は、別の冷却ノズルを作動させるために変更され、それによって、エラーが原因で散布されなかった冷却剤の量は、この別の冷却ノズルによって付加的に、ストランドに散布される。このような方法で、望ましくない、エラーによって不均等になるストランドの冷却剤散布に対抗することが可能である。
【００８２】
冷却剤が冷却領域内で、１つの冷却剤ノズルのみ、又は、１列の冷却剤ノズルによって、ストランドに散布される限りにおいて、鋳造速度が特に高い場合又は冷却領域の長さが特に小さい場合、均等な冷却剤散布密度は、容易には得られない。
【００８３】
有利なさらなる態様では、当該方法は、冷却領域においてストランド片を冷却するために用いられ、当該冷却領域では、少なくとも２つの冷却ノズルが、ストランド片の搬送方向において連続して配置されている。このような方法で、冷却剤の量の補償が、１つより多い冷却ノズル（冷却ノズル列）を通じて、容易な手段で行われ得る。
【００８４】
好ましい一態様によると、状態変数の推移を用いて、状態変数の周波数スペクトルが検出され、基準周波数スペクトルと比較される。
【００８５】
状態変数の推移は、時間の推移、特に経時的な圧力の推移であり得る。周波数スペクトルの検出は、いわゆる高速フーリエ変換等の手法によって行うことが可能である。基準周波数スペクトルは、冷却装置がエラーを生じずに機能している際に検出される、又は、検出された周波数スペクトルである。
【００８６】
断続的な冷却剤の放出のために、切替弁を作動及び切り替えることによって、冷却剤供給導管内の冷却剤の状態変数の突然の変化、すなわち状態変数の経時的な突然の変化がもたらされ得る。このような突然の変化は、周波数の過度の上昇、すなわちピーク等を伴う周波数スペクトルを有し得る。その際、複数の切替弁の切替は、周波数スペクトル内部での複数のそれぞれ特徴的な周波数のピークをもたらす可能性があり、その際、それぞれのピークを、それぞれの切替弁及び／又は冷却ノズルに割り当てることができる。このように、基準スペクトルとの比較によって、故障した切替弁及び／又は故障した冷却ノズルを容易に検出し、その位置を特定することができる。
【００８７】
加えて、状態変数を検出する間に、少なくとも１つの切替弁を、一時的に上昇した切替試験周波数を有する制御信号によって作動させると有利である。
【００８８】
適切なことに、状態変数の周波数スペクトルが検出される。切替試験周波数が、特徴的な周波数のピークとしては周波数スペクトルに含まれていない場合、切替試験周波数で作動される切替弁及び／又は当該切替弁の下流に配置された冷却ノズルにおけるエラー状態が推定され得る。
【００８９】
適切なことに、共通の冷却剤供給導管によって供給される複数の切替弁は、連続して、好ましくはそれぞれ２秒から４秒に亘り、切替試験周波数で作動する。切替試験周波数が、切替弁の一般的な切替周波数又は搬送周波数を、少なくとも２倍分は超過していると有利である。このような方法で、冷却装置の定常運転の間に、冷却剤散布密度の影響を回避して、エラー状態を検出することができる。
【００９０】
好ましい一態様によると、状態変数は、圧力センサによって検出される。圧力センサは、何回も試験されており、複数の、それぞれの用途に適応した実施形態で入手可能である。このような方法で、状態変数を確実かつ安価に検出することができる。
【００９１】
有利な実施変型例では、状態変数は、流量センサによって検出される。しばしば、冷却剤消費量を検出するための流量センサは、冷却装置の構成要素ではないので、状態変数を特に安価に検出することができる。
【００９２】
別の有利な実施変型例では、状態変数は、音響センサによって検出される。その際、音響は、例えば冷却剤供給導管において直接的に、又は、冷却装置の別の箇所において間接的に検出され、冷却剤フローへのセンサシステムの導入が回避され得る。このように、状態変数を局所的に特に柔軟に検出することが可能である。
【００９３】
有利には、状態変数は、加速度センサで検出される。加速度センサは、何回も試験されており、複数の、それぞれの用途に適応した実施形態で入手可能である。このような方法で、状態変数を確実かつ安価に検出することができる。
【００９４】
本発明の有利な態様では、本発明に係る方法、特に上述のさらなる態様の内の１つが、連続鋳造機の複数の冷却領域の内の１つにおいて用いられる。この文脈において、「複数の冷却領域の内の１つにおいて」という表現は、「複数の冷却領域の内のまさに１つの冷却領域において」又は「複数の冷却領域の内の１つのみの冷却領域において」として理解され得る。さらに、本発明に係る方法、特に上述のさらなる態様の内の１つを、連続鋳造機の複数の冷却領域のそれぞれにおいて用いることができる。
【００９５】
好ましい態様によると、検出装置は、好ましくは状態変数の時間的推移を用いて、状態変数の周波数スペクトルを検出するように調整されている。
【００９６】
さらに、検出装置が、状態変数の周波数スペクトルと基準周波数スペクトルとを比較するように調整されていると有利である。
【００９７】
さらに、検出装置が、比較によって、故障した切替弁及び／又は冷却ノズルを検出するように調整されていると有利である。
【００９８】
さらに、制御装置が、複数の制御信号の内の１つの制御信号の搬送周波数を決定するように調整されていると有利である。
【００９９】
さらに、制御装置が、複数の制御信号の内の１つの制御信号のパルス幅比率を決定するように調整されていると有利である。
【０１００】
さらに、冷却装置が、異なる搬送周波数及び／又はパルス幅比率を有する少なくとも２つの制御信号を決定するように調整されていると好ましい。
【０１０１】
冷却装置が、複数の制御信号の内の少なくとも１つの制御信号を、複数の制御信号の内の別の制御信号に対する位相シフトを有するように決定するように調整されていることが、特に好ましい。
【０１０２】
有利には、制御装置は、連続鋳造機の複数の冷却領域の内の１つにおける、複数の制御信号の内の１つの位相シフトを決定するように調整されている。この文脈において、「複数の冷却領域の内の１つにおいて」という表現は、「複数の冷却領域の内のまさに１つの冷却領域において」又は「複数の冷却領域の内の１つのみの冷却領域において」として理解され得る。さらに、制御装置は、連続鋳造機の複数の冷却領域のそれぞれにおいて、複数の制御信号の内の１つの制御信号の位相シフトを決定するように調整されていても良い。
【０１０３】
これまで説明してきた有利な態様は、数多くの特徴を含んでおり、これらの特徴は、それぞれの下位請求項において、部分的に複数の特徴にまとめて、表現されている。しかしながら、これらの特徴は、適切に、個別に考察することも可能であるし、さらに有意義な組み合わせにまとめることも可能である。特に、これらの特徴を、それぞれ個別に、及び、任意の適切な組み合わせにおいて、独立請求項に記載された本発明に係る方法及び本発明に係る装置と組み合わせることが可能である。
【０１０４】
上述した本発明の特性、特徴及び利点と、これらを得るための方法とは、以下の図面を用いて詳細に行われる実施例の説明との関連において明らかになり、明確に理解できるようになる。当該実施例は、本発明の説明に用いられるものであり、本発明を、本発明の説明において記載された特徴の組み合わせに限定するものではないし、機能的特徴に関して限定するものでもない。加えて、それに適した各実施例の特徴を、明確に分離して考察すること、１つの実施例から離れて、その補足のために別の実施例に導入すること、及び／又は、任意の請求項と組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】金属ストランド片を冷却するための切替弁及び冷却ノズルを有する冷却装置の概略図である。
【図２】図１に係る切替弁を作動させるための２進パルス幅変調制御信号の概略図である。
【図３】冷却剤散布密度と図２に係る制御信号の決定との間の関係を明確にするための図である。
【図４】ストランド片の搬送方向における、冷却ノズルの噴霧プロファイルが三角形である場合の、図３に類似した図である。
【図５】図１に係る切替弁の内１つの切替弁を切替えた場合の冷却剤圧力の周波数スペクトルを示す図である。
【図６】複数の切替弁を切替えた場合の、図５に係る周波数スペクトルの図である。
【図７】図１に係る複数の切替弁及び／又は冷却ノズルの内１つにおいてエラー状態が存在する場合の、２つの周波数推移を比較した図である。
【図８】切替試験周期で図１に係る切替弁が作動した際の、経時的な圧力推移を示す図である。
【図９】図１に係る冷却剤供給導管における冷却剤の体積流量の変動を最小化するための最適化プロセスの概略図である。
【図１０】図１に係る冷却剤供給導管における冷却剤の体積流量の変動を最小化するための最適化プロセスの概略図である。
【図１１】図１に係る冷却剤供給導管における冷却剤の体積流量の変動を最小化するための最適化プロセスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０６】
図１は、連続鋳造機の冷却領域６において金属ストランド片４を冷却するための冷却装置２を概略的に示している。連続鋳造機は、図の明瞭性のために、図示されていない。
【０１０７】
冷却装置２は、切替弁８、冷却ノズル１０、冷却剤１２を誘導する冷却剤供給導管１４、測定装置１６、検出装置１８、及び、制御装置２０を有している。当該実施例では、それぞれの切替弁８が、それぞれの冷却ノズル１０の上流に配置されている。自明のことながら、複数の冷却ノズル、例えばいわゆる冷却ノズルバーが、それぞれの切替弁を通るように方向付けられることも考えられる。
【０１０８】
冷却領域６は、長さＬを有しており、連続して配置された６つの冷却ノズル１０を含んでいる。しかしまた、冷却領域が、冷却ノズル１０を１つのみ含んでおり、長さＬ１を有していることも可能である。
【０１０９】
測定装置１６は、冷却剤供給導管１４又は測定箇所２２に配置されたセンサ２４を有しており、当該センサは、冷却剤１２の状態を表現する状態変数の推移を検出するように調整されている。当該実施例では、当該状態変数は、測定箇所２２における冷却剤１２の圧力２６である。
【０１１０】
検出装置１８は、圧力２６の推移、時間及び／又は周波数の推移等を基準推移と比較し、比較に基づいて冷却装置２のエラー状態を検出するように調整されている。
【０１１１】
制御装置２０は、２進パルス幅変調制御信号を決定し（図２：３８、４０、４２、４４を参照）、信号線２８を通る制御信号によって切替弁８を作動させるように調整されている。
【０１１２】
連続鋳造プロセスの間、ストランド片４は、ストランド誘導ロール３０の間を誘導され、冷却のために、鋳造方向でもある搬送方向３２において、速度ｖで、Ｌ１とも考えられる長さＬに亘って延在する冷却領域６を通って搬送され、冷却ノズル１０の近くを通過する。
【０１１３】
その際、切替弁８は、制御装置２０を通じて、それぞれ２進パルス幅変調制御信号（図２を参照）によって作動させられ、それによって冷却剤フローは、冷却ノズル１０を通じて、交互に放出又は遮断され、それによって冷却剤１２は、冷却のために断続的に、冷却領域６のストランド片４に散布される。冷却ノズル１０はそれぞれ、搬送方向３２において三角形の噴霧プロファイル３４を有している。
【０１１４】
２進パルス幅変調制御信号は、制御装置２０によって、冷却領域６を通って搬送されるストランド片４が、冷却領域６の終端３６において、ストランド片４を通じて略同じ冷却剤散布密度で散布されているように決定される。
【０１１５】
図面から特に明らかなことに、先行技術では、ストランド片４の均等な冷却剤散布は、断続的な冷却剤散布ゆえに容易に可能ではない。制御信号が不利な形で決定される場合、速度ｖ、長さＬ又はＬ１、複数の切替弁８及び／又は冷却ノズル１０の内１つの故障等に応じて、ストランド片４の部分は、冷却剤散布が時間的に中断されている間に、冷却ノズル１０の下を、冷却剤１２を散布されずに搬送され、通過する。先行技術によると、その結果、望ましくない、冷却領域６の終端３６における、ストランド片４を通じて不均等な冷却剤散布密度がもたらされ得る。
【０１１６】
当該方法は、その利用に関して、当該実施例で示された冷却設備に、特に長尺製品の形状、具体的にはいわゆるビーム、ブランク、ブルーム、ビレット、ラウンド等の形状を有するストランド片の冷却に適した冷却設備に限定されてはいない。他の冷却設備、例えばスラブを冷却するための冷却設備も同様に、当該冷却プロセスの後で稼働可能である。
【０１１７】
図２は、図１に係る切替弁８を作動させるための、２進パルス幅変調制御信号３８、４０、４２及び４４の、時間ｔの経過に伴う例示的な推移を概略的に示している。当該図面は、制御信号の決定のために調整又は変調可能な特性、すなわち周期長、パルス幅比率及び時間オフセット（位相シフト）を表している。
【０１１８】
図２からは、制御信号３８から４４が、縦座標に示された信号状態ｕにおいて、時間ｔの経過に伴って、それぞれ１又はＨＩＧＨと０又はＬＯＷとの間で交代する、すなわち信号技術的な意味において２進であること、が明らかである。
【０１１９】
制御信号３８は、周期長ｔｐ及びパルス幅比率κ＝ｔ１／ｔｐで決定されており、ｔ１はパルス長である。周期長の逆数１／ｔｐは、制御信号３８の搬送周波数Ｆである。
【０１２０】
その際、搬送周波数Ｆが高ければ高いほど、このように作動する切替弁８の開口状態と閉口状態との間の切替周期は短くなり、当該切替弁の下流に配置された複数の冷却ノズル１０の内の１つ及び／又は複数の冷却ノズル１０を通じたストランド片４への冷却剤散布の時間的な中断は短くなる。
【０１２１】
制御信号４０は、制御信号３８に比べて２倍の周期長２*ｔｐで決定されており、すなわち搬送周波数Ｆ／２を有している。その際、制御信号３８及び４０の絶対的なパルス幅は同じであるが、制御信号４０のパルス幅比率はκ／２である。その結果、制御信号４０で切替弁が作動する場合、制御信号３８での作動と比較すると、切替周期内では、半分の量の冷却剤が散布されるのみである。
【０１２２】
制御信号４２は、制御信号４０と比べて、同じ周期長２*ｔｐを有している。その際、絶対的なパルス幅はｔ１／２であるので、制御信号４２のパルス幅比率はκ／４＝（ｔ１／２）／（２*ｔｐ）である。
【０１２３】
制御信号４４は、制御信号３８、４０及び４２と比較して、時間遅延ｔｚを有するように決定されており、従って、位相シフトを有している。
【０１２４】
図３は、冷却剤散布密度と制御信号の決定との間の関係を、図２に示された信号特性を用いて明らかにするための図である。特に、図３は、時間の経過（横座標、ｔ）に伴う制御信号４６の状態（縦座標、ｕ）を示している。制御信号４６は、パルス長ｔ１及び周期長ｔｐ＝２*ｔ１で決定されており、すなわちκ＝５０％のパルス幅比率を有している。
【０１２５】
その際、制御信号４６の曲線は、平均冷却媒体フローｑに、すなわち時間単位当たりの冷却剤の、間接的に制御信号４６で作動する冷却ノズルを通じて冷却領域に放出される平均的な量に対応している。さらに、時間ｔまでで曲線４６によって囲まれた面は、その時点までに放出された冷却剤の量に相当する。
【０１２６】
ストランド片の一部は、ｔ１０の時点で冷却領域に入り、ｔ２０の時点で冷却領域を離れるが、その間に冷却剤の量Ｑを散布される。その際、ストランド片の一部に散布された冷却剤の量Ｑは、破線で示された領域４８によって囲まれた、曲線４６の下側の、斜線が付された部分の面積に相当する。
【０１２７】
領域５０によって明確に示されている、ストランド片の別の部分が、ｔ３０の時点で冷却領域に入り、ｔ４０の時点で冷却領域を離れる場合、当該部分には、同じ量Ｑの冷却剤が散布される。
【０１２８】
ストランド片の両方の部分は、同じ通過時間ｔｎで冷却領域を通過し、すなわち、速度ｖが同じと想定される場合に、同じ長さ又は面積を有しており、同じ量Ｑの冷却剤が散布される。従って、冷却領域を通って搬送された、両方の領域４８及び５０によって形成されたストランド片は、冷却領域の終端において、均等な冷却剤散布密度を有している。
【０１２９】
領域４８及び５０それぞれの、平均冷却剤フローｑが散布された冷却領域の通過時間ｔｎは、周期長ｔｐの２倍である。
【０１３０】
その際、通過時間ｔｎは、冷却領域の長さＬ１及びストランド速度ｖによって決定される。
【０１３１】
理論上、破線で示された領域４８、５０を時間軸ｔに沿ってシフトさせることは、ストランド片を冷却領域を通って搬送することに相当するが、その場合は常に、同じ斜線で示された面が包囲され、従って、均等な冷却剤散布密度が得られる。
【０１３２】
これが得られるのは、制御信号４６の周期長ｔｐが、ストランド片４の速度ｖ及び／又は冷却領域の長さＬ１及び／又は冷却ノズル１０の噴霧プロファイル３４に応じて決定されるからである。
【０１３３】
図４は、図３に類似して、ストランド片の搬送方向において、冷却ノズルの噴霧プロファイルが三角形の場合の状況を示している。以下の説明は、図３の実施例との違いに概ね限定され、当該実施例は、不変の特徴及び機能に関して指摘される。概ね不変の部材には基本的に同じ参照符号が付されており、言及されない特徴は、新たに記載されることなく、以下の実施例に組み込まれている。
【０１３４】
特に図４は、制御信号５２の推移と、ストランド片の２つの領域５４及び５６とを示している。ストランド片の領域５４、５６は、ｔ５０又はｔ６０の時点で冷却領域に入り、ｔ７０又はｔ８０の時点で冷却領域を離れ、同じ量Ｑの冷却剤を散布される。従って、冷却領域を通って搬送された、両方の領域５４及び５６によって形成されたストランド片は、冷却領域の終端において、均等な冷却剤散布密度を有している。そのために重要なのは、周期長ｔｐが、通過時間ｔｎの偶数倍であるということである。
【０１３５】
図５は、複数の切替弁１０の内の１つが作動した場合の、図１に係る冷却装置２の供給導管１４における冷却剤１２の圧力の周波数スペクトルを示す図（縦座標：ｐ（ｂａｒ）、横座標：ｆ（Ｈｚ））である。圧力ｐ（又は２６、図１を参照）は、測定装置１６のセンサ２４で検出可能である。周波数スペクトルは、検出装置１８（図１を参照）によって、圧力の経時的推移から、ここではいわゆるＦＦＴ分析（高速フーリエ変換）を用いて検出される。いわゆる部分的ＦＦＴ分析、すなわち特定の周波数領域に関する高速フーリエ変換を行うことも可能である。
【０１３６】
周波数スペクトルは、約７５Ｈｚの周波数ｆにおいて、共振のピーク５８を有している。共振のピーク５８は、複数の切替弁１０の内の１つの切替弁の切替に起因する冷却剤供給導管１４内のサージ圧によって生じる。
【０１３７】
図６は、複数の切替弁１０が作動した場合（右側の横座標：弁の数ｎ（−））の、冷却剤圧力の周波数スペクトルを示す図（縦座標：ｐ（ｂａｒ）、左側の横座標：ｆ（Ｈｚ））である。冷却剤圧力ｐが、再び測定箇所２２において検出される。
【０１３８】
周波数スペクトルは、約７５Ｈｚの周波数ｆにおいて、共振のピーク６０を有している。その際、共振のピーク６０の大きさは、弁の数ｎを通じて上昇している。
【０１３９】
この上昇は、本実施例において存在する、弁の数が増大するにつれて大きくなる測定箇所に対する距離によって説明可能であり、それによって、油圧的なインダクタンスが増大し、冷却剤１２内により高い圧力ピークが誘発される。
【０１４０】
冷却装置２、特に切替弁８及び／又は冷却ノズル１０におけるエラー状態の検出のために、周波数スペクトル、特に共振のピーク６０の推移が、検出装置１８によって、基準推移と比較される。
【０１４１】
比較によって認められた基準推移と共振のピークの推移との間の差異から、例えば、１つ又は複数の切替弁８及び／又は冷却ノズル１０の詰まりの程度を推定することができる。
【０１４２】
このアプローチの利点は、連続的に、従ってオンラインで、つまり通常の連続鋳造プロセスを行っている間にもエラーの検出が可能なことにある。
【０１４３】
図７は、図１に係る複数の切替弁８及び／又は複数の冷却ノズル１０の内の１つにエラー状態が存在する場合に、冷却剤圧力ｐの２つの周波数推移６２及び６４を比較した図（縦座標：ｐ（ｂａｒ）、横座標：ｆ（Ｈｚ））である。その際、推移６２及び６４は、それぞれの切替弁１０の作動に関連している。
【０１４４】
周波数推移６２は、エラーの無い状態を表しており、すなわち基準周波数推移である。周波数推移６４は、例えば詰まった、切替不可能な、若しくは、その他の方法では切替不可能な切替弁及び／又は損なわれた冷却ノズルにおいて生じる。両方の周波数推移６２及び６４の間の比較によって、エラー状態を明確に検出することができる。
【０１４５】
図８は、図１に係る切替弁８が切替試験周期６８で作動した場合の、時間の経過に伴う圧力推移６６を示す図（横座標：ｔ（ｓ））であり、切替試験周期６８は、制御信号の経時的な推移によって決定されている。その際、エラー状態の検出は、やはり、基準推移との比較によって、又は、代替的に圧力ピーク７０同士の比較によって行われ得る。
【０１４６】
圧力推移６６又は圧力推移６６を表す信号を、適切な畳み込み信号で畳み込むことが可能である。その際、畳み込み信号は、増幅及び／又はノイズリダクションが可能な限り有利であるように選択され得る。例えば、関数ｓｉｎ２（ｔ）が、畳み込み信号又は関数として選択され得る。さらに、切替弁挙動及びその結果として生じる時間導関数を考察することが可能である。
【０１４７】
切替試験周期が、切替試験周期長を通じて均等に分散された切替を有するように決定されると有利である。
【０１４８】
図９から図１１は、図１に係る冷却剤供給導管１４内の冷却剤１２の体積流量の変動を最小化するための最適化プロセスを概略的に示している。体積流量の変動を最小化することによって、冷却剤散布密度の望ましくない影響に対抗することが可能である。
【０１４９】
切替弁を作動させるための制御信号が、同じパルス幅比率で決定される場合、容易なアプローチを用いることができる：
【０１５０】
例えば、制御信号のスパイク列の間の可変的な時間遅延ｔｚ（図２を参照）によって、上位の供給システムへの反作用、すなわち体積流量の変動を最小化することができる：制御信号を決定するためのこの容易なアプローチに関して、例として、後置された６つの冷却ノズル１０を有する６つの切替弁から成る群（図１、図８を参照）について考察する。当該群は、１Ｈｚの搬送周波数Ｆ、及び、５０％の同じパルス幅比率κで作動する。切替弁を同時に切り替える場合、共通の冷却剤供給導管１４内に望ましくない大きなサージ圧が誘発され、当該サージ圧によって、体積流量の変動と、従って、冷却剤散布密度の望ましくない影響とが生じ得る。
【０１５１】
切替弁が時間をずらして、例えばそれぞれ０．１秒の遅れをもって作動する場合、望ましくないシステムへの反作用は減少する。
【０１５２】
しかしながら、切替弁を作動するための制御信号が、様々なパルス幅比率κで決定される場合、この容易なアプローチを利用することは不可能となり、図９から図１１に図示された、制御信号を決定するための最適化プロセスを用いることが有利である。
【０１５３】
そのために、冷却剤供給導管１４を通る冷却剤１２の流量又は体積流量の周波数スペクトルが検出される。当該周波数スペクトルの検出は、例えば、体積流量の間接的な検出のために測定装置１６のセンサ２４で検出された冷却剤１２の圧力ｐから、又は、体積流量の直接的な検出と後続の検出装置１８を用いたＦＦＴとによって行われ得る。
【０１５４】
周波数スペクトルを、シミュレーション手法、例えばいわゆる事前シミュレーションを用いて検出することが可能である。そのためには、一般的なシミュレーションツールを用いることが有利である。
【０１５５】
流量Ａの周波数スペクトルは、一定の項と三角法の項とに分割され、三角法の項は、パルス幅比率κと切替の時間遅延ｔｚとに依存している。
【０１５６】
図９は、２つの切替弁の切替の際の、この分解の結果を、位相ベクトル（Zeigerschreibweise）で、複素数平面７２（横座標：実数部Ｒｅ、縦座標：虚数部Ｉｍ）に示している。その際、流量Ａ１及びＡ２の値は、それぞれの切替弁を作動させる制御信号のそれぞれのパルス幅比率κに依存する。位相シフトφ１又はφ２は、それぞれの時間遅延ｔｚに依存する。
【０１５７】
その際、結果として生じる、量的な総流量Ａｖを伴う位相ベクトル７４を最小化しなければならない。
【０１５８】
図１０は、１０個の切替弁が同じパルス幅比率κを有する１０の制御信号によって作動するという例示的な場合の最適化の結果を示している。この最適化は、結果として、１０の、複素数平面において同じく最適化された位相シフト７６（Δφ）の分だけ回転した流量Ａ１からＡ１０を供給している。最適化は、遺伝的アルゴリズム、勾配に基づく最適化方法等によって行われ得る。最適化されるのは費用関数であり、当該費用関数は、全ての考察されたフーリエ項を通じて合計された、複素数の位相ベクトルＡｖの絶対値の二乗の合計によって表現され得る。
【０１５９】
図１１は、最適化の結果を示す代替的な図である。
【符号の説明】
【０１６０】
２  冷却装置
４  ストランド片
６  冷却領域
８  切替弁
１０  冷却ノズル
１２  冷却剤
１４  冷却剤供給導管
１６  測定装置
１８  検出装置
２０  制御装置
２２  測定箇所
２４  センサ
２６  圧力
２８  信号線
３０  ストランド誘導ロール
３２  搬送方向
３４  噴霧プロファイル
３６  冷却領域の終端
３８、４０、４２、４４  制御信号
４６  制御信号
４８、５０  領域
５２  制御信号
５４、５６  領域
５８、６０  共振のピーク
６２  基準周波数推移
６４  周波数推移
６６  圧力時間推移
６８  切替試験周期
７０  圧力ピーク
７２  複素数平面
７４  結果として生じる位相ベクトル
７６  最適化された位相シフト
ｔ  時間
ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０  時点
ｔ５０、ｔ６０、ｔ７０、ｔ８０  時点
ｔｎ  通過時間
ｔｐ  周期長
ｔ１  パルス長
ｔｚ  時間遅延
ｕ  信号状態
ｖ  速度
κ  パルス幅比率
φ、φ１、φ２  位相シフト
Δφ  最適化された位相シフト
Ａ１からＡ１０  冷却剤流量
Ａｖ  結果として生じる冷却剤流量
Ｆ  搬送周波数
Ｌ、Ｌ１  冷却領域の長さ
Ｔ  搬送周波数
ｑ  冷却剤フロー
Ｑ  冷却剤の量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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