AT509894A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING OVERHEATED SATURATING STEAM IN A CONTINUOUS CASTING MACHINE - Google Patents
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- AT509894A1 AT509894A1 AT8972010A AT8972010A AT509894A1 AT 509894 A1 AT509894 A1 AT 509894A1 AT 8972010 A AT8972010 A AT 8972010A AT 8972010 A AT8972010 A AT 8972010A AT 509894 A1 AT509894 A1 AT 509894A1
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Description
uii 20-0 17:15 201010110uii 20-0 17:15 201010110
Siemens CIC PSiemens CIC P
Nr. 3*43 S. 5 *·«· M · * • · * * * · 1No. 3 * 43 p. 5 * «« · M · * • · * * * · 1
Beschreibung / DescriptionDescription / Description
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Sattdampf in einer Stranggießmaschine 5Method and device for producing superheated saturated steam in a continuous casting machine 5
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Sattdampf in einer Stranggießmaschine sowie die Verwendung der Vorrichtung in einer Stranggießanlage zur Erzeugung eines Strangs aus Stahl. 10The present invention relates to a method and apparatus for producing superheated saturated steam in a continuous casting machine, and to the use of the apparatus in a continuous casting plant to produce a steel strand. 10
Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von überhitztem Sattdampf in einer Stranggießmaschine, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: - Einbringen einer metallischen Schmelze in eine Kokille; 15 - Abkühlen der Schmelze in der Kokille unter Ausbildung einer festen Strangschale,- - Ausziehen eines zumindest teilerstarrten Strangs aus der Kokille; - Führen, Stützen und Kühlen des ausgezogenen Strangs in 20 einer Strangstützeinrichtung.Specifically, the invention relates to a method for producing superheated saturated steam in a continuous casting machine, comprising the following method steps: introducing a metallic melt into a mold; 15 - cooling the melt in the mold to form a solid strand shell, - - extracting an at least partially solidified strand of the mold; Guiding, supporting and cooling the drawn strand in a strand support device.
Beim Stranggießen einer metallischen Schmelze zu einem Strang wird beispielsweise flüssiger Stahl ln eine nach unten offene Gießform, die sogenannte Kokille, vergossen, wobei die 25 Metallschmelze hauptsächlich über die Kokillenwände abgekühlt wird, sodass sich in der Kokille eine tragfähige Strangschale ausbildet. Der zumindest teilerstarrte Strang wird anschließend aus der Kokille ausgezogen und in einer der Kokille nachgeordneten Strangstützeinrichtung geführt, 30 gestützt und weiter gekühlt. Oftmals wird das Abkühlen derIn the continuous casting of a metallic melt into a strand, for example, liquid steel is poured into a downwardly open mold, the so-called mold, wherein the molten metal is cooled mainly via the mold walls, so that a stable strand shell is formed in the mold. The strand, which is at least partially solidified, is subsequently drawn out of the mold and guided in a strand support device arranged downstream of the mold, supported and further cooled. Often, the cooling of the
Metallschmelze in der Kokille auch als Primärkühlung und das Kühlen des ausgezogenen Strangs in der Strangstützeinrichtung als Sekundärkühlung bezeichnet. Dabei ist es bekannt, die Kokillenwände aus Kupferplatten auszubilden, wobei die 35 Kokillenwände auf deren Rückseite, d.h. auf der derMolten metal in the mold also referred to as primary cooling and the cooling of the drawn strand in the strand support means as secondary cooling. It is known to form the mold walls of copper plates, wherein the mold walls on the back, i. on the
Metallschmelze abgewandten Seite, durch Kühlwasser gekühlt werden. Typischerweise wird die Durchflussrate des Kühlwassers durch die Kokille so gewählt, dass das Kühlwasser 01/06 2010 01 17:18 [SE/EM NR 7303] @005 I 2010 ‘7:1 S i einen $ CIO 3Molten metal side facing away, to be cooled by cooling water. Typically, the flow rate of the cooling water through the mold is selected so that the cooling water is $ CIO 3
Nr. 3443 S. 6 ,· #· · · 201010110No. 3443 p. 6, · # · · · 201010110
2 um itiax. 10 ÖC erwärmt wird. Obwohl die durch das Kühlwasser abgeführte Wärmemenge mit bis zu 2 MW/m2 Kokillenoberfläche hoch ist/ kann diese Wärmemenge aufgrund des geringen Temperaturhubs nicht einer Wärmerückgewinnung zugeführt 5 werden. Augrund der hohen Durchflussraten des Kühlwassers durch die Kokille ergeben sich zudem hohe Druckverluste, sodass insgesamt hohe Leistungen für die Umwälzpumpen des Primärkühlkreislaufes erfordert werden, 10 Aus der Schrift JP 1143743 A2 ist es bekannt, mehrere Wärmerohre (engl, heat pipes) in den Mantel einer Kokille zu integrieren, sodass die Gesamt-Wärmeleitfähigkeit der Kokille erhöht wird. Obwohl Wärmerohre vorteilhaft sein können, ist eine direkte Verwendung des im Inneren der Wärmerohre 15 verdampften Kühlmedium nicht möglich.2 to itiax. 10 ÖC is heated. Although the amount of heat dissipated by the cooling water is high with up to 2 MW / m2 of mold surface, this amount of heat can not be supplied to heat recovery due to the small temperature swing. Due to the high flow rates of the cooling water through the mold, there are also high pressure losses, so that high overall performance is required for the circulating pumps of the primary cooling circuit. From JP 1143743 A2, it is known to insert a plurality of heat pipes into the jacket of a Integrate mold, so that the overall thermal conductivity of the mold is increased. Although heat pipes may be advantageous, a direct use of the vaporized inside the heat pipes 15 cooling medium is not possible.
Aus der CN 2379234 Y ist es bekannt, die Verdampfungswärme eines Gießprozesses einer Wärmerückgewinnung zuzuführen; aus der Offenbarung ergeben sich jedoch keine Ansatzpunkte, wie 20 die vorgeschlagenen Vorrichtung in einer konventionellen Stranggießmaschine (beispielsweise eine Bogen- oder Vertikalanlage) für Eisen- oder Stahlwerkstoffe anwendbar wäre. Weiters weist der erzeugte Dampf nur über einen geringen Energiegehalt auf. 25From CN 2379234 Y it is known to supply the heat of vaporization of a casting process of heat recovery; However, from the disclosure there are no starting points as to how the proposed device would be applicable to iron or steel materials in a conventional continuous casting machine (for example, a bow or vertical machine). Furthermore, the generated steam has only a low energy content. 25
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von überhitztem Sattdampf in einer Stranggießmaschine anzugeben, bei der ein erzeugte Sattdampf einen hohen Energiegehalt aufweist, sodass dieser 30 unmmittelbar einer Wärmerückgewinnung mit einer Dampfturbine zugeführt werden kann.The object of the invention is to specify a method and a device for generating superheated saturated steam in a continuous casting machine, in which a saturated steam produced has a high energy content, so that this 30 can be directly fed to a heat recovery with a steam turbine.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem durch das Abkühlen der Schmelze ein 35 Kühlmedium in zumindest einem Verdampfungsraum der Kokille mittels Blasensieden zu Sattdampf verdampft wird und der Sattdampf zu einem überhitzten Sattdampf überhitzt wird. 01/06 2010 DI 17:18 [SE/EM NR 7303] @006This object is achieved by a method of the type mentioned, in which by cooling the melt, a cooling medium in at least one evaporation chamber of the mold is vaporized by means of nucleate boiling to saturated steam and the saturated steam is superheated to a superheated saturated steam. 01/06 2010 Tue 17:18 [SE / EM NR 7303] @ 006
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Siemens CIC F r. 3443 S. 7Siemens CIC F r. 3443 p. 7
Durch das Verdampfen des Kühlmediums in zumindest einem Verdampfungsraum (beispielsweise der Raum zwischen einer Kupferplatte und dem Wasserkasten) der Kokille mittels Blasensieden zu Sattdampf wird gegenüber dem Filmsieden ein 5 sehr guter Wärmeübergang, d.h. eine hohe Wärmeübergangszahl, zwischen der Kokille und dem Kühlmedium gewährleistet, sodass insbesondere ein Oberhitzen der Kupferplatten der Kokille zuverlässig verhindert wird. Unter Blasensieden (engl. nucleate boiling, vgl. z.B. Fig. 9.2 in John H. Lienhard. The 10 heat transfer textbook, Third edition, Phlogiston Press, 2003 oder der Kurvenbereich zwischen den Punkten A und C (partial nucleate boiling and fully developed nucleate boiling) in der „typical boiling curve" auf http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/boiling) wird das 15 sieden in einem Bereich verstanden, der zwischen der natürlichen Konvektion und dem Punkt mit der maximalen Wärmestromdichte liegt. Da die Verdampfung des Kühlmediums im Verdampfungsraum direkt, d.h. ohne einen Zwischenkreis, erfolgen kann, ist das Verfahren sehr einfach und 20 kostengünstig durchführbar.By evaporating the cooling medium in at least one evaporation space (for example, the space between a copper plate and the water box) of the mold by means of nucleate boiling to saturated steam, a very good heat transfer, i.e., heat, is achieved. ensures a high heat transfer coefficient, between the mold and the cooling medium, so that in particular a top heating of the copper plates of the mold is reliably prevented. Under nucleate boiling, see, for example, Fig. 9.2 in John H. Lienhard, or the curve region between points A and C (partial nucleate boiling and fully developed nucleates boiling) in the "typical boiling curve" at http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/boiling) is understood to mean boiling in a range between natural convection and the point of maximum heat flux density. Since the evaporation of the cooling medium in the evaporation space directly, i. can be done without a DC link, the process is very simple and inexpensive to carry out.
Durch die nachfolgende Überhitzung des Sattdampfs wird unmittelbar ein höheres und - zumindest für konventionelle Wärmeruckgewinnungsprozesse - besser nutzbares 25 Temperaturniveau des Kühlmediums erreicht, sodass der überhitzte Sattdampf direkt einer Dampfturbine 2ugeführt werden kann. Außerdem wird durch das Oberhitzen der Carnot'sehe Wirkungsgrad (vgl. z.B. http://de.wikipedia.orq/wiki/Carnot-Wirkunqsqrad) erhöht. 30The subsequent overheating of the saturated steam directly higher and - at least for conventional Wärmeruckgewinnungsprozesse - better usable 25 temperature level of the cooling medium is reached, so that the superheated saturated steam can be fed directly to a steam turbine 2u. In addition, efficiency is increased by the top heat of Carnot's heat (see, e.g., http: //en.wikipedia.orq/wiki/Carnot-Wirkunqsqrad). 30
Es ist vorteilhaft, dass das Überhitzen durch ein Führen des Sattdampfs durch ein Kühlen des Strangs überhitzt wird, wobei der Sattdampf in zumindest einer Leitung entlang zumindest einer Oberfläche des Strangs geführt wird. Dabei wird der 35 Sattdampf z,B, über teil- oder durcherstarrte Stahlbrammen geführt. 01/06 2010 DI 17:18 [SE/EM NR 7303] @007It is advantageous that overheating is overheated by passing the saturated steam through cooling of the strand, wherein the saturated steam is guided in at least one line along at least one surface of the strand. The 35 saturated steam z, B, is passed through partially or fully solidified steel slabs. 01/06 2010 Tue 17:18 [SE / EM NR 7303] @ 007
Sienens C IC ? 1. J.u r! 2010 17:19 201010110Sienens C IC? 1st J. r! 2010 17:19 201010110
Nach einer einfachen, vorteilhaften Ausführungsform wird der überhitzte Sattdampf in einer Dampfturbine entspannt. Dampfturbinen sind für unterschiedliche Leistungen verfügbar und weisen einen hohen Wirkungsgrad auf. 5According to a simple, advantageous embodiment, the superheated saturated steam is expanded in a steam turbine. Steam turbines are available for different capacities and have a high efficiency. 5
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren zur Erzeugung von Sattdampf als Kreisprozess ausgebildet, insbesondere dass das Kühlmedium nach der Entspannung, und gegebenenfalls einer nachfolgenden Kondensation, wieder der 10 Kokille zugeführt wird.According to an advantageous embodiment, the method for producing saturated steam is designed as a cyclic process, in particular that the cooling medium after the relaxation, and optionally a subsequent condensation, again the mold 10 is supplied.
Nach einer einfachen Ausführungsform wird als Kühlmedium Wasser verwendet, wobei der Sattdampf vor der Entspannung eine Temperatur von 200 bis 400 °C aufweist. 15According to a simple embodiment, water is used as the cooling medium, the saturated steam having a temperature of 200 to 400 ° C. before the expansion. 15
Nach einer alternativen Ausführungsform wird ein organisches Kühlmedium, z.B. ein Alkohol oder ein Thermoöl, verwendet, wobei der Sattdampf vor der Entspannung eine Temperatur von 180 bis 400 °C aufweist. Da organische Kühlmedien in 20 verfügbaren Dampfturbinen entspannt werden können, ist es im Allgemeinen nicht erforderlich, einen ersten und einen zweiten Kreislauf, der über zumindest einen Wärmetauscher mit dem ersten Kreislauf verbundenen ist, vorzusehen. Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch grundsätzlich möglich, die 25 Kühlung auf zwei separaten Kreisläufe aufzuteilen, wobei der erste Kreislauf mit dem organischen Kühlmedium betrieben wird und zumindest die Kokille und den Überhitzer umfasst, und der zweite Kreislauf mit Wasser betrieben wird und zumindest die Dampfturbine und einen Kondensator umfasst. In diesem Fall 30 wären beide Kreisläufe z.B. über zumindest einen Wärmetauscher gekoppelt, der den ersten mit dem zweiten Kreislauf verbindet. Bei der Ausführungsform mit zwei Kreisläufen ist es natürlich auch möglich, anorganische Kühlmedien, z.B. ein geschmolzenes Salz, zu verwenden, Für die Einstellung eines definierten Dampfdrucks im Verdampfungsraum der Kokille ist es vorteilhaft, dass der Druck des Sattdampfs im Verdampfungsraum der Kokille mittels 01/06 2010 DI 17:18 [SE/EM NR 7303] @008 35According to an alternative embodiment, an organic cooling medium, e.g. an alcohol or thermal oil, the saturated steam having a temperature of 180 to 400 ° C prior to relaxation. Since organic cooling media can be expanded in 20 available steam turbines, it is generally not necessary to provide first and second circuits connected to the first circuit via at least one heat exchanger. In this embodiment, however, it is in principle possible to divide the cooling in two separate circuits, wherein the first circuit is operated with the organic cooling medium and at least the mold and the superheater comprises, and the second circuit is operated with water and at least the steam turbine and comprises a capacitor. In this case 30 both circuits would be e.g. coupled via at least one heat exchanger connecting the first to the second circuit. Of course, in the two-loop embodiment, it is also possible to use inorganic cooling media, e.g. To set a defined vapor pressure in the evaporation space of the mold, it is advantageous that the pressure of the saturated steam in the evaporation space of the mold by means of 01/06 2010 DI 17:18 [SE / EM NR 7303] @ 008 35
f 1. j u n i 2 lj 1 17:19 bi e nr e ~ s C l C P 201010110f 1. j u n i 2 lj 1 17:19 b e s e s C l C P 201010110
5 einer Dampfdruckstelleinrichtung auf einen vorbestimmten Druck eingestellt wird. Diese Maßnahme wirkt sich besonders beim Anfahren der Stranggießanlage günstig aus. 5 Eine möglichst unmittelbare Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist möglich, wenn die Stranggießmaschine - eine gekühlte Kokille zum Vergießen einer metallischen Schmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang, wobei die Kokille mit zumindest einem Verdampfungsraum zur 10 Erzeugung von Sattdampf ausgebildet ist; und - eine der Kokille nachgeordnete Strangstützeinrichtung zum Stützen, Führen und weiteren Kühlen des Strangs; aufweist, wobei - die Kokille mit zumindest einer Dampfturbine zum 15 Überhitzen des Sattdampfs verbindbar ausgebildet ist.5 of a vapor pressure adjusting device is set to a predetermined pressure. This measure has a favorable effect especially when starting the continuous casting. The most direct implementation of the method according to the invention is possible if the continuous casting machine - a cooled mold for casting a metallic melt to an at least partially solidified strand, wherein the mold is formed with at least one evaporation space for the production of saturated steam; and - one of the mold subordinate strand support means for supporting, guiding and further cooling of the strand; , wherein - the mold with at least one steam turbine to 15 overheating of the saturated steam is formed connectable.
Vorzugsweise ist der Überhitzer als ein Sekundärkühler oder eine Sekundärkühlstrecke der Stranggießmaschine ausgebildet. Dadurch wird auch die mittels der Sekundärkühlung abgeführte 20 Wärmemenge des teil- oder durcherstarrten Strangs vom Sattdampf aufgenommen.Preferably, the superheater is designed as a secondary cooler or a secondary cooling section of the continuous casting machine. As a result, the quantity of heat dissipated by means of the secondary cooling of the partially or thoroughly solidified strand is also absorbed by the saturated steam.
Es ist vorteilhaft, dass der Überhitzer mit einer Dampfturbine zum Entspannen des Sattdampfs verbindbar 25 ausgebildet ist. Natürlich ist es auch möglich, mehrere Dampfturbinen parallel und/oder seriell anzuordnen. Eine parallele Anordnung ist vorteilhaft, um eine höhere Leistung mit mehreren kleineren Dampfturbinen zu realisieren; eine serielle Anordnung ist vorteilhaft, um das Druckniveau des 30 Sattdampfs besser auszunützen, beispielsweise durch eineIt is advantageous that the superheater is formed with a steam turbine for relaxing the saturated steam connectable 25. Of course it is also possible to arrange several steam turbines in parallel and / or in series. A parallel arrangement is advantageous for realizing higher power with several smaller steam turbines; a serial arrangement is advantageous to better exploit the pressure level of the saturated steam, for example by a
Hochdruck- und eine nachfolgenden Niederdruck-Dampfturbine. Natürlich ist es ebenfalls möglich, beispielsweise mehrere Hochdruck-Dampfturbinen parallel anzuordnen und anschließend, d.h. in serieller Anordnung, eine oder mehrere Niederdruck-35 Dampfturbinen anzuordnen. 01/06 20 10 01 17:18 [SE/EM NR 7303] @003High-pressure and a subsequent low-pressure steam turbine. Of course, it is also possible, for example, to arrange several high-pressure steam turbines in parallel and then, i. in serial arrangement to arrange one or more low-pressure steam turbines. 01/06 20 10 01 17:18 [SE / EM NR 7303] @ 003
f 1. v u n i 2Ö10 17: 19 Siennens CIC p 201010110f 1. v u n i 2Ö10 17: 19 Siennens CIC p 201010110
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Leitung im Überhitzer mäanderförmig zum gleichmäßigen Kühlen des Strangs ausgebildet. 5 Nach einer Ausführungsform sind die Dampfturbine mit zumindest einem Kondensator und der Kondensator über zumindest eine Speisepumpe mit der Kokille verbindbar ausgebildet. 10 Vorteilhafterweise ist ein Kondensator in einer Kühlstrecke, vorzugsweise in eine Kühlstrecke im Auslaufbereich der Stranggießanlage oder in eine Kühlstrecke im Auslaufbereich einer der Stranggießmaschine nachgelagerten Walzstraße, angeordnet. 15Advantageously, at least one line in the superheater is formed meander-shaped for uniform cooling of the strand. According to one embodiment, the steam turbine with at least one condenser and the condenser are connectable via at least one feed pump to the mold. Advantageously, a condenser is arranged in a cooling section, preferably in a cooling section in the outlet region of the continuous casting plant or in a cooling section in the outlet region of a rolling mill downstream of the continuous casting machine. 15
Um eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Kokille bei einer gleichzeitig hohen Temperaturwechselbeständigkeit der Kokille zu erreichen, ist es vorteilhaft, dass die Kokille zumindest im Bereich des Meniskus in einer Richtung quer zur 20 Gießrichtung eine keramische oder keramisch-metallischeIn order to achieve a high thermal conductivity of the mold at the same time high thermal shock resistance of the mold, it is advantageous that the mold at least in the region of the meniscus in a direction transverse to the casting 20 a ceramic or ceramic-metallic
Schicht, eine Blatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, eine gerippte Platte zum Verdampfen des Kühlmediums und eine Halteplatte aufweist. 25 Es ist vorteilhaft, die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Stranggießanlage zur Erzeugung eines Strangs aus Stahl zu verwenden.Layer, a sheet of copper or a copper alloy, a ribbed plate for evaporating the cooling medium and a holding plate. It is advantageous to use the device according to the invention in a continuous casting plant for producing a strand of steel.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung 30 ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes zeigen:Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of non-limiting embodiments, reference being made to the following figures, which show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Stranggießmaschine 35 mit WärmerückgewinnungFig. 1 is a schematic representation of a continuous casting machine 35 with heat recovery
Fig. 2 ein schematisches Diagramm der thermodynamischen Zustandsgrößen der Stranggießmaschine mit Wärmerückgewinnung 01/0E 2010 01 17:18 [SE/EM NR 7303] ®010 f jn; 2010 17:192 shows a schematic diagram of the thermodynamic state variables of the continuous casting machine with heat recovery 01 / 0E 2010 01 17:18 [SE / EM NR 7303] ®010 f jn; 2010 17:19
3ienens CIC F Ν'. 3443 s. 11 201010110 ·· ··· ·· ··· * 73ienes CIC F Ν '. 3443 s. 11 201010110 ·· ··· ·· ··· * 7
Fig, 3 eine schematische Darstellung eines Überhitzers, der in die Sekundärkühlung der Stranggießmaschine integriert ist Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Kondensators, der in eine Kühlstrecke integriert ist 5 Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Kokille3 shows a schematic representation of a superheater which is integrated into the secondary cooling of the continuous casting machine FIG. 4 shows a schematic representation of a condenser which is integrated into a cooling section FIG. 5 shows a schematic representation of the construction of a mold
Fig. 1 zeigt eine Stranggießmaschine zur Erzeugung von Stahl-brammen, die mittels der aus dem Stranggießprozess 10 anfallenden Abwärme gesättigten Sattdampf erzeugt. Dabei wird eine Stahlschmelze mittels einer nicht dargestellten Pfanne Über einen Verteiler in eine Kokille 2 eingebracht, in der die Schmelze mittels der Primärkühlung 3 abgekühlt wird, wobei sich eine feste Strangschale ausbildet. Der so sich 15 ausbildende teilerstarrte Strang 12 wird aus der Kokille 2 ausgezogen und in einer der Kokille 2 nachgelagerten Strangstützeinrichtung 5 geführt, gestützt und mittels der Sekundärkühlung weiter abgekühlt. Die Strangstützeinrichtung 5 weist mehrere nicht näher dargestellte Strangführungs-20 segmente auf, die jeweils mehrere, beidseitig des Strangs 12 angeordnete Strangführungsrollen 5a aufweisen. Mittels der Kokille 2 wird das anfangs flüssige Kühlmedium von ca. 35 °C (Punkt II) auf ca. 200 °C erwärmt (Punkt III) und anschließend in mehreren Verdampfungsräumen der Kokille 25 mittels Blasensieden zu Sattdampf verdampft (Punkt IV). Ein Großteil der Stahlschmelze bzw. dem teilerstarrten Strang 12 entzogene Wärme wird dazu vom Kühlmedium aufgenommen und erhöht somit die Entropie des Kühlmediums (vgl. Fig, 2). Der Sattdampf wird über eine Dampfleitung einem Überhitzer 4 30 zugeführt, in welchem der Sattdampf über zumindest eine mäanderförmige Leitung über die ca. 900 °C heiße Bramme geführt wird und dabei wiederum Energie aufnimmt; hierbei wird der Sattdampf von ca. 200 °C (Punkt IV) auf ca. 330 °C ( Punkt V) überhitzt. Anschließend wird der überhitzte 35 Sattdampf mittels einer Dampfleitung einer Dampfturbine 7 zugeführt, in der der Dampf von Punkt V auf Punkt VI entspannt und die dabei frei werdende Energie mittels einer Welle zwischen der Dampfturbine und einem Generator 8 in 01/06 2010 DI 17: IS [SE/EM NR 7303] @011 1. Jun 2C1G Π: 191 shows a continuous casting machine for producing steel slabs, which generates saturated saturated steam by means of the waste heat arising from the continuous casting process 10. In this case, a molten steel is introduced by means of a pan, not shown, via a distributor in a mold 2, in which the melt is cooled by means of the primary cooling 3, wherein a solid strand shell is formed. The partially solidified strand 12 thus forming is drawn out of the mold 2 and guided in a strand support device 5 downstream of the mold 2, supported and further cooled by means of the secondary cooling. The strand support device 5 has a plurality of strand guide 20 not shown in detail, each having a plurality of both sides of the strand 12 arranged strand guide rollers 5a. By means of the mold 2, the initially liquid cooling medium of about 35 ° C (point II) is heated to about 200 ° C (point III) and then evaporated in several evaporation chambers of the mold 25 by means of nucleate boiling to saturated steam (point IV). A large part of the molten steel or the partially solidified strand 12 extracted heat is absorbed by the cooling medium and thus increases the entropy of the cooling medium (see Fig, 2). The saturated steam is supplied via a steam line to a superheater 430, in which the saturated steam is passed over at least one meandering line over the approximately 900 ° C hot slab and in turn absorbs energy; In this case, the saturated steam of about 200 ° C (point IV) is overheated to about 330 ° C (point V). Subsequently, the superheated 35 saturated steam is fed by means of a steam line to a steam turbine 7, in which the steam from point V to point VI relaxes and the energy released by means of a shaft between the steam turbine and a generator 8 in 01/06 2010 DI 17: IS [SE / EM NR 7303] @ 011 1. Jun 2C1G Π: 19
S i emens CIC PS i emens CIC P
Nr. 3443 S. 12 201010110 8 elektrische Energie umgewandelt wird. Anschließend wird das Kühlmedium zuerst einem ersten Kondensator 9 und anschließend einem zweiten Kondensator 9a zugeführt, in der die Entropie des Kühlmediums weiter reduziert wird. Der erste Kondensator 5 9 ist dabei als Teil der Kühlstrecke 10 im Auslaufbereich derNo. 3443 p. 12 201010110 8 electrical energy is converted. Subsequently, the cooling medium is first fed to a first condenser 9 and then to a second condenser 9a in which the entropy of the cooling medium is further reduced. The first capacitor 5 9 is as part of the cooling section 10 in the outlet region of
Stranggießmaschine angeordnet, in der der durcherstarrte Strang 12 mittels nicht näher dargestellter Spritzdüsen auf beinahe Raumtemperatur (Punkt I) abgekühlt wird. Zumindest eine Umwälzpumpe 11 erhöht den Druck des Kühlmediums, sodass 10 dieses wieder dem Dampferzeuger 1, d.h. der Primärkühlung 3 der Kokille 2, zugeführt wird.Continuous casting machine arranged in the solidified strand 12 is cooled by means not shown nozzles to near room temperature (point I). At least one circulating pump 11 increases the pressure of the cooling medium, so that this again the steam generator 1, i. the primary cooling 3 of the mold 2, is supplied.
Die im Prozess nach Fig. 1 dabei eingenommenen thermodynamischen Zustandsgrößen sind in Fig. 2 nochmals in 15 einem Entropie-Temperatur Schaubild zusammengefasst.The thermodynamic state variables assumed in the process according to FIG. 1 are again summarized in FIG. 2 in an entropy-temperature diagram.
In Fig, 3 ist ein Überhitzer 4 schematisch dargestellt. Dabei wird der Sattdampf in zumindest einer mäanderförmigen Leitung 13 mit geringem Abstand über die Oberfläche des teil- oder 20 durcherstarrten Strangs 12 geführt, wobei der Strang weiter abgekühlt und die dabei ein Großteil der dabei abgeführten Wärmemenge zur Überhitzung des Sattdampfs herangezogen wird. Vorzugsweise wird die mäanderförmige Leitung 13 entgegen der Gießrichtung 15 angeströmt, sodass dabei der Sattdampf 25 anfangs Energie von einem kälteren Strang und später Energie von einem wärmeren Strang aufnimmt.In Fig, 3, a superheater 4 is shown schematically. In this case, the saturated steam is guided in at least one meandering line 13 at a small distance over the surface of the partially or 20 durcherstarrten strand 12, wherein the strand is cooled further and thereby a large part of the heat dissipated thereby used for overheating of the saturated steam. Preferably, the meandering line 13 is counter-flowed against the casting direction 15, so that while the saturated steam 25 initially absorbs energy from a colder strand and later energy from a warmer strand.
In Fig. 4 ist ein Kondensator schematisch dargestellt. An der Oberseite des Strangs 12 wird der Strang von mehreren 30 Spritzdüsen 14 abgekühlt, wobei das dabei anfallende Kühlwasser zur Kondensation des Kühlmediums innerhalb einer mäanderförmigen Leitung 13 verwendet wird. Im Gegensatz zu dem in der Fig, 3 dargestellten Überhitzer, wird der Kondensator 9 in Gießrichtung 15 angeströmt, sodass das-35 Kühlmedium anfangs von einem wärmeren Kühlwasser und später von einem kälteren Kühlwasser gekühlt wird. Sollte die Temperatur des Kühlmediums durch diesen Vorgang nicht ausreichend reduziert werden können, ist es natürlich auch 01/06 2010 DI 17:18 [SE/EM HR 7303] @012 . Jun. 20IG 17:19 2010101104, a capacitor is shown schematically. At the top of the strand 12, the strand is cooled by several 30 spray nozzles 14, wherein the resulting cooling water is used for condensation of the cooling medium within a meandering line 13. In contrast to the superheater shown in FIG. 3, the condenser 9 is flowed in the casting direction 15, so that the cooling medium is initially cooled by a warmer cooling water and later by a colder cooling water. If the temperature of the cooling medium can not be reduced sufficiently by this process, it is of course 01/06 2010 DI 17:18 [SE / EM HR 7303] @ 012. Jun. 20IG 17:19 201010110
Siemens CIC PSiemens CIC P
Nr. 3^3 S. ,3No. 3 ^ 3 p., 3
möglich, anstatt des in fig. 4 dargestellten Kondensators oder ergänzend dazu, einen Kondensator nach Stand der Technik, (vgl. Kondensator 9a nach Fig. 1, Ausführungsformen von Kondensatoren z.B. Dubbel. Taschenbuch für den Maschinenbau, 5 17. Auflage, Kapitel K22 „Komponenten des thermischenpossible, instead of the one in fig. 4, condenser 9a according to Fig. 1, embodiments of capacitors, for example, Dubbel, Taschenbuch für die Maschinenbau, 5 17th edition, chapter K22 "Components of the thermal
Apparatebaus - 4 Kondensation und Rückkühlung") einzusetzen.Apparatus construction - 4 condensation and recooling ").
In Fig, 5 ist der Aufbau einer Kokille 2 in einer Richtung quer zur Gießrichtung 15 schematisch dargestellt, wobei auf 10 die Darstellung des Tauchrohrs aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde. Zwischen dem Stahl 16, der in der Kokille einen teilerstarrten Strang ausbildet, und der Kokille 2, befindet sich eine Schicht auf Gießpulver 17 um die Reibung zwischen dem Strang und der Kokille zu 15 reduzieren. Da die Kokille 2 aufgrund der Verdampfungskühlung wesentlich heißer wird als eine Kokille nach dem Stand der Technik, weist die Kupferplatte 19 der Kokille eine hochabriebfeste, verschleißfeste Schicht aus einer Keramik 18 oder einem Verbundwerkstoffe aus keramischen Werkstoffen in 20 einer metallischen Matrix auf (ein sogenannter CermetIn FIG. 5, the construction of a mold 2 in a direction transverse to the casting direction 15 is shown schematically, the representation of the dip tube having been omitted for reasons of clarity. Between the steel 16, which forms a partially solidified strand in the mold, and the mold 2, there is a layer on casting powder 17 to reduce the friction between the strand and the mold. Since the mold 2 becomes substantially hotter than a prior art mold due to evaporative cooling, the copper plate 19 of the mold has a highly abrasion-resistant, wear-resistant layer of a ceramic 18 or composites of ceramic materials in a metallic matrix (a so-called cermet
Werkstoff, siehe z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Cermet).Material, see e.g. http://de.wikipedia.org/wiki/Cermet).
Im Anschluss an die Kupferplatte aus Cu oder einer Cu-Legierung befindet sich eine gerippte Platte 20, die mehrere in Gießrichtung und/oder in einer Richtung quer zur 25 Gießrichtung verlaufende Rippen 21 aufweist. Mittels dieser Konstruktion wird die effektive Oberfläche der Kokille erhöht, sodass besonders hohe Wärmemengen durch die Kokille abgeführt werden können (beispielsweise 3 MW/m2, wobei dieser Wert auf die durch den Stahl benetzte Kokillen-Oberfläche 30 bezogen ist), ohne dass es dabei zu einem Filmsieden kommt.Subsequent to the copper plate of Cu or a Cu alloy is a ribbed plate 20 which has a plurality of extending in the casting direction and / or in a direction transverse to the casting direction 25 ribs 21. By means of this construction, the effective surface of the mold is increased, so that particularly high amounts of heat can be dissipated by the mold (for example 3 MW / m2, this value being based on the wetted by the steel mold surface 30), without it a movie boiling comes.
Zwischen den Rippen 21 der gerippten Platte 20, befindet sich der Verdampfungsraum 23 der Kokille, in dem das Kühlmedium Wasser zu Sattdampf verdampft wird. Im Anschluss an die gerippte Platte 21 befindet sich eine Halteplatte 22, die 35 mittels mehrerer als Schrauben ausgeführterBetween the ribs 21 of the ribbed plate 20, there is the evaporation space 23 of the mold, in which the cooling medium water is evaporated to saturated steam. Following the ribbed plate 21 is a holding plate 22, the 35 by means of several designed as screws
Befestigungselemente mit der gerippten Platte verbunden ist. 01/06 2010 DI 17:18 [SE/EM KR 7303] @013 1. L'i 201C 17:19Fasteners is connected to the ribbed plate. 01/06 2010 Tue 17:18 [SE / EM KR 7303] @ 013 1. L'i 201C 17:19
S: e nn e n s C i C F Ν'. 3443 S. ‘4 201010110S: e n e s C i C F Ν '. 3443 p. 4 201010110
1010
Liste der Bezugszeichen / Reference Signs List 1 Dampferzeuger 2 Kokille 3 Primärkühlung 4 Überhitzer 5 Strangstützeinrichtung 5a Strangführungsrolle 6 Sekundärkühlung 7 Dampfturbine 8 Generator 9, 9a Kondensator 10 Kühlstrecke 11 Pumpe 12 Strang 13 Möanderförmige Leitung 14 Spritzdüsen 15 Gießriehtung 16 Stahl 17 Gießpulver 18 Keramik 19 Kupferplatte 20 Gerippte Platte 21 Rippe 22 Halteplatte 23 Verdampfungsraum I-II Druckerhöhung 2I-III Erwärmung auf die Verdampfungstemperatur III-IV Verdampfen iv-v Überhitzen v-vx Entspannung VI-I Kondensation 01/0B 2010 DI 17:18 [SE/EM HR 7303] @014List of Reference Signs / Reference Signs List 1 Steam generator 2 Mold 3 Primary cooling 4 Superheater 5 Strand support 5a Strand guide roll 6 Secondary cooling 7 Steam turbine 8 Generator 9, 9a Condenser 10 Cooling section 11 Pump 12 Strand 13 Mörane shaped line 14 Spray nozzles 15 Casting 16 Steel 17 Casting powder 18 Ceramics 19 Copper plate 20 Ribbed plate 21 Rib 22 Retaining plate 23 Evaporation space I-II Pressure increase 2I-III Heating to evaporation temperature III-IV Evaporation iv-v Overheating v-vx Relaxation VI-I Condensation 01 / 0B 2010 DI 17:18 [SE / EM HR 7303 ] @ 014
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