DE102013200209A1 - Device for recovering energy from hot slab, has heat exchanger made of elastic, that is provided with cooling passage through which heat transfer medium or coolant passage is flowed - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus einer noch warmen Bramme. Die Vorrichtung weist im Wesentlichen mindestens einen Wärmetauscher auf, welcher mit der Bramme in Kontakt bringbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung. The invention relates to a device for energy recovery from a still warm slab. The device essentially has at least one heat exchanger, which can be brought into contact with the slab. Moreover, the invention relates to a method for operating such a device.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik sind Stranggießanlagen zum Gießen von Stahl hinlänglich bekannt. Sie umfassen eine Kokille, in welche flüssiges Metall, insbesondere eine Stahlschmelze hineingegossen wird, und eine der Kokille nachgeordnete Strangführung, in welcher ein aus der Kokille ausgezogener Gießstrang geführt wird und durcherstarrt. Nach seiner Durcherstarrung wird der Gießstrang typischerweise in einfacher handhabbare Teilstücke, sogenannte Brammen zertrennt bzw. aufgeteilt. Continuous casting plants for casting steel are well known in the art. They comprise a mold into which liquid metal, in particular a molten steel, is poured, and a strand guide arranged downstream of the mold, in which a cast strand drawn out of the mold is guided and solidifies. After its solidification of the cast strand is typically divided into easier to handle sections, so-called slabs or divided.
Die Stahlschmelze hat typischerweise eine Temperatur von ca. 1.600°C und der Gießstrang hat nach seiner Durcherstarrung und nach dem Verlassen der Strangführung typischerweise immer noch eine Temperatur von über 1.000°C. The molten steel typically has a temperature of about 1,600 ° C and the cast strand after its solidification and after leaving the strand guide typically still has a temperature of about 1,000 ° C.
Eine frisch gegossene und noch derart warme Bramme stellt insofern einen Wärmespeicher dar. A freshly poured and still so warm slab represents insofar a heat storage.
Die Rückgewinnung von Energie aus einer solchen noch warmen Bramme ist im Stand der Technik grundsätzlich bekannt; sie wird z. B. beschrieben in den Druckschrift
Besonders relevant für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung erscheint die deutsche Offenlegungsschrift
Im Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, dass der Gießstrang bzw. die Brammen während ihrer Abkühlzeit nicht an jedem Punkt ihrer Oberfläche gleichmäßig abgekühlt werden; dies führt oftmals zu Spannungen und Verformungen der Bramme; ihre Oberflächen sind dann nicht mehr eben. Diese Verformungen der Bramme haben den Nachteil, dass ein plattenförmiger Wärmetauscher mit einer ebenen Anlagefläche die verformte Bramme nur lokal bzw. punktuell berührt, was sich nachteilig auf den Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen Bramme und Wärmetauscher auswirkt. In the prior art, it is also known that the cast strand or the slabs are not uniformly cooled during their cooling time at each point of their surface; this often leads to tensions and deformations of the slab; their surfaces are then no longer flat. These deformations of the slab have the disadvantage that a plate-shaped heat exchanger with a flat contact surface touches the deformed slab only locally or punctually, which adversely affects the heat transfer coefficient between slab and heat exchanger.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus einer noch warmen Bramme sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass der Kontakt und damit auch der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen Bramme und Wärmetauscher verbessert wird. The invention has the object of developing a known device for recovering energy from a still hot slab and a method for operating such a device to the effect that the contact and thus the heat transfer coefficient between slab and heat exchanger is improved.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher elastisch ausgebildet ist. This object is solved by the subject matter of
Der Begriff „warme Bramme“ meint insbesondere die nach dem Gießen noch nicht auf Raumtemperatur abgekühlte Bramme. Die Temperatur der Bramme TB liegt dann typischerweise in einem Bereich von 1.200°C > TB > 50°C.The term "hot slab" means, in particular, the slab which has not yet cooled to room temperature after casting. The temperature of the slab TB is then typically in the range of 1200 ° C> TB> 50 ° C.
Aufgrund der erfindungsgemäß beanspruchten elastischen Ausgestaltung des Wärmetauschers wird sichergestellt, dass sich der Wärmetauscher auch an die eventuell verformte, d. h. nicht ebene Oberfläche der Bramme anschmiegt, so dass die Kontaktfläche und damit auch der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen Bramme und Wärmetauscher vergrößert wird. Due to the invention claimed elastic design of the heat exchanger ensures that the heat exchanger to the possibly deformed, d. H. not flat surface of the slab snuggles, so that the contact surface and thus the heat transfer coefficient between the slab and heat exchanger is increased.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck der Wärmetauscher in seiner flächigen Erstreckung aus einer Mehrzahl von Flächenelementen gebildet, welche vorzugsweise miteinander gekoppelt sind. Zumindest einzelnen der Flächenelemente sind Andrückelemente zugeordnet zum Andrücken der Flächenelemente gegen die Oberfläche der Bramme. Durch diese Aufteilung der gesamten Wirkungsfläche des Wärmetauschers in einzelne kleinere Flächenelemente wird der Wärmetauscher quasi punktelastisch ausgebildet, weil diese einzelnen Flächenelemente individuell gegen den ihnen zugeordneten Teil der Oberfläche der Bramme angedrückt werden können. According to a first embodiment of the heat exchanger is formed in its planar extension of a plurality of surface elements for this purpose, which are preferably coupled together. At least some of the Surface elements are associated pressing elements for pressing the surface elements against the surface of the slab. As a result of this division of the entire effective area of the heat exchanger into individual smaller area elements, the heat exchanger is quasi-point elastic, because these individual area elements can be pressed individually against the part of the surface of the slab assigned to them.
Das Andrücken der Flächenelemente erfolgt mit Andrückelementen, die z. B. in Form von Federelementen oder Hydraulikzylindern ausgebildet sind. The pressing of the surface elements is carried out with pressure elements, the z. B. are formed in the form of spring elements or hydraulic cylinders.
Es kann eine Steuerung vorhanden sein zum Ansteuern der Andrückelemente so, dass die Flächenelemente mit einem vorbestimmten Druck gegen die Oberfläche der Bramme anstellbar sind.There may be a controller for driving the pressing elements so that the surface elements are engageable with a predetermined pressure against the surface of the slab.
Alternativ zu der soeben beschriebenen Ausbildung des Wärmetauschers aus einer Mehrzahl von einzelnen Flächenelementen kann der Wärmetauscher gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel auch in Form eines temperaturstabilen wärmeleitenden und elastischen Kissens ausgebildet sein.As an alternative to the just described embodiment of the heat exchanger from a plurality of individual surface elements, the heat exchanger according to a second embodiment can also be designed in the form of a temperature-stable heat-conducting and elastic cushion.
Das Kissen ist dann in seinem Innern, aber außerhalb seiner Kühlkanäle, mit einem Füllmedium, z. B. mit Luft oder mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, und es kann eine Steuerung vorgesehen sein zum Einstellen der Befüllung des Kissens mit dem Füllmedium derart, dass das Kissen mit einem vorbestimmten Druck gegen die Oberfläche der Bramme drückt. The cushion is then in its interior, but outside its cooling channels, with a filling medium, for. B. filled with air or with a hydraulic fluid, and it may be provided a control for adjusting the filling of the pad with the filling medium such that the pad presses with a predetermined pressure against the surface of the slab.
Die beiden soeben beschriebenen Varianten des Wärmetauschers, d. h. der erste Wärmetauscher, ausgebildet aus der Mehrzahl der Flächenelemente, und der zweite Wärmetauscher, ausgebildet in Form des elastischen Kissens, können auch beide an unterschiedliche Flächen ein und derselben Bramme angelegt werden zur Rückgewinnung von Energie aus der Bramme.The two variants of the heat exchanger just described, d. H. the first heat exchanger, formed from the plurality of surface elements, and the second heat exchanger, formed in the form of the elastic pad, can both be applied to different surfaces of one and the same slab for recovering energy from the slab.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 8, welche auf eine Kombination von mindestens einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung mit einer Bramme abzielt. Die Vorteile dieser Lösung nach Anspruch 8 entsprechen den oben mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung genannten Vorteilen. The above object of the invention is also achieved by the device according to
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, dass – wenn der Wärmetauscher aus einem aus der Mehrzahl von Flächenelementen gebildet ist – die Steuerung ausgebildet ist, nur diejenigen Andrückelemente anzusteuern, deren zugeordnete Flächenelemente der Oberfläche der Bramme gegenüberliegen. Umgekehrt sollen diejenigen Andrückelemente, deren zugeordnete Flächenelemente außerhalb der Oberfläche der Bramme liegen, nicht angesteuert werden. Insofern ermöglicht die beanspruchte Ausgestaltung des Wärmetauschers eine flexible Anpassung an unterschiedliche Oberflächengrößen der Bramme.According to one embodiment, it is advantageous that - when the heat exchanger is formed from one of the plurality of surface elements - the control is designed to control only those pressing elements whose associated surface elements of the surface of the slab opposite. Conversely, those pressing elements whose associated surface elements are outside the surface of the slab should not be controlled. In this respect, the claimed embodiment of the heat exchanger allows flexible adaptation to different surface sizes of the slab.
Um den Wärmeübertragungskoeffizienten weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, dass diejenigen Seiten der Bramme, z. B. deren Schmalseiten, die nicht von einem der erfindungsgemäßen Wärmetauscher abgedeckt sind bzw. mit diesem in Kontakt stehen, wärmeisoliert sind.In order to further increase the heat transfer coefficient, it is advantageous that those sides of the slab, z. B. whose narrow sides, which are not covered by one of the heat exchanger according to the invention or are in contact with it, are thermally insulated.
Durch die Kontaktierung der Bramme mit den erfindungsgemäßen Wärmetauschern wird vorteilhafterweise ein Wärmeübertragungskoeffizient von mindestens 1.000 W/m2 × K erreicht. Dieser ermöglicht vorteilhafterweise eine gewünschte Abkühlung der Bramme innerhalb von ca. 1 Stunde.By contacting the slab with the heat exchangers according to the invention, a heat transfer coefficient of at least 1000 W / m 2 × K is advantageously achieved. This advantageously allows a desired cooling of the slab within about 1 hour.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung gemäß Anspruch 13. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte: Kontaktieren der noch warmen Bramme mit dem mindestens einen elastischen Wärmetauscher; solange die Temperatur TB der Bramme noch oberhalb einer vorgegebenen Schwellenwert-Temperatur TBS liegt: Durchströmen des Wärmetauschers mit einem Wärmeträgermedium, wobei sich das Wärmeträgermedium aufgrund der von der Bramme abgegebenen Wärme von einer ersten Einlauftemperatur TE1 auf eine erste Auslauftemperatur TA1 aufheizt mit TB > TA1 > TBS; und – nachdem die Temperatur TB der Bramme unter die vorgegebene Schwellenwert-Temperatur TBS gefallen ist –: Durchströmen des Wärmetauschers mit einem Kühlmedium, wobei sich das Kühlmedium aufgrund der Restwärme der Bramme von einer zweiten Einlauftemperatur TE2 auf eine zweite Auslauftemperatur TA2 aufheizt mit: TE2 < TE1 und TA2 < TA1 mit beispielsweise TA1 > 250°C und TBS 250°C.The above object is further achieved by a method for operating the device according to claim 13. This method comprises the following steps: contacting the still hot slab with the at least one elastic heat exchanger; as long as the temperature TB of the slab is still above a predetermined threshold temperature TBS: flow through the heat exchanger with a heat transfer medium, wherein the heat transfer medium due to the heat emitted from the slab from a first inlet temperature TE1 to a first outlet temperature TA1 heats up with TB> TA1> TBS; and - after the temperature TB of the slab has fallen below the predetermined threshold temperature TBS -: flowing through the heat exchanger with a cooling medium, wherein the cooling medium heats up from a second inlet temperature TE2 to a second outlet temperature TA2 due to the residual heat of the slab with: TE2 < TE1 and TA2 <TA1 with, for example, TA1> 250 ° C and TBS 250 ° C.
Der beanspruchten Unterteilung der Verfahrensschritte für eine Brammentemperatur oberhalb des Schwellenwertes TBS und eine Brammentemperatur unterhalb des Schwellenwertes TBS liegt folgende Überlegung zugrunde:The claimed subdivision of the method steps for a slab temperature above the threshold value TBS and a slab temperature below the threshold value TBS is based on the following consideration:
Solange die Temperatur der Bramme oberhalb der besagten Schwellenwert-Temperatur TBS liegt und die erste Auslauftemperatur TA1 ebenfalls oberhalb dieser Schwellenwert-Temperatur TBS liegt, ist eine Energierückgewinnung aus der noch warmen Bramme energetisch sinnvoll; es lohnt sich dann insbesondere die Weiterleitung des Wärmeträgermediums an eine Energierückgewinnungsanlage, z. B. eine Organic Rankine Cycle ORC – oder eine Kalina-Anlage zur Stromgewinnung. Unterhalb der Schwellenwert-Temperatur TBS macht die Weiterleitung des Wärmeträgermediums energetisch keinen Sinn mehr. Es kann dann sinnvoll sein, die Bramme gezielt, d. h. z. B. möglichst kurzfristig auf eine vorgegebene Temperatur herunterzukühlen; dies gelingt beispielsweise dadurch, dass anstelle des Wärmeträgermediums nun ein Kühlmedium verwendet wird, welches bei Durchleitung durch den Wärmetauscher deutlich kühler ist als das Wärmeträgermedium. Die Kühlung des Kühlmediums kann z. B. durch eine externe Kühlquelle erfolgen. Stofflich kann es sich bei dem Wärmeträgermedium und dem Kühlmedium grundsätzlich um dasselbe Medium handeln, wie gesagt, wobei jedoch die Temperatur des Kühlmediums bei Verwendung im Wärmetauscher niedriger liegt als die Temperatur des Wärmeträgermediums. As long as the temperature of the slab is above said threshold temperature TBS and the first outlet temperature TA1 is also above this threshold temperature TBS, an energy recovery from the still-warm slab is energetically meaningful; It is then worthwhile in particular the forwarding of the heat transfer medium to an energy recovery system, eg. B. an Organic Rankine Cycle ORC - or a Kalina plant for power generation. Below the threshold temperature TBS makes the Transmission of the heat transfer medium energetically no longer meaning. It may then be useful to deliberately cool down the slab, ie, for example, to cool down to a predetermined temperature as quickly as possible; This is achieved, for example, in that, instead of the heat transfer medium, a cooling medium is now used which, when passing through the heat exchanger, is significantly cooler than the heat transfer medium. The cooling of the cooling medium can, for. B. by an external cooling source. Substantially, the heat transfer medium and the cooling medium may basically be the same medium, as stated above, but the temperature of the cooling medium, when used in the heat exchanger, is lower than the temperature of the heat transfer medium.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Der Beschreibung sind sechs Figuren beigefügt, wobei The description is attached to six figures, wherein
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschreiben. In allen Figuren sind gleiche technische Merkmale durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. The invention will be described in detail below with reference to the mentioned figures. In all figures, the same technical features are designated by like reference numerals.
Am Ende der Beschreibung ist der Inhalt des prioritätsbegründenden Dokumentes nochmals wiedergegeben. Die
Die in
In
Die Kühlkanäle der einzelnen Flächenelemente können miteinander verbunden sein, wie dies in
Es kann vorgesehen sein, dass insbesondere die beiden Breitseiten ein und derselben Bramme mit unterschiedlichen Wärmetauschern, zum einen mit dem Wärmetauscher gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und zum anderen mit dem Wärmetauscher gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kontaktiert sind. Die nicht mit Wärmetauschern kontaktierten Teile der Oberfläche der Bramme sind vorzugsweise wärmeisoliert. It can be provided that, in particular, the two broad sides of one and the same slab are contacted with different heat exchangers, firstly with the heat exchanger according to the first embodiment and secondly with the heat exchanger according to the second embodiment. The not contacted with heat exchangers parts of the surface of the slab are preferably thermally insulated.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Wärmetauscher gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel gewährleistet, dass der Wärmeübertragungskoeffizient bei der Kontaktierung der Wärmetauscher mit der Oberfläche der Bramme mindestens 1.000 W/m2 × K beträgt.The inventive construction of the heat exchanger according to the first or second embodiment ensures that the heat transfer coefficient at the contact of the heat exchanger with the surface of the slab is at least 1000 W / m 2 × K.
Nachfolgend ist der Inhalt der prioritätsbegründenden Anmeldung wiedergegeben. Dieser ist vollumfänglich auch Gegenstand der vorliegenden Beschreibung.The content of the priority application is reproduced below. This is fully the subject of the present description.
1. Sandwich-Wärmetauscher für Brammenabkühlung1. Sandwich heat exchanger for slab cooling
Probleme bei der Abkühlung von Brammen sind
- – Abkühlung erfolgt in der Regel im Brammenlager in Stapeln, d. h. sie dauert vergleichsweise lange, so dass das Brammenlager groß dimensioniert werden muss. Außerdem werden Brammenstapel durch benachbarte heiße Brammenstapel in der Abkühlung behindert.
- – Die Energie der Brammen geht komplett verloren.
- – Die Brammen kühlen durch die ungleichmäßigen thermischen Randbedingungen ungleichmäßig ab und verformen sich zum Teil.
- – Wegen der hohen Energieverluste muss für die Halle eine geeignete Ventilation vorhanden sein.
- - Cooling is usually in the slab stock in stacks, ie it takes a comparatively long time, so that the slab stock must be large dimensions. In addition, slab stacks are obstructed by adjacent hot slab stacks during cooling.
- - The energy of the slabs is completely lost.
- - The slabs cool unevenly due to the uneven thermal boundary conditions and deform in part.
- - Because of the high energy losses must be available for the hall a suitable ventilation.
Zur Beschleunigung der Abkühlung werden Brammen auch in Wasserbecken abgekühlt, so dass die Brammenlager kleiner dimensioniert werden können. Allerdings geht auch bei Einsatz von Wasserabkühlung die thermische Energie der Bramme ungenutzt verloren.To speed up cooling, slabs are also cooled in water basins, so that the slab bearings can be dimensioned smaller. However, even with the use of water cooling, the thermal energy of the slab is lost unused.
Ideen der ErfindungIdeas of the invention
Erfindungsgemäß wird vorschlagen, die Abkühlzeit der Brammen zu reduzieren und gleichzeitig Energie aus den Brammen zurückzugewinnen. Das geschieht erfindungsgemäß durch Wärmetauscher, die den beiden Breitseiten der Bramme zugewandt sind und die thermische Energie der Bramme nutzen, um die Wärmeträger zu erhitzen. Dadurch wird erreicht, dass beide Breitseiten der Brammen gleichmäßig abkühlen und kein Verzug der Bramme wegen ungleichmäßiger Temperaturverteilung entsteht. Kennzeichnend ist, dass nur jeweils eine Bramme von 2 den beiden Breitseiten der Brammen gegenüberliegenden Wärmetauschern abgekühlt wird.According to the invention, it is proposed to reduce the cooling time of the slabs and at the same time to recover energy from the slabs. This is done according to the invention by heat exchangers, which are facing the two broad sides of the slab and use the thermal energy of the slab to heat the heat transfer medium. This ensures that both broad sides of the slabs cool evenly and no distortion of the slab arises because of uneven temperature distribution. It is characteristic that only one slab of 2 the two broad sides of the slabs opposite heat exchangers is cooled.
Nach dem Abkühlen auf eine bestimmte Temperatur wird die Bramme wieder entnommen und kann weiter im Stapel auch allein abkühlen.After cooling to a certain temperature, the slab is removed again and can continue to cool alone in the stack.
(Bild 1 = Fig. 1: Abkühldiagramm für Einzelbramme, Brammenstapel)(Fig. 1 = Fig. 1: Cooling diagram for single slab, slab stack)
Ideen, die die Erfindung verbessern
- – Direkter Kontakt der Wärmetauscher mit den Brammen, um höhere Wärmeübergangszahlen zu erzielen und um mehr Wärme aus der Bramme nutzen zu können. Das kann z. B. durch Verwenden von Wärmetauschern mit planen Flächen geschehen.
- – Anpressen der Wärmetauscher zur Erhöhung der Kontaktfläche und Erhöhung der Wärmeübergangszahlen
- – An einer gewissen Temperatur, ab der die Wärme der Bramme nicht mehr effektiv genutzt wird, kann durch Umschalten der Wärmetauscher von einem Wärmeträgermedium zu einem Kühlmedium (z. B. auf einen Kühlwasserkreis) für eine schnelle weitere Abkühlung der Brammen gesorgt werden.
- – Aufteilung der Wärmetauscherfläche in mehrere Teilflächen, die durch hydraulisches Zu- und Abschalten der Brammengröße angepasst werden kann.
- - Direct contact of the heat exchangers with the slabs, in order to achieve higher heat transfer rates and to be able to use more heat from the slab. This can z. B. done by using heat exchangers with flat surfaces.
- - Pressing the heat exchanger to increase the contact area and increase the heat transfer coefficients
- - At a certain temperature, from which the heat of the slab is no longer effectively used, can be provided by switching the heat exchanger from a heat transfer medium to a cooling medium (eg, a cooling water circuit) for rapid further cooling of the slabs.
- - Distribution of the heat exchanger surface in several sub-areas, which can be adjusted by hydraulic connection and disconnection of the slab size.
Ideen zur konstruktiven Realisierung und Verbesserung waagerecht angeordnete Wärmetauscher-Breitseiten
- – Die Bramme liegt waagerecht im Sandwich; der untere Wärmetauscher ist z. B. mit fester Verrohrung in den Boden integriert.
- – Isolierung der stirnseitigen Flächen der Brammen
- – Translatorische Elemente, um die Wärmetauscher möglichst flächig an die Brammen zu drücken (z. B. Hydraulikzylinder)
- - The slab lies horizontally in the sandwich; the lower heat exchanger is z. B. integrated with solid piping in the ground.
- - Insulation of the frontal surfaces of the slabs
- - Translational elements in order to press the heat exchangers as extensively as possible against the slabs (eg hydraulic cylinders)
Ideen zur konstruktiven Realisierung und Verbesserung – senkrecht angeordnete Wärmetauscher-Breitseiten
- – Die Bramme steht auf einer Schmalseite (in Längsrichtung der Bramme) im senkrechten Sand-Wärmetauscher (Bilder bzw.
2 –4 ) - – Isolierung der stirnseitigen Flächen der Brammen
- – Translatorische Elemente, um die Wärmetauscher möglichst flächig an die Brammen zur drücken (z. B. Hydraulikzylinder)
- – Elastische Bettung des Wärmetauschers auf einem Hubkissen um eine große Kontaktfläche zwischen Wärmetauscher und Bramme zu erzeugen. Das Hubkissen presst durch Aufbringen eines Luft- oder hydraulischen Druckes den Wärmetauscher an die Bramme.
- – Tragkonstruktion, in der mehrere Paare von Wärmetauschern als Sandwiche senkrecht untergebracht sind (Multisandwich) (Bilder bzw.
2 –4 ). - – Manipulator, der die Brammen aufnimmt, das Multisandwich beschickt und entleert bzw. entlädt (Bilder bzw.
2 und3 ).
- - The slab is on a narrow side (in the longitudinal direction of the slab) in the vertical sand heat exchanger (pictures or
2 -4 ) - - Insulation of the frontal surfaces of the slabs
- - Translational elements in order to press the heat exchangers as extensively as possible against the slabs (eg hydraulic cylinders)
- - Elastic bedding of the heat exchanger on a lifting cushion to produce a large contact surface between the heat exchanger and slab. The lifting cushion presses the heat exchanger to the slab by applying an air or hydraulic pressure.
- - Support structure, in which several pairs of heat exchangers are housed as sandwiches vertically (multi-sandwich) (pictures or
2 -4 ). - - Manipulator that receives the slabs, the multi-sandwich feeds and empties or discharges (pictures or
2 and3 ).
2. Ideen zur konstruktiven Realisierung und Verbesserungen der Multisandwichbauweise durch Einsatz von Modulen2. Ideas for constructive realization and improvements of the multi-sandwich construction by using modules
Ein Modul besteht aus:
- • Einer transportfähigen Tragkonstruktion, der Transport kann z. B. mit dem Kran oder über Schienen und Rollen erfolgen, die mit dem Fundament Kraft- oder Formschlüssig verbunden sind.
- • Die Tragkonstruktion kann so ausgebildet werden, dass: – die zu kühlende Bramme zwischen den zwei Wärmetauschern steht. Die Tragkonstruktion hat die Form eines U – die Tragkonstruktion zwischen zwei zu kühlende Brammen steht. Die Tragkonstruktion hat die Form eines I.
- • Die Tragkonstruktion enthält: – zwei Wärmetauscher, je eine für die Brammenbreitseite – die Regelarmatur zur Steuerung des Wärmeträgermediums – Messsensoren für Temperatur, Druck und Menge – Rohrleitungen und/oder Schläuche für das Wärmeträgermedium – Je eine Absperrarmatur für die Zu- und Abfuhrleitung – Schnellschlusskupplungen zur Verbindung mit der fest installierten Rohrleitung auf dem Fundament
- • A transportable support structure, the transport can z. B. done with the crane or rails and rollers that are connected to the foundation force or positive fit.
- • The supporting structure can be designed in such a way that: - the slab to be cooled stands between the two heat exchangers. The supporting structure has the shape of a U - the supporting structure stands between two slabs to be cooled. The supporting structure has the shape of an I.
- • The support structure contains: - two heat exchangers, one each for the slab side - the control valve for controlling the heat transfer medium - temperature, pressure and flow sensors - pipes and / or hoses for the heat transfer medium - one shut-off valve each for the supply and discharge line - quick-release couplings for connection to the permanently installed pipeline on the foundation
Weitere Verbesserungen
- • Andrücken der Wärmetauscher an die Bramme um eine höhere Wärmeübergangszahl zu erzielen.
- • Einsatz von translatorischen Elementen zum Vergrößern des Abstandes zwischen den Wärmetauschern beim Ein- und Ausladen der Brammen zum Schutz der Wärmetauscher, sowie zum Anpressen der Wärmetauscher an die Bramme in der Abkühlphase.
- • Elastische Bettung der Wärmetauscher um eine größere Kontaktfläche zwischen Bramme und Wärmetauscher zu erzielen. Hierdurch wird die Wärmeabfuhr an die Wärmetauscher vergrößert, besonders bei nicht ebenen Brammen.
- • Pressing the heat exchangers against the slab for a higher heat transfer coefficient.
- • Use of translational elements to increase the distance between the heat exchangers when loading and unloading the slabs to protect the heat exchangers and to press the heat exchangers against the slab in the cooling phase.
- • Elastic bedding of the heat exchangers to achieve a larger contact surface between slab and heat exchanger. As a result, the heat dissipation is increased to the heat exchanger, especially for non-planar slabs.
3. Beeinflussung der Abkühlgeschwindigkeit der Bramme durch Änderung der Vorlauftemperatur der Wärmetauscher.3. Influencing the cooling rate of the slab by changing the flow temperature of the heat exchangers.
- • Durch Anheben und Senken der Vorlauftemperatur der Wärmetauscher kann die Abkühlung der Brammen gesteuert werden. Die kann erfolgen durch: – Umschalten von 3-Wegeventilen (mindestens zwei je eins für Vorlauf und Rücklauf) zwischen zwei Kreisläufen die an einem Wärmetauscher angeschlossen sind und mit unterschiedlicher Vorlauftemperatur betrieben werden. – Durch versetzen der Bramme von einer Abkühlposition in der Wärmeträger mit hoher Vorlauftemperatur betrieben werden zu einer neuen Position in der die Wärmetauscher mit abgesenkter Vorlauftemperatur betrieben werden.• By raising and lowering the flow temperature of the heat exchangers, the cooling of the slabs can be controlled. This can be done by: - Switching of 3-way valves (at least two each for flow and return) between two circuits that are connected to a heat exchanger and operated with different flow temperature. - Operated by moving the slab from a cooling position in the heat carrier with high flow temperature to a new position in which the heat exchangers are operated with lowered flow temperature.
4. Verbesserung der Ausnutzung der über die Wärmetauscher abgeführten Energie4. Improvement of the utilization of the energy dissipated via the heat exchangers
Um die Wärmeabfuhr aus den Brammen über die Wärmetauscher zur späteren Energierückgewinnung effizient zu betreiben ist eine Steuerung der Wärmeträgermedien notwendig. Ziel ist ein hoher Wärmestrom mit geringen Schwankungen über eine lange Zeit zu erhalten. Dies wird erreicht durch ein Simulationsmodell.In order to efficiently operate the heat removal from the slabs via the heat exchangers for later energy recovery, it is necessary to control the heat transfer media. The aim is to obtain a high heat flow with small fluctuations over a long time. This is achieved by a simulation model.
Feststehende Größen sind:
- • Produktionsleistung der Gießmaschine (Gießdauer und Gießgeschwindigkeit)
- • Brammengeometrie
- • Eintrittstemperatur der Brammen
- • Anzahl Lagerplätze und maximale Verweilzeit der Brammen im Wärmetauscher
- • Zieltemperatur der Bramme
- • Temperaturintervall des Wärmeträgermediums am Austritt
- • Production capacity of the casting machine (casting time and casting speed)
- • Slab geometry
- • inlet temperature of the slabs
- • Number of storage bins and maximum residence time of the slabs in the heat exchanger
- • Target temperature of the slab
- • Temperature interval of the heat transfer medium at the outlet
Variierende Größen sind:
Vorlauf- und bzw. oder Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums
Massenstrom des Wärmeträgermediums
Anstellkraft der translatorischen Elemente zur Beeinflussung des Wärmeübergangs zwischen Bramme und WärmetauschernVarying sizes are:
Flow and / or return temperature of the heat transfer medium
Mass flow of the heat transfer medium
Adjustment force of the translational elements for influencing the heat transfer between slab and heat exchangers
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004023031 A1 [0005] DE 102004023031 A1 [0005]
- DE 3019714 A1 [0005] DE 3019714 A1 [0005]
- DE 2622722 [0005] DE 2622722 [0005]
- WO 2011/138171 A2 [0005] WO 2011/138171 A2 [0005]
- JP 59198883 A [0005] JP 59198883 A [0005]
- JP 60040657 A [0005] JP60040657A [0005]
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114485213A (en) * | 2021-12-31 | 2022-05-13 | 江苏嵘泰工业股份有限公司 | Pure water circulating device of die-casting unit single machine |
CN116164549A (en) * | 2023-04-25 | 2023-05-26 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Liquid copper smelting furnace slag waste heat recovery device and treatment method thereof |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2622722A1 (en) | 1975-05-22 | 1976-12-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | DEVICE FOR COOLING STEEL BLOCKS, STEEL PLATES, etc. |
DE3019714A1 (en) | 1980-05-23 | 1981-12-10 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Steel billet heat recovery equipment - comprises tunnel containing rollers conveyor with water pipes between rollers |
JPS59198883A (en) | 1983-04-21 | 1984-11-10 | Nippon Steel Corp | Recovering method of high temperature article surface radiation heat |
JPS6040657A (en) | 1983-08-11 | 1985-03-04 | Hitachi Zosen Corp | Device for recovering heat from equipment behind continuous casting machine |
DE102004023031A1 (en) | 2003-05-07 | 2004-12-02 | Sms Demag Ag | Method and device for cooling or quenching slabs and sheets with water in a cooling basin |
DE102009031557A1 (en) | 2009-03-02 | 2010-09-09 | Sms Siemag Ag | Energy recovery in hot strip mills by converting the cooling heat of the continuous casting plant and the residual heat of slabs and coils into electrical energy or other use of the captured process heat |
WO2011138171A2 (en) | 2010-05-07 | 2011-11-10 | Sms Siemag Ag | Method and device for recovering energy downstream of a continuous casting installation |
-
2013
- 2013-01-09 DE DE201310200209 patent/DE102013200209A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2622722A1 (en) | 1975-05-22 | 1976-12-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | DEVICE FOR COOLING STEEL BLOCKS, STEEL PLATES, etc. |
DE3019714A1 (en) | 1980-05-23 | 1981-12-10 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Steel billet heat recovery equipment - comprises tunnel containing rollers conveyor with water pipes between rollers |
JPS59198883A (en) | 1983-04-21 | 1984-11-10 | Nippon Steel Corp | Recovering method of high temperature article surface radiation heat |
JPS6040657A (en) | 1983-08-11 | 1985-03-04 | Hitachi Zosen Corp | Device for recovering heat from equipment behind continuous casting machine |
DE102004023031A1 (en) | 2003-05-07 | 2004-12-02 | Sms Demag Ag | Method and device for cooling or quenching slabs and sheets with water in a cooling basin |
DE102009031557A1 (en) | 2009-03-02 | 2010-09-09 | Sms Siemag Ag | Energy recovery in hot strip mills by converting the cooling heat of the continuous casting plant and the residual heat of slabs and coils into electrical energy or other use of the captured process heat |
WO2011138171A2 (en) | 2010-05-07 | 2011-11-10 | Sms Siemag Ag | Method and device for recovering energy downstream of a continuous casting installation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114485213A (en) * | 2021-12-31 | 2022-05-13 | 江苏嵘泰工业股份有限公司 | Pure water circulating device of die-casting unit single machine |
CN116164549A (en) * | 2023-04-25 | 2023-05-26 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Liquid copper smelting furnace slag waste heat recovery device and treatment method thereof |
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