HOVESTÄDT, Erich (Boltzmannstraße 1, Rhede, 46414, DE)
PETER SUDAU, Peter (Wilhelm-Münker-Straße 8, Hilchenbach, 57271, DE)
SEIDEL, Jürgen (Feuerdornweg 8, Kreuztal, 57223, DE)
HOVESTÄDT, Erich (Boltzmannstraße 1, Rhede, 46414, DE)
PETER SUDAU, Peter (Wilhelm-Münker-Straße 8, Hilchenbach, 57271, DE)
| Patentansprüche 1 . Verfahren zur Rückgewinnung von Energie hinter einer Stranggießanlage (1 ), wobei sich an die Stranggießanlage (1 ) ein Rollgang (2) und mindestens eine Brennschneidmaschine (5) zum Ablängen eines gegossenen Metallstrangs (3) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (4) hinter der Stranggießanlage (1 ) vom Metallstrang (3) ein Wärmestrom (6) zu mindestens einem Wärmetauscher und/oder Thermoelement (7) fließen gelassen wird, wobei mit der vom Wärmetauscher (7) aufgenommenen Wärmeenergie in einer Energieumwandlungs- anläge (8) elektrische Energie erzeugt wird oder mit der vom Thermoelement (7) aufgenommenen Energie direkt elektrische Energie erzeugt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindes- tens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement (7) beweglich angeordnet ist, so dass der Wärmetauscher und/oder das Thermoelement in einer Betriebsposition nahe des Metallstrangs (3) und in einer Nicht-Betriebsposition entfernt vom Metallstrang (3) positionierbar ist, wobei der Wärmetauscher und/oder das Thermoelement (7) wahlweise zwecks Energierückgewinnung in die Betriebsposition bewegt wird und bei Nichtnutzung in die Nicht-Betriebsposition bewegt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ort, der in Förderrichtung (F) des Metallstrangs (3) der Brennschneidmaschine (5) vorgelagert ist, eine zweite Brennschneidmaschine (9) angeordnet ist, wobei die zweite Brennschneidmaschine (9) in der Nicht-Betriebsposition des Wärmetauschers und/oder des Thermoelements zum Ablängen des Metallstrangs (3) verwendet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ die Brennschneidmaschine (5) oder die zweite Brennschneidmaschine (9) zum Ablängen des Metallstrangs (3) verwendet wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz des mindestens einen Wärmetauschers (7) die vom Metallstrang (3) entnommene Wärmeenergie in ein Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium überführt wird, wobei die in dem Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium enthaltene Wärmeenergie in einer Dampf- kraftmaschine (8), insbesondere in einer Dampfturbine, mit verbundenem Generator zur Stromerzeugung und/oder zur anderweitigen Nutzung herangezogen wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium Wasser bzw. Wasserdampf oder Ther- moöl ist. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Dampfkraftmaschine (8) eine konventionelle Dampfturbine, eine ORC-Anlage oder eine Kalina-Anlage eingesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Thermoelement (7) ein solches mit mindestens einer dotierten Halbleiterpaarung eingesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Thermoelementen (7) verwendet wird, die zu einem thermoelektrischen Generator (TEG) zusammengeschaltet sind. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Restwärme des Metallstrangs (3), die nicht mittels des Wärmetauschers und/oder des Thermoelements (7) in elektrische Energie umgewandelt wird, für einen anderen Prozess eingesetzt wird, der Wärme benötigt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stranggießanlage (1 ) Dick- oder Dünnbrammen, Block-, Knüppel-, Träger- oder Rundstahl oder Nichteisenprodukte hergestellt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4), der mit Wärmetauschern und/oder Thermoelementen (7) versehen ist, unmittelbar hinter der Stranggießanlage (1 ) angeordnet ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4), der mit Wärmetauschern und/oder Thermoelementen (7) versehen ist, in einem Abstand zwischen 0 und 40 m hinter der Stranggießanlage (1 ) beginnt. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie hinter einer Stranggießanlage (1 ), wobei sich an die Stranggießanlage (1 ) ein Rollgang (2) und mindestens eine Brennschneidmaschine (5) zum Ablängen eines gegossenen Metallstrangs (3) anschließt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im einem Bereich (4) hinter der Stranggießanlage (1 ) mindestens ein Wärmetauscher und/oder mindestens ein Thermoelement (7) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement (7) beweglich angeordnet ist, so dass der Wärmetauscher und/oder das Thermoelement in einer Betriebsposition nahe des Metallstrangs (3) und in einer Nicht-Betriebsposition entfernt vom Metallstrang (3) positionierbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ort, der in Förderrichtung (F) des Metallstrangs (3) der Brennschneidmaschine (5) vorgelagert ist, eine zweite Brennschneidmaschine (9) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement (7) an mindestens einem Traggestell (10) angeordnet ist, das um eine in Förderrichtung (F) des Metallstrangs (3) weisende Achse (1 1 ) verschwenkbar angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauscher und/oder Thermoelemente (7) nahe einer Oberseite und nahe einer Unterseite des Metallstrangs (3) angeordnet sind, wobei die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente (7) insgesamt als Einheit beweglich angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauscher und/oder Thermoelemente (7) nahe einer Oberseite und nahe einer Unterseite des Metallstrangs (3) angeordnet sind, wobei die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente (7) nahe der Oberseite und die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente (7) nahe der Unterseite separat beweglich angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement (7) an mindestens einem Traggestell (10) angeordnet ist, das in eine Richtung quer zur Förderrichtung (F) des Metallstrangs (3) translatorisch verschieblich angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement (7) an mindestens einem Traggestell (10) angeordnet ist, das mittels eines Bewegungselements, insbesondere mittels eines Krans, in den Rollgang (2) hineingehoben werden kann. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlüsse, insbesondere Rohranschlüsse und Verkabelungen, zwischen einem ortsfesten Bereich und den beweglich angeordneten Wärmetauschern und/oder Thermoelementen (7) mit lösbaren Kupplungen, insbesondere mit Schlauch- oder Rohrkupplungen und Steckern, versehen sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement (7) zumindest einseitig mit einer Wärmedämmung (12) versehen sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmetauscher (7) Zu- und Ableitungen für Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium aufweist, wobei diese mittels Hochtemperaturschläuchen oder Hochdruck-Heißdampfschläuchen oder Edelstahl-Ringwellenschläuchen oder druckfesten Rohrgelenken mit angrenzenden Leitungen verbunden sind, um eine Positionsverstellung des Wärmetauschers (7) zu ermöglichen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollgang (2) wärmeisolierte Rollgangsrollen aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeich net, dass der Rollgang (2) Rollgangsrollen aufweist, die frei von einer Küh lung sind. 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4), der mit Wärmetauschern und/oder Thermoele- menten (7) versehen ist, unmittelbar hinter der Stranggießanlage (1 J angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4), der mit Wärmetauschern und/oder Thermoelementen (7) versehen ist, in einem Abstand zwischen 0 und 40 m hinter der Stranggießanlage (1 ) beginnt. |
Stranggießanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Energie hinter einer Stranggießanlage, wobei sich an die Stranggießanlage ein Rollgang und mindestens eine Brennschneidmaschine zum Ablängen eines gegossenen Metallstrangs anschließt. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie hinter einer Stranggießanlage.
Aus dem Bereich der Stahlerzeugung ist aus der WO 2008/075870 A1 bekannt, die bei der Herstellung von flüssigem Eisen durch Reduktion in einem Wirbelbettreaktor anfallende Abwärme zur Hochdruckdampferzeugung abzuführen, durch den dann beispielsweise eine Dampfturbine zur Stromerzeugung betrie- ben wird.
In der EP 0 044 957 B1 wird eine Anlage zur Rückführung der latenten und fühlbaren Wärme von Abgasen aus einem Kupolofen für die Gusseisenerzeugung oder einer ähnlichen Schmelzeinrichtung beschrieben, zum Zweck des Gewinnens von elektrischer und/oder thermischer Energie in Form von Dampf und/oder warmem Wasser. Die Anlage besteht aus einer Wärmeeinheit mit einem Brenner und zwei mit den Rauchgasen durchströmten Abhitzekesseln sowie bei der Erzeugung von elektrischer Energie zusätzlich einer mit Dampf aus einem Überhitzer gespeisten Turbine und einem Wechselstromgenerator.
Aus der DE 2 622 722 C3 ist eine Vorrichtung zur Abkühlung von heißen Stahlbrammen im Anschluss an den letzten Walzvorgang bekannt, in der die Stahlbrammen zwischen in parallelen Reihen angeordneten senkrechten Haltesäulen hochkant gestellt werden. Die von den Stahlbrammen abgestrahlte Wärme wird von zwischen den Haltesäulen angeordneten Kühlwänden mit Kühlwasserdurchströmten Rohrbündeln aufgenommen und zur Dampferzeugung ge- nutzt. Hier ist ein aufwendiges Brammenhandling notwendig. Durch die ständige Veränderung der Brammentemperatur sowie dem diskontinuierlichen Betrieb variiert die erzeugte Dampfmenge, was sich nachteilig am Dampfverbraucher auswirkt. Die EP 0 027 787 B1 beschreibt eine Anlage zur Gewinnung der fühlbaren Wärme von im Stranggießverfahren gegossenen Brammen in einer Kühlkammer mittels Luft, die mit einem Gebläse in direkten Kontakt mit den Brammenoberflächen gebracht wird. Die auf diese Weise erwärmte Luft dient dann außerhalb der Kühlkammer als Heizmedium, insbesondere für ein in einem ther- modynamischen Kreisprozess geführtes Kreislaufmedium. Auch hier ist das Brammenhandling sehr aufwendig und durch das Öffnen und Schließen der Schleusentore ist eine diskontinuierliche bzw. variierende Wärmezufuhr zum Wärmetauscher nicht zu vermeiden. Wird in der Brammenkammer Wasser verdampft, so lässt sich infolge des Brammenhandlings in dem Lagerraum kaum Dampfdruck aufbauen. Hierdurch entstehen nur relativ geringe Dampftemperaturen am Wärmetauscher des Wärmeverbrauchers.
Des Weiteren wird in DE 30 19 714 A1 eine Anlage zur Rückgewinnung von Wärme aus heißen Stahlbrammen beim Transport auf dem Rollgang vorge- stellt. Hierzu sind zwischen den Rollgangsrollen und über dem Rollgang Kühlwasser durchströmte Rohre angebracht in denen durch Erhitzung von Wasser Dampf erzeugt wird. Durch diese Konstruktion kann in den Rohrleitungen ein höherer Dampfdruck und damit eine höhere Dampftemperatur erzeugt werden. Brammen werden in der Regel hinter der Stranggießanlage geschnitten, auf dem Rollgang abtransportiert und möglichst schnell in Stapeln gelagert. Dies gilt besonders bei höherwertigen Brammenmaterialien. Es ergibt sich so durch den Brammentransport ein diskontinuierlicher Heizprozess.
Weitere ähnliche Lösungen, die sich mit der Rückgewinnung von Energie be- schäftigen , sind beispielsweise in der DE 37 23 289 A1 , in der WO 2008/025325 A1 , in der JP 58215255 A, in der JP 60040657 A, in der JP 58215256 A und in der JP 59054454 A offenbart.
Der Erfindung liegt im Lichte dieser vorbekannten Konzepte die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Energierückgewinnung der Kühl- wärme hinter einer Stranggießanlage vorzuschlagen, mit der in verbesserter Weise eine Umwandlung in elektrische Energie oder eine Nutzung der Prozesswärme bei anderen Wärme- oder Dampfverbrauchern möglich ist. Dabei wird besonderer Wert auf einen gleichmäßigen Transportvorgang des Metallstrangs bzw. der Brammen gelegt, so dass flexibel in Abhängigkeit des Strang- bzw. Brammenmaterials oder der Ziel-Brammenstapeltemperatur eine optimale Betriebsweise gefahren werden kann.
Als Brammen können hier und im folgenden Text auch Dünnbrammen, Blöcke, Knüppel, Träger oder Rundstähle oder Nichteisenprodukte verstanden werden. Allgemein werden diese verschiedenen geometrischen Produkte hier auch als Metallstrang bezeichnet.
Die Lösu ng dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich hinter der Stranggießanlage vom Me- tallstrang ein Wärmestrom zu mindestens einem Wärmetauscher und/oder Thermoelement fließen gelassen wird, wobei mit der vom Wärmetauscher aufgenommenen Wärmeenergie in einer Energieumwandlungsanlage elektrische Energie erzeugt wird oder mit der vom Thermoelement aufgenommenen Energie direkt elektrische Energie erzeugt wird. Der genannte Bereich ist bevorzugt der unmittelbare Bereich hinter der Stranggießanlage.
Der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement ist dabei bevorzugt beweglich angeordnet, so dass der Wärmetauscher und/oder das Thermoelement in einer Betriebsposition nahe des Metallstrangs und in einer Nicht-Betriebsposition entfernt vom Metallstrang positionierbar ist, wobei der Wärmetauscher und/oder das Thermoelement wahlweise zwecks Energierückgewinnung in die Betriebsposition bewegt wird und bei Nichtnut- zung in die Nicht-Betriebsposition bewegt wird.
Die Flexibilität der Anlage wird wesentlich verbessert, wenn an einem Ort, der in Förderrichtung des Metallstrangs der Brennschneidmaschine vorgelagert ist, optional eine zweite Brennschneidmaschine angeordnet ist, wobei die zweite Brennschneidmaschine in der Nicht-Betriebsposition des Wärmetauschers und/oder des Thermoelements zum Ablängen des Metallstrangs verwendet wird. Abhängig vom gegossenen Strangmaterial wird die vordere oder hintere Brennschneidmaschine eingesetzt.
Beim Einsatz des mindestens einen Wärmetauschers kann die vom Metallstrang entnommene Wärmeenergie in ein Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium überführt werden, wobei die in dem Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium enthaltene Wärmeenergie in einer Dampfkraftmaschine, insbe- sondere in einer Dampfturbine, mit verbundenem Generator zur Stromerzeugung und/oder zur anderweitigen Nutzung herangezogen wird. In diesem Falle kann vorgesehen werden, dass das Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium Wasser bzw. Wasserdampf oder Thermoöl ist. Als Thermoelement kann ein solches mit mindestens einer dotierten Halbleiterpaarung eingesetzt werden. Dabei kann eine Anzahl von Thermoelementen verwendet werden, die zu einem thermoelektrischen Generator (TEG) zusammengeschaltet sind. Eine Fortbildung sieht vor, dass Restwärme des Metallstrangs, die nicht mittels des Wärmetauschers und/oder des Thermoelements in elektrische Energie umgewandelt wird, für einen anderen Prozess eingesetzt wird, der Wärme benötigt
In der Stranggießanlage können beliebige Stranggießprodukte hergestellt wer- den, d. h. insbesondere Dick- oder Dünnbrammen, Block-, Knüppel-, Trägeroder Rundstahl oder Nichteisenprodukte. Die Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie hinter einer Stranggießanlage, wobei sich an die Stranggießanlage ein Rollgang und mindestens eine Brennschneidmaschine zum Ablängen eines gegossenen Metallstrangs anschließt, sieht erfindungsgemäß vor, dass im einem Bereich hinter der Stranggießanlage mindestens ein Wärmetauscher und/oder mindestens ein Thermoelement angeordnet ist, wobei der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement beweglich angeordnet ist, so dass der Wärmetauscher und/oder das Thermoelement in einer Betriebsposition nahe des Metallstrangs und in einer Nicht-Betriebsposition entfernt vom Metallstrang positio- nierbar ist.
Dabei kann an einem Ort, der in Förderrichtung des Metallstrangs der Brennschneidmaschine vorgelagert ist, optional eine zweite Brennschneidmaschine angeordnet sein.
Der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement ist bevorzugt an mindestens einem Traggestell angeordnet, das um eine in Förderrichtung des Metallstrangs weisende Achse verschwenkbar angeordnet ist.
Möglich ist es alternativ aber auch, dass der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement an mindestens einem Traggestell angeordnet ist, das in eine Richtung quer zur Förderrichtung des Metallstrangs translatorisch verschieblich angeordnet ist.
Möglich ist es auch, dass der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermoelement an mindestens einem Traggestell angeordnet ist, das mittels eines Bewegungselements, insbesondere mittels eines Krans, in den Rollgang hineingehoben werden kann. Die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente können nahe einer Oberseite und nahe einer Unterseite des Metallstrangs angeordnet sein, wobei die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente dann insgesamt als Einheit beweglich angeordnet sind. Es ist aber auch möglich, dass Wärmetauscher und/oder Thermoelemente nahe einer Oberseite und nahe einer Unterseite des Metall- Strangs angeordnet sind, wobei die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente nahe der Oberseite und die Wärmetauscher und/oder Thermoelemente nahe der Unterseite separat beweglich angeordnet sind.
Der mindestens eine Wärmetauscher und/oder das mindestens eine Thermo- element kann zumindest einseitig mit einer Wärmedämmung versehen sein.
Der mindestens eine Wärmetauscher kann dabei Zu- und Ableitungen für Wärmetransport- und/oder Arbeitsmedium aufweisen, wobei diese mittels Hochtemperaturschläuche oder Hochdruck-Heißdampfschläuchen oder Edelstahl- Ringwellen-Schläuchen oder druckfesten Rohrgelenken mit angrenzenden Leitungen verbunden sind, um eine Positionsverstellung des Wärmetauschers zu ermöglichen.
Dabei können Anschlüsse, insbesondere Rohranschlüsse und Verkabelungen, zwischen einem ortsfesten Bereich und den beweglich angeordneten Wärmetauschern und/oder Thermoelementen mit lösbaren Kupplungen, insbesondere mit Schlauch- oder Rohrkupplungen und Steckern, versehen sein.
Der Rollgang kann wärmeisolierte Rollgangsrollen aufweisen. Er kann auch Rollgangsrollen aufweisen, die frei von einer Kühlung sind.
Der Bereich, der mit Wärmetauschern und/oder Thermoelementen versehen ist, kann unmittelbar hinter der Stranggießanlage angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass dieser Bereich in einem Abstand zwischen 0 und 40 m hinter der Stranggießanlage beginnt. Die Erfindung sieht also vor, dass die vorteilhafte Anordnung der Wärmetauscher für eine Wärme- bzw. Energierückgewinnung oder der Thermoelemente für eine Stromerzeugung mit TEG-Modulen (TEG: Thermo-Elektrischer Generator) direkt bzw. im Bereich 0m bis 40m hinter der Stranggießanlage beginnt. Die genannte Energierückgewinnung erfolgt also noch vorzugsweise vor dem Tren- nen des Strangs an einer Brennschneidmaschine und Abtransport. Für eine Energierückgewinnung ist das der interessanteste Bereich, weil bei der hohen Temperatur (mittlere Temperatur ca. 1 .200 °C) der Energiefluss besonders groß ist. Weiterhin verweilt hier die Bramme relativ lange. Vor dem Verlassen der Stranggießanlage bis zur Fertigstellung des Brennschnitts verliert normalerwei- se eine 250 mm dicke Bramme ca. 160 °C.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, statt einer feststehenden Energierückgewinnungseinheit im Bereich des Rollgangs, Energierückgewinnungseinheiten einzusetzen, die auf der Ober- und Unterseite aus der Transportlinie herausge- fahren oder geschwenkt werden können; möglich ist es alternativ auch, dass der komplette Rollgang mit der Brennschneidmaschine bzw. der Energierückgewinnungseinheit seitlich verfahren werden können. Die oberen und unteren Energierückgewinnungselemente können separat oder zusammen als eine Einheit hochgeschwenkt, verfahren bzw. bewegt werden.
Auch ein einfaches Hineinheben bei Bedarf von oberen und unteren Wärmetauschereinheiten bzw. Thermoelementen in den Rollgang mit einem Kran kann vorteilhafterweise vorgesehen werden. Die Einsetzposition der beispielsweise fünf bis acht Meter langen einzelnen Einheiten kann durch eine Andockzentrie- rung sichergestellt werden. Die Rohrleitungsanschlüsse werden mit schnell lösbaren Schlauch- oder Rohrkupplungen (Schnellschlusskupplungen) ausgeführt. Eine Verkabelung kann über Stecker erfolgen.
Es ist auch eine Kombination der erwähnten Einrichtungen bestehend aus Be- reichen von z. B. schwenkbaren und hineinhebbaren Wärmerückgewinnungseinheiten möglich. Die beweglichen Wärmetauscher bzw. Thermoelemente (Stromerzeugungsmodule - TEG) haben insbesondere die folgenden Vorteile:
Zunächst kann alternativ in Abhängigkeit des Brammenmaterials oder der Ziel- Brammenstapeltemperatur die in Förderrichtung gesehen vordere Brennschneidmaschine genutzt oder dieser Bereich als Wärmetauscherstrecke eingesetzt werden. Im zweiten Fall ist eine Brennschneidmaschine in Förderrichtung hinter der Wärmetauscherstrecke vorgesehen. Ein Abschalten der Energierückgewinnungseinheiten bzw. ein Unterbinden der Wärmezufuhr zum Wärmetauscher kann ermöglicht werden. Dies erleichtert die Inbetriebnahme des Energierückgewinnungssystems und dient als Schutz der Anlage bei einer eventuellen Störung. Ein Hochschwenken der Wärmetauscher oder der Stromerzeugungseinheit ermöglicht ferner ein einfaches Reinigen, Warten und Inspizieren der Anlage (z. B. Wechseln der Rollgangsrollen oder der Wärmetauscher).
Vorteilhaft ist weiterhin, dass im Bereich der Kaltstrangentsorgung beim Anguss Platz geschaffen werden kann.
Bei Brammenschräglagen oder anderen Problemen können die Brammen weiterhin problemlos mit dem Kran abgehoben werden. Der Einsatz des beschriebenen Verfahrens bzw. der Vorrichtung ist nicht nur auf konventionelle Warmbandanlagen mit Dick- oder Dünnbrammen beschränkt, sondern kann auch in ähnlicher Weise bei der Block-, Knüppel, Träger- oder Rundstahlerzeugung etc. mit Rollgang oder andere Transportvorrichtung angewendet werden. Auch bei Nichteisenanlagen kann die vorgeschlage- ne Technologie vorteilhaft eingesetzt werden. Ein Prozessmodell legt die verwendete Brennschneidmaschine fest und steuert den Prozess der Energieumwandlung, Position der Wärmetauscher bzw. Thermoelemente etc.
Der Erfindungsvorschlag kommt bevorzugt an Vertikalgießmaschinen zum Ein- satz, es ist aber auch möglich, ihn an Horizontalgießmaschinen einzusetzen.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 in der Seitenansicht eine Stranggießanlage, mit dahinter angeordnetem Rollgang samt Energierückgewinnungselementen
Fig. 2 die Draufsicht auf eine 2-Strang-Stranggießanlage mit dahinter angeordneten Rollgängen samt Energierückgewinnungselementen gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 einen Ausschnitt der Energierückgewinnungseinheiten aus einem
Bereich hinter der Stranggießanlage,
Fig. 4 den Ausschnitt gemäß Fig. 3 in einer alternativen Ausgestaltung
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine verschwenkbare obere Energierückgewinnungseinheit im Bereich hinter der Stranggießanlage, gesehen in einem Schnitt senkrecht zur Förderrichtung des gegossenen Strangs, und
Fig. 6 ein analoges Ausführungsbeispiel in der Darstellung gemäß Fig. 5 für die Unterseite. In den Figuren 1 und 2 ist eine Stranggießanlage 1 skizziert, in der der gegossenen Metallstrang 3 - vertikal aus einer Kokille austretend - allmählich von der Vertikalen V in die Horizontale H umgelenkt wird. In Förderrichtung F schließt sich an die Stranggießanlage 1 ein Rollgang 2 an, in dem der Metallstrang 3 hier horizontal weitergefördert wird. Der Rollgang 2 bildet einen speziellen Bereich 4, in dem - was nachfolgend detailliert beschrieben ist - eine Energierückgewinnung stattfindet. Am Ende dieses speziellen Bereichs 4 hinter der Stranggießanlage 1 ist eine Brennschneidmaschine 5 angeordnet.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind zwei Stranggießanlagen 1 parallel nebeneinander angeordnet. Eine zweite Brennschneidmaschine 9 befindet sich auch optional zu Beginn des speziellen Bereichs 4 hinter der Stranggießanlage und ist in den Figuren mit gepunkteten Linien angedeutet.
Das Ende der Stranggießanlage 1 , an dem der Bereich 4 beginnt, ist dabei ins- besondere der Ort, an dem der vertikal aus der Kokille austretende Metallstrang vollständig in die Horizontale umgelenkt ist.
Zu Beginn des speziellen Bereichs 4 hinter der Stranggießanlage ist auch eine Kaltstrangentsorgung 13 vorgesehen. Hinter der Brennschneidmaschine 5 be- findet sich ein Bereich 14, in dem weitere Einrichtungen zur Strangbearbeitung angeordnet sind, die allerdings im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht relevant sind. In Förderrichtung F hinter diesem Bereich 14 ist beispielsweise eine Abhebeposition 15 für die Brammen (oder Knüppel etc.). Im speziellen Bereich 4 hinter der Stranggießanlage wird der gegossene und noch sehr heiße Metallstrang 3 auf Rollgangsrollen 16 gefördert. Die Rollgangsrollen 16 können wärmeisoliert sowie innen gekühlt ausgebildet sein (analog einem Rollenherdofen). Wesentlich ist, dass im speziellen Bereich 4 mindestens ein Wärmetauscher 7 oder ein Thermoelement bzw. ein thermoelektrischer Generator 7 angeordnet ist. Der spezielle Bereich 4 dient insoweit als Wärmetauscherstrecke. Weiterhin ist wesentlich, dass der Wärmetauscher 7 bzw. das Thermoelement bzw. der thermoelektrischer Generator 7 nicht ortsfest im speziellen Bereich 4 platziert ist, sondern aus der Fertigungslinie herausgefahren bzw. herausgeschwenkt werden kann . Diese Beweglichkeit des Wärmetauschers / Thermoelements 7 ist durch Pfeile 17 in Fig. 2 angedeutet. Der Wärmetauscher 7 fördert ein erhitztes Medium (z. B. Thermoöl oder ähnliches Medium als Wärmeträger, vorzugsweise eingesetzt bei einem relativ geringen Druckniveau von weniger als 10 bar) über eine Wärmetransportleitung 1 8 zu einer Energieumwandlungsanlage 8 (Stromerzeugungsanlage, z. B. ORC-Anlage, Kalina-Anlage oder auch konventionelle Dampfkreisprozess- Anlage), in der elektrische Energie erzeugt und in ein Stromnetz eingeleitet wird. Überflüssige Abwärme kann in einem Kühler 19 abgeführt werden oder über eine Leitung 20 einem anderen Wärmeverbraucher zugeführt werden (beispielsweise mit einer Temperatur von 80 °C). Einige Details der Anlage sind in Fig. 3 skizziert. Hier wird der Metallstrang 3 (Bramme, Knüppel, Blöcke, Träger, Rundstähle, Nichteisengießprodukte) in Förderrichtung F auf thermisch isolierten Rollgangsrollen 16 gefördert. Oberhalb des Metallstrangs 3 befindet sich eine Wärmetauschereinheit, die eine Anzahl Wärmetauscher 7 aufweist. Die Wärmetauschereinheit ist mit einer Wär- medämmung 12 versehen. Demgemäß kann ein Wärmestrom 6 von dem heißen Metallstrang 3 zu dem Wärmetauscher 7 gelangen und ein Wärmetransportmedium (z. B. Thermoöl) in demselben erhitzen. In analoger Weise sind im Bereich unterhalb des Metallstrangs 3 Wärmetauscher 7 angeordnet, und zwar jeweils zwischen zwei Rollgangsrollen 16, die sich jeweils in einem Abstand a befinden. Auch hier ist eine Wärmedämmung 12 vorgesehen. Neben den oberhalb und unterhalb des Metallstrangs 3 dargestellten Wärmetauschern 7 können auch seitlich der Bramme solche Elemente angeordnet sein.
Am Eintritt des Metallstrangs 3 in die Wärmetauscherstrecke 7 (und analog auch beim Austritt des Metallstrangs 3 aus der Wärmetauscherstrecke) befindet sich eine Abschottung 21 . Bei Bedarf kann mittels eines Ventilators 22 für eine hinreichende Konvektion zwischen Metallstrang 3 und Wärmetauscher 7 gesorgt werden, um den Wärmeübergang zu verbessern.
Die Doppelpfeile 29 in Fig. 3 deuten wiederum an, dass die gesamte Wärmetauschereinheit translatorisch verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet ist und bei Bedarf aus der Betriebsposition in eine Nicht-Betriebsposition herausgefahren werden kann.
In Fig. 4 ist eine alternative Lösung skizziert. Hier sind die Elemente zur Gewinnung von elektrischem Strom als Thermoelemente 7 ausgebildet, die zu ther- moelektrischen Generatoren (TEG) zusammengeschaltet sind. Vor die Thermoelemente 7 sind - dem Metallstrang 3 zugewandt - Wärmetauscherplatten 23 angeordnet. Die gesamte Anordnung zur Energiegewinnung, soweit diese oberhalb des Metallstrangs 3 angeordnet ist, wird von einem Traggestell 10 gehalten. An dem Traggestell 10 verlaufen auch Kühlrohre 24, um die thermo- elektrischen Generatoren zu kühlen. Das flüssige Kühlmedium wird über eine Rohrleitung 25 zugeführt.
Der von den thermoelektrischen Generatoren erzeugte Strom wird über eine Stromleitung 26 abgeleitet. Wie auch im Falle der Lösung nach Fig. 3 können nicht nur oberhalb und unterhalb des Metallstrangs 3 thermoelektrische Generatoren 7 angeordnet sein, sondern auch seitlich des Metallstrangs 3. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist zu sehen, dass unterhalb des Metallstrangs 3 zwischen den Rollgangsrollen 16 thermoelektrische Generatoren in Form von Modulen angeordnet sind, die den Abstand zwischen den Rollgangsrollen 16 im Wesentlichen ausfüllen.
Dabei sind drei unterschiedliche Möglichkeiten der Ausgestaltung dieser Module skizziert. Ganz links ist unterhalb des Metallstrangs 3 ein Modul dargestellt, das mit einer Wärmetauscherplatte 23 versehen ist. Im Inneren des Moduls ver- laufen Kühlrohre 24. In der Mitte ist unterhalb des Metallstrangs 3 ein Modul zu sehen, bei dem die Kühlung der TEG-Module mit Rippen 27 erfolgt, die wasser- oder luftgekühlt sein können. Auch hier ist eine Wärmetauscherplatte 23 vorgesehen. Ganz rechts ist unterhalb des Metallstrangs ein Modul zu sehen, das als selbsttragendes Modul 28 ausgebildet ist und ohne Wärmetauscherplatte arbeitet. Die hier unterhalb des Metallstrangs 3 skizzierten Möglichkeiten können natürlich auch oberhalb des Metallstrangs 3 eingesetzt werden.
Auch in Fig. 4 ist durch Doppelpfeile 29 die Bewegungsrichtung angegeben, in der die Wärmetauscher bzw. Thermoelemente (TEG) verfahren, d. h. entweder translatorisch bewegt oder verschwenkt werden können, um die Energiegewinnungselemente entweder in der dargestellten Betriebsposition zu platzieren oder in eine (nicht dargestellte) Nicht-Betriebsposition außerhalb einer Arbeitsstellung anzuordnen.
In Fig. 5 ist diesbezüglich eine konkrete Lösung skizziert, d. h. eine Anordnung, mit der die Wärmetauscher bzw. Thermoelemente 7 zwischen der genannten Betriebsposition (in Fig. 5 dargestellt) bzw. einer nicht dargestellten Nicht- Betriebsposition angeordnet werden können. In Fig. 5 ist dies für den Anlagenteil dargestellt, der sich oberhalb des Metallstrangs bzw. der Bramme 3 befindet. Die Energiegewinnungselemente (hier Wärmetauscher 7) sind wiederum an einem Traggestell 10 befestigt. Dieses ist mit einer Wärmedämmung 12 versehen, die an der von der Bramme 3 abgewandten Seite der Wärmetauscher angeordnet sind. Tragende Elemente der Konstruktion sind durch die Wärmetauscher bzw. Thermoelemente 7 und durch die Wärmedämmung 12 von der Strahlungswärme 6 des Metallstrangs 3 abgeschirmt.
Je nach Art der Energiegewinnungselemente 7 sind Stromanschlüsse oder - wie dargestellt - Hochtemperaturschläuche 32 vorhanden, die zu Wärmetransportleitungen 33 führen, die wiederum zur Stromerzeugungsanlage führen. Durch die Anbindung mittels Schläuchen wird die Beweglichkeit des Tragge- stells 10 sichergestellt. Zum Einsatz können auch Rohrgelenke, Edelstahl- Ringwellenschläuche und Hochtemperatur-Hochdruck-Schläuche kommen.
Die innengekühlten Rollgangsrollen 16 werden von einem Antrieb 30 angetrieben. Zwischen den tragenden Scheiben der Rollgangsrollen 16, ist eine Rollen- dämmung 31 angeordnet. Der geringe Kontaktbereich des Metallstrangs 3 mit den Rollgangsrollen 16 sowie die dazwischen angeordnete Rollendämmung 31 reduzieren wesentlich die Temperaturverluste in diesem speziellen Bereich 4.
Das Traggestell 10 ist schwenkbar angeordnet. Hierzu ist es um eine Achse 1 1 drehbar aufgehängt. Ein Betätigungselement 34, das pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch arbeiten kann, kann das Traggestell 10 in Bewegungsrichtung 17 verschwenken.
In Fig. 6 ist eine analoge Anordnung für die Wärmetauscher bzw. Thermoele- mente 7 skizziert, die unterhalb des Metallstrangs bzw. der Bramme 3 angeordnet sind. Auch hier kann das Traggestell 10 mittels des Betätigungselements 34 verschwenkt werden, s. Richtung 17. Die zwischen den Rollgangsrollen 16 angeordneten Wärmetauscher bzw. Thermoelemente 7 können nach oben geschwenkt werden. Alternativ ist auch ein Herunterklappen zur Seite oder nach vorn und/oder in die Sinterrinne möglich.
Die Achsen 1 1 der Schwenkbewegung für das obere und das untere Traggestell 10 können auf einer Seite des Metallstrangs 3 oder auch an verschiedenen Seiten des Metallstrangs 3 liegen. Die Traggestelle 10 können, in Förderrich- tung F gesehen, segmentiert sein, d. h. es können mehrere hintereinander angeordnete Traggestelle 10 zum Einsatz kommen.
Alternativ können das obere und untere Traggestell gemeinsam mit einem Betätigungselement 34 verschwenkt werden. Neben der dargestellten Bewegungsmöglichkeit der Energiegewinnungsele- mente 7 ist es, wie bereits ausgeführt, natürlich auch möglich, eine translatorische Verschiebung der Elemente 7 vorzunehmen, um sie entweder in Arbeitsposition zu bringen oder aus dieser herauszufahren. Generell sind also schwenkbare oder verfahrbare oder einfach in die Fertigungslinie hineinhebbare Wärmetauscher bzw. Thermoelemente 7 vorgesehen, die der Verfahrensweise eine hohe Flexibilität geben.
Bezugszeichenliste
1 Stranggießanlage
2 Rollgang
3 Metallstrang
4 spezieller Bereich hinter der Stranggießanlage
5 Brennschneidmaschine
6 Wärmestrom
7 Wärmetauscher / Thermoelement
8 Energieumwandlungsanlage
(konventionelle Dampfkraftmaschine, ORC-Anlage)
9 zweite Brennschneidmaschine
10 Traggestell
1 1 Achse
12 Wärmedämmung
13 Kaltstrangentsorgung
14 Bereich für weitere Einrichtungen
15 Abhebeposition
16 Rollgangsrolle
17 Bewegungsrichtung
18 Wärmetransportleitung
19 Kühler
20 Leitung
21 Abschottung
22 Ventilator
23 Wärmetauscherplatte
24 Kühlrohr
25 Rohrleitung
26 Stromleitung
27 Rippe
28 selbsttragendes Modul 29 Bewegungsrichtung
30 Antrieb
31 Rollendämmung
32 Hochtemperaturschlauch
33 Wärnnetransportleitung 34 Betätigungselement
V Vertikale
H Horizontale
F Förderrichtung a Abstand