CN105764624B

CN105764624B - 用于处理被加热的材料的方法

Info

Publication number: CN105764624B
Application number: CN201480061739.1A
Authority: CN
Inventors: J·塞德尔; P·祖道; D·安德斯; J·阿尔肯; M·基平
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: US10215510B2; WO2015071004A1; DE102013223040A1; EP3068555B1; EP3068555A1; US20160282063A1; CN105764624A

Abstract

本发明涉及一种用于处理被加热的材料(1)的方法，其中，所述材料沿着输送线路被引导，并且在输送线路的区域中被至少一个反射器元件(2)覆盖，并且被保护以防热量损失，其中，借助于液体冷却反射器元件(2)。为了在没有提高成本的措施的情况下保证反射器的高效冷却，本发明设置成，所述液体为乙二醇或者具有乙二醇，或者所述液体为醇或具有醇，或者所述液体为导热油。

Description

用于处理被加热的材料的方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理被加热的材料的方法，其中，所述材料沿着输送线路被引导，并且在输送线路的区域中被至少一个反射器元件覆盖，并且被保护以防热量损失，其中，借助于液体冷却反射器元件。

背景技术

从文献EP 1 377 125 A1和EP 0 084 902 B1中已知这种方法。从该文献中已知，在热轧钢时，待轧制的材料通过热护罩保护以防热量损失，其中，热护罩具有辐射式热反射面。设置成，在使用期间冷却热护罩，以持续获得护罩的反射能力。

例如由EP 1 808 501 A2已知使用醇作为用于冷却系统的冷却液。例如由中国申请文献CN 101 580 703 A已知使用乙二醇作为冷却液。

通常适用的是，热的厚铸锭或薄铸锭、板材、带材或其他热材料在输送时将能量释放到环境中。为了减小这种温度损失，使用阻热罩，其布置在热材料上方或下方或旁边。阻热罩的应用位置例如可在连续铸造设备之内和之后、在CSP炉之后、在粗轧机组和精轧机组之间、在卷箱的区域中(侧部阻热)以及在精轧机组之内。

在此有不同的阻热原理。一方面，热可被吸收并且在此加热阻热面。另一方面，热可被反射回到热材料上。

例如，文献EP 0 005 340 A1、EP 0 059 093 B1和US 4 595 358公开了阻热罩。阻热罩大多由陶瓷纤维和薄的金属膜片组成，其在受到由于热材料引起的辐射时快速加热并且由此减小从材料到环境的热流。在此，陶瓷纤维以及金属膜片暴露在高温和高的温度变化负载下。尽管使用了高质量的耐高温材料，其使用寿命还是受到限制，这带来相应高的维护费用以及高的维护成本。此外，在非连续的运行方式(轧制和停止时间交替)中，阻热作用部分地变差。一旦热材料(例如粗轧带)位于阻热罩之下，在停止时冷却的阻热罩表面必须每次重新加热，以实现阻热作用。

文献EP 0 032 536 B1和FR 1.416.688公开了呈辐射式热反射器的形式的阻热罩的实施方式。辐射式热反射器应具有低的吸收能力并且构造成圆弧段或椭圆弧段的形式。由于反射器板未被冷却，其非常快速地氧化并且由于高的热负载很快失去其良好的反射能力，这会引起问题。

发明内容

在例如在文献EP 0 084 902 B1中描述的开头所述的方法中，证实为不利的是，以低的水温(小于100℃)冷却并且非常容易出现在此用于冷却的水的蒸发。因此，在此给出使得在冷却介质(水)和反射器之间的温差提高的措施，其中，设置有特殊的阻热材料。然而这又引起相应的成本。此外，在反射器温度过低时在反射器表面的区域中出现水蒸气冷凝，这不利地损害了反射能力。

因此本发明的目的是，如此改进开头所述类型的方法，即，可最优地进行反射，并且在运行中尽可能好地保持反射能力，以由此能够省去提高成本的措施；尽管如此，应保证反射器的高效冷却。

通过本发明，该目的通过以下方式实现，即，液体为乙二醇或者具有乙二醇，或者液体为醇或具有醇，或者液体为导热油。

在此，在冷却时，液体优选地仅仅被加热到这样的最高温度，即，液体在该温度还不具有蒸汽压力。

优选地，液体为乙二醇和水的混合物。

在此，液体可在封闭的回路中被引导通过反射器元件，其中，其经过至少一个热交换器。在此，液体优选地在封闭的回路中被引导通过蓄热器元件。

在此，证实为可行的是，在通过封闭的回路时，液体通过调节被保持在预定的温度上。在此，优选地可使用通过回路的液体的体积流作为调整参数。优选地，如此进行液体温度的调节，即，液体温度在80℃至400℃之间。此外，优选地如此进行液体温度的调节，使得液体不蒸发。因此，优选地，液体的温度水平应如此高，使得液体在通过反射器元件时不蒸发或者在运行温度范围中不形成蒸汽压力。优选地，液体也不应是可燃的。

由热交换器从液体中提取的热量可被输送给二级过程，以将该热量输送给其他用途。在此，特别是可进行热量回收，更确切地说，可将热量转化成电流。

在经过预定的使用时间之后，可对该至少一个反射器元件进行清洁，以保持反射器的表面干净并且功能正常。根据优选的实施方式，该清洁可包括利用气体、特别是空气吹反射器表面，以防止污物和灰尘沉积。另一优选的可行性在于，反射器表面的清洁包括使用机械器件、特别是清洁刷。反射器表面的清洁也可包括使用液态的和/或化学的清洁介质、特别是乙醇或硝酸或者清洁介质和水的混合物。

在此，应用的反射材料或反射镜材料优选地具有至少70％的反射率。作为反射材料或反射镜材料，含有大于99％的铝的纯铝证实为是合适的。此外证实为合适的是，这样的材料用作反射材料或反射镜材料，即，其在具有在0.5μm和10μm之间的波长的热辐射范围中起作用。

因此，本发明特别是涉及使用乙二醇作为冷却介质，其可用在比水更高的温度中，确切地说其可在比水更高的温度中工作，而不在反射器区域中蒸发。由此，可受限地超过露点温度。有利地，不需要用于提高在冷却介质(乙二醇)和反射器之间的温度差的特别措施(即，使用特殊的阻热材料)。

使用乙二醇或乙二醇-水-混合物的优点是，由此也可防冻，这特别是在封闭的热交换系统中明显有利。

优选地，在封闭的冷却回路中进行反射器的冷却，该冷却回路主要包括以下主要组件：泵、反射器和用于导走被反射器吸收的热的热交换器，以及与此有关的管路和用于调节的测量元件。也可在冷却回路之内布置蓄热器。

在冷却时，可通过测量和调节冷却介质量以及测量在冷却介质输送回路中确切地说在内部冷却的反射器之前和/或之后的冷却介质温度进行反射器元件(反射镜)和冷却介质的间接温度监测。在此优选地，在反射器之内，在数学上考虑在冷却介质温度和反射器表面温度之间的关系，以及在测得的冷却介质温度和冷却液体、特别是乙二醇的沸点之间的关系。相应地监测过程参数并且将其保持在允许的范围中。

特别是，如此调节液体的温度，使得液体在通过反射器元件时不会蒸发或者不会形成蒸汽压力。

有利地，也可使用反射器外冷却，并且备选地使用反射器冷却装置作为粗轧带冷却器，如有可能也仅仅用于装置的一部分。在使用该装置作为粗轧带冷却器时，可提高冷却介质量并且使反射器从轧制线中出来、确切地说摆出。

反射器在下部区域中可倾斜地布置，其中，通过颤动和吹走的组合除去落下的氧化皮，并且由此可保持反射器表面清洁。

关于所使用的乙二醇应提到以下内容。优选地使用一乙二醇(MEG)，其俗名为乙二醇。这涉及具有化学名称为1,2-乙二醇(Ethan-1,2-diol)的最简单的二元醇。这涉及最简单的邻二醇(甲二醇或甲醛水合物是偕二醇(geminales diol))。此外，名称乙二醇还用于由乙二醇衍生的两类二醇。一类是1,2-二醇，例如1,2-丙二醇。另一类是α,ω-二醇，其通过乙二醇的聚合产生。示例是二甘醇(DEG)和三甘醇(TEG)。

相对于吸热式阻热罩，热辐射反射器阻热罩具有以下优点：

阻热作用立即产生。省去了在停止之后缓慢加热阻热罩表面(例如呈膜片板的形式)。

在合适的反射材料和工作条件的情况下，该作用非常有效。有利地，反射材料具有大于70％的反射率。

由于热辐射的大部分被反射，阻热罩的温度负载相对小。

相比于在吸收式阻热罩的情况中，反射式阻热罩的使用寿命更长并且维护费用更小。

为了利用热辐射反射器的效应并且能获得该性能，反射器或反射镜应由具有良好反射性能的合适的材料构成。该材料应免受余热加载并且由此免受氧化或破坏。此外，反射器的表面应不定时地清洁或防止污物沉积。

为了实现这种情况，不同的措施已证实是可行的。

作为反射材料或反射镜材料，可使用具有安全玻璃和例如铝反射层的玻璃反射镜。也可使用由不锈钢、青铜、铜、镍或铝板制成的金属反射镜或者具有铝、铝铜、镍或铬覆层或由多种材料(这些材料优选地在热辐射的波长范围(λ＝0.5至10μm)中起作用)制成的覆层的反射镜。作为用于覆层的载体，优选地，金属板或其他的非金属材料是可行的。在此，可为薄的覆层或被施加的薄膜。

还可例如由铝板(其优选地由具有大于99％的铝份额的纯铝制成)通过消光(matt)、光亮轧制、仅仅清洁(这成本适宜)或者化学(例如利用HNO₃)或者机械抛光的方式实施反射镜面。

表面可没有覆层，或者设有覆层，特别是通过真空涂覆、漆封、阳极氧化、利用抗氧化剂处理或其他的保护措施来设置。

为了反射器或反射镜能持久地承受温度负载(例如铝在约660℃时熔化)并且表面不被氧化，在背离热材料(铸锭、粗轧带等)的一侧上冷却反射器面。反射器的反射的或镜面反射的侧部由此例如被保持在小于400℃的最高温度上并且应尽可能大于80℃。

在此相对于整个区间优选地对称地实现由多个单元组成的阻热区间的反射面的冷却，以便不会在产品宽度上出现不均匀的阻热作用。在此，冷却介质可对称地例如从两侧引入，并且在中间导出，或者交替地在阻热区间中从驱动侧向操作侧引导，而在下一阻热区间处相反地从操作侧向驱动侧引导。

反射器或反射镜在此可实施成热交换器，并且部分地或者完全地从内部冷却。备选地，在反射器板或反射镜板的后侧上加载、即例如喷上冷却介质，并且由此冷却反射器板或反射镜板。

可选地，可将冷却介质的能量传给热回收系统。用于冷却反射器的余热也可用于其他的消耗热的过程。

通过过程模型以这样的方式最优地控制冷却系统，即，在满足过程和设备限制的情况下尽可能设定高的冷却介质温度或使用最小的冷却介质量，以必须消耗低的泵能量。在此，也尤其根据以下条件调整用于冷却反射式阻热罩的(一个或多个)冷却泵的冷却介质量或阀位置：

–射入的热量或产品宽度和产品温度；

–在阻热罩之下存在或不存在产品(如果在阻热罩之下没有热源，也就是说没有产品或材料，可停用冷却介质泵)，或者使用蓄热器的热；

–测得的始流的或流走的冷却介质的温度；

–(在封闭的系统中)测得的在热交换器中的压力水平；

–在所选择的部位处测得的反射器表面温度。

此外，可通过测量始流的和流走的冷却介质温度监测冷却系统或射入的热量，并且调节冷却介质的量、冷却介质温度或间接地调节反射镜表面的温度。由此，通过与参考条件相比也识别出反射镜表面的可能的污染，并且由此得出或识别出必要的维护。

为了维持良好的反射性能，阻热罩的反射层(反射镜)应保持尽可能没有污物颗粒。在此，优选地提供以下措施：

可规定在生产停止时利用清洁装置(例如利用清洁刷)手动或自动清洁、清洗或抛光反射镜表面。

在此，清洁装置可固定地安装在反射式阻热罩区间旁边，或者由外部设备组成。

可规定使用干式的或者湿式的可旋转的清洁滚筒，可使其运动经过反射式阻热罩表面(与洗车设备类似)。清洁滚筒的形状在此优选地与反射镜形状(直的或弯曲的)相匹配。清洁滚筒可设有硬的或软的刷毛或织物条带，或者具有发泡橡胶层。

可干式地或者在使用水和清洁剂(例如乙醇)、水和清洁剂、化学清洁剂(例如硝酸)的混合物的情况下进行清洁。

同样可不定时地进行化学或机械的再抛光或者抛光。

此外可行的是，在产品侧部上沿着反射镜表面或向着反射镜表面持续地或暂时地产生低压或高压空气流。

也应避免在反射器的区域中使用喷射水和形成蒸汽。为此，提供输送滚轮内部冷却系统、横向喷射系统或鼓风机。

如果出现溅水或蒸汽，应使反射镜单元(暂时)从生产线中运动出来。

在反射镜面之前可选地也可布置有膜片板、冷却的玻璃板或其他的保护板。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例。其中：

图1示意性地示出了用于待轧制的热材料的输送元件的一部分的侧视图，其中，反射器元件布置在材料上方和下方，以将热量反射到材料上，

图2示意性地示出了根据图1的输送元件的俯视图，

图3以在材料的输送方向上观察的方式示意性地示出了反射器元件的视图，

图4a至4f以在材料的输送方向上在穿过热交换器的截面中观察的方式示意性地示出了反射器元件的不同设计方案，

图5以在材料的输送方向上观察的方式示出了反射器元件连同冷却装置，以及

图6以侧视图示出了根据图5的反射器元件。

具体实施方式

在图1中可看出呈铸锭的形式的热材料1，该热材料沿着输送方向F被输送。为此，存在辊道5。不仅在铸锭1上方而且在其下方、即在辊道5的两个滚轮之间都存在反射器元件2，其将热铸锭1的热量反射回来。相应地，反射器元件2实施成反射式阻热罩，其中可看出，该反射式阻热罩与热交换器3相连接。没有被反射器元件2的反射器表面4直接反射回到铸锭1上的热量借助于液体冷却，该液体在环形管路6中引导。在该实施例中，液体为乙二醇或乙二醇和水的混合物。液体借助于马达驱动的循环泵7通过环形管路6输送。蓄热器也可布置在环形管路6之内(未示出)，以保持冷却液的温度水平。

相应地，由铸锭1放出的热大部分通过反射器元件2的镜面反射式的反射器表面4再次反射回来，并且由此减小铸锭热损失。被反射器元件吸收的一部分热量通过所示出的循环冷却系统导走，并且由此借助于热交换器3放出到周围环境中。由此，保护反射器元件2不被破坏或氧化。

流体沿着反射器表面4的背离铸锭1的一侧引导，以吸收热量并且冷却反射器元件2。

反射器元件2的反射器表面4也可构造成在纵向或横向上稍微弯曲，以提高机械刚性。

布置在铸锭1下方的反射器元件2受到落下的氧化皮加载。该氧化皮颗粒通过周期性地吹出空气流予以清除，这通过合适的反射镜面变得容易。也可行的是，在反射镜之前例如安装薄的金属膜片8(设置成磨损件)以用于保护；这仅提到了右下部的两个反射器元件2。备选地，也可在上侧将反射阻热装置与反射镜结合，并且在下侧在滚轮之间结合传统类型的吸收式阻热装置(具有膜片板和/或陶瓷阻热纤维)。

在图2和图3中示出了可如何在结构上实施反射式阻热罩2的反射镜区段。区段9、10、11和12被冷却介质流13流经。冷却介质可在稳定区间14中稳定。反射器元件2的反射镜被反射镜载体15保持。反射器元件在此交替地从驱动侧(AS)向操作侧(BS)被流经并且从BS向AS被流经。

在图4a至4f中示出了反射器元件的不同实施方式，在其中，一侧用作反射镜。

图4a示出了宽的矩形的通道，反射器表面4位于通道的下侧上。

图4b示出了矩形管-桥接部-矩形管的设计方案。以16表示冷却通道。

图4c示出了多个窄的矩形的通道。

图4d示出了具有在热侧(反射镜侧)上的肋部的矩形的通道。

图4e示出了管-桥接部-管的设计方案。

图4f示出了具有波形的后壁的板式热交换器。

在图5和图6中示出了备选的反射式阻热罩冷却装置(反射镜冷却装置)。在此，反射器从后侧被冷却介质射流加载。可设置喷射冷却部、层流冷却部、水池冷却部或相似的组件作为冷却装置。

冷却介质在此例如由冷却介质分配管喷射到反射器后面上，并且在反射器上向侧部流动，并且由此冷却反射镜。

为了不使流体或蒸汽湿润反射镜面或者冷却铸锭1或辊道5，截获、收集并且有目的地导出冷却介质。反射器(反射镜)可如冷却装置那样从生产线中摆出或运动出来。

可选地，根据需要，该反射镜冷却装置也可用作产品冷却装置(例如用作粗轧带冷却装置)。在这种情况下，反射镜自身也可从输送线中运动出来，并且冷却介质(在此优选地纯水)例如冷却粗轧带。

附图标记列表

1 热材料

2 反射器元件

3 热交换器

4 反射器表面

5 辊道

6 环形管路

7 循环泵

8 金属膜片

9 区段

10 区段

11 区段

12 区段

13 冷却介质流

14 冷却介质稳定区间

15 反射镜载体

16 冷却介质通道

F 输送方向

Claims

1.一种用于处理被加热的材料(1)的方法，其中，所述材料沿着输送线路来引导，并且在输送线路的区域中被至少一个反射器元件(2)覆盖，并且被保护以防热量损失，其中，借助于液体冷却所述反射器元件(2)，其特征在于，所述反射器元件具有反射率大于70％的反射材料；所述液体为醇或具有醇，或者所述液体为导热油；并且在冷却时，所述液体仅仅被加热到在其中该液体还不具有蒸汽压力的最高温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体为乙二醇或者具有乙二醇。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体为乙二醇和水的混合物。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述液体在封闭的回路中引导通过所述反射器元件(2)，其中，其经过至少一个热交换器(3)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述液体在封闭的回路中引导通过蓄热器元件。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在通过封闭的回路时，将所述液体经调节地保持在预定的温度上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用通过回路的液体的体积流作为调整参数。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，进行所述液体的温度的调节，使得液体的温度在80℃至400℃之间。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进行所述液体的温度的调节，使得所述液体不蒸发。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将由所述热交换器(3)从所述液体中提取的热量输送给二级过程。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在经过一段使用时间之后，对所述至少一个反射器元件(2)进行清洁。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述清洁包括利用气体吹反射器表面(4)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述清洁包括利用空气吹反射器表面(4)。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述反射器表面(4)的清洁包括使用机械器件。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述反射器表面(4)的清洁包括使用清洁刷。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述反射器表面(4)的清洁包括使用液态的和/或化学的清洁介质或者清洁介质和水的混合物。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述清洁介质是乙醇或硝酸。