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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Nebenanspruchs.
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Eine Stranggussanlage arbeitet herkömmlicherweise wie in 1 dargestellt. Der Stranggussanlage wird flüssiger Stahl oder eine Metallschmelze in eine unten offene Gießform, die Kokille, gefüllt. Im Bereich der Kokille findet eine Primärkühlung statt. Es fließt die noch flüssige Metallschmelze mit ca. 1600°C in einen Kanal, der ebenso als Kokille bezeichnet wird, wo die Metallschmelze abgekühlt wird. Über die Kokillenwände wird Wärme abgeführt, so dass das Metall erstarrt und eine tragfähige Schale bildet. Das heißt, während des Abkühlvorgangs bildet sich äußerlich eine Kruste. Die Erstarrungstemperatur von z. B. Stahl liegt je nach Zusammensetzung bei ca. 1150°C bis 1500°C. Die so genannte Strangschale beinhaltet einen flüssigen Kern. Die erstarrte Strangschale wird kontinuierlich aus der Kokille gezogen und durch Rollen gestützt weitergeleitet. Bei der primären Kühlstation wird herkömmlicherweise mit Hilfe von einer Wasserkühlung in den Kokillen ca. 12% der Energie des Metalls entzogen. Dies stellt 2 dar. Die Kokillenwände bestehen typischerweise aus beschichteten oder unbeschichteten Kupferplatten. An der Rückseite der Kupferplatten wird durch den Kontakt mit Kühlwasser gekühlt. Das Kühlwasser wird dabei durch die dafür zwischen Kokillenwand und Stützplatten vorgesehenen Kühlschlitzen oder Kühlspalten gepumpt. Die Durchflussrate des Kühlwassers ist hoch und so gewählt, dass eine Erwärmung um 6 bis 15°C erreicht wird. Die in der Kokille erreichte Wärmeabfuhr von ca. 2 Megawatt pro Quadratmeter ist hoch. Die Energie wird ungenutzt über den Wärmetauscher abgeführt und kann in dieser Form nicht einer Rückgewinnung zugeführt werden. Nach der ersten Station, der Kokille, folgt eine sekundäre Kühlung durch Sprühkühlung mit Wasser oder einem Luft-Wassergemisch. In der Sekundärkühlung wird dem Strang durch Spritzwasserkühlung, Strahlung und geschlossener Maschinenkühlung Wärme entzogen, bis eine Durcherstarrung erfolgt oder die Stabilität der Schale ohne Kühlung gewährleistet ist. Der erstarrte Metallstrang wird danach in Blöcke, den so genannten Brammen, Vorblöcke oder Knüppel oder Strangstücke geschnitten und weiterverarbeitet oder zwischengelagert. Der Energieinhalt dieser Blöcke oder Strangstücke entspricht immer noch ca. 50% des Energieinhalts des flüssigen Metalls. Dies stellt ebenso 2 dar.
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Bei der primären Kühlung wird herkömmlicherweise keine Wärmerückgewinnung betrieben, da die gesamte Wärme zwar an das Wasser übertragen wird, dieses dabei nicht verdampft und zu niedrigere Temperaturen aufweist.
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Es wurde vorgeschlagen ein anderes Kühlmedium als Wasser zu verwenden, um den für eine Energierückgewinnung benötigen Dampfdruck zu erzeugen. Dabei wurde insbesondere der so genannte Kalina-Prozess angewendet.
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Des Weiteren wird die Oberfläche des flüssigen Metalls bei der primären Kühlung so stark abgekühlt, dass sich dabei eine Schicht erstarrten Metalls bildet. Je nach der Kühlintensität können bei einer Kühlung Risse auf den Oberflächen entstehen. Derartige Risse entstehen zum Beispiel an Ecken der Kokille, da dort über die erhöhte Oberfläche schneller abgekühlt wird, als an anderen Stellen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bei einem Stranggussverfahren in der primären Kühlung erzeugte Abwärme einer Metallschmelze weiter zu nutzen.
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Es soll zur Vermeidung von Rissbildungen in Oberflächen des erstarrten Metalls eine Vergleichmäßigung einer Wärmeabfuhr bereitgestellt werden. Zudem sollen verbesserte Bedingungen für den Strangguss gewährleistet werden.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Nutzung von Abwärme einer Metallschmelze in einer Stranggussanlage bereitgestellt, mit einem Verteiler zum Bereitstellen der erzeugten Metallschmelze, und einem Gießrohr zum Leiten der Metallschmelze von dem Verteiler in die Kokille, d. h. die Metallschmelze wird in eine Strangform gegossen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in einer Wand der Kokille mindestens ein Bereich einer Energieaufnahme eines Kühlmittels mindestens eines Thermosyphons oder mindestens einer Heat-Pipe integriert ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme einer Metallschmelze in einer Stranggussanlage bereitgestellt, mit den Schritten Bereitstellen der erzeugten Metallschmelze in einem Verteiler, und Leiten der Metallschmelze von dem Verteiler in die Kokille, so dass die Metallschmelze in eine Strangform gegossen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Kühlen der Metallschmelze mittels mindestens eines in einer Wand der Kokille integrierten Bereichs einer Energieaufnahme eines Kühlmittels mindestens eines Thermosyphons oder einer Heat-Pipe erfolgt.
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Heat-Pipe und Thermosyphon bezeichnen ähnliche Vorrichtungen. Sie unterscheiden sich lediglich im Rückführen des Kühlmittels von der Wärmesenke zur Wärmequelle. Die Rückführung kann einmal mittels Kapillarkräfte beim Wärmerohr bzw. Heat-Pipe und ein anderes Mal mittels Schwerkraft beim Thermosyphon erfolgen.
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Es erfolgt eine Wärmerückgewinnung bei den Kokillen einer Stranggussanlage und eine Vergleichmäßigung der Wärmeabfuhr zur Vermeidung von Rissbildung.
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Ein Thermosyphon stellt eine effiziente Wärmetransportmöglichkeit dar. Dabei verdampft beispielsweise eine Flüssigkeit dort, wo die Wärme aufgenommen wird im Bereich einer Energieaufnahme des Kühlmittels und kondensiert beispielsweise dort, wo die Wärme abgegeben wird. Es wird also ein Wärmetransport durch Ausnutzung von Verdampfung, Verdunstung oder jeglicher Art der Phasenumwandlung erzeugt. Der Bereich der Energieaufnahme führt zur Erhöhung des Energieniveaus des Kühlmittels und infolge dessen zum Phasenübergang. Ein derartiger Phasenübergang kann durch Verdampfung, Verdunstung oder jeglicher Art der Phasenumwandlung bereitgestellt werden.
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Durch die Anwendung von Thermosyphons in der Kokillenwand wird ein Abkühlen der Metallschmelze, insbesondere des flüssigen Stahls, und daraus resultierend ein Erstarren einer Strangschale gewährleistet. Die Anwendung von Thermosyphons lässt durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit eine größere Freiheit in der Konstruktion zu.
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Es kann besonders vorteilhaft die Energieeffizienz einer Stranggussanlage erhöht werden.
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Es ist besonders vorteilhaft in verschiedenen Bereichen der Kokille getrennt verschiedenen Oberflächentemperaturen einzustellen. Eine Anpassung einer herkömmlichen Stranggussanlage erfordert lediglich einen geringen Investitionsaufwand. Es ist besonders vorteilhaft die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren einfach zu implementieren. Es kann auch ebenso eine einfache Nachrüstung erfolgen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in einem geschlossenen Kreislauf ein Kühlmittel im Bereich der Kokille verdampfen, der Dampf durch den Thermosyphon oder die Heat-Pipe zu einer Wärmesenke geleitet werden und dort der Dampf kondensieren, so dass eine Wärme des Dampfs an einem Wärmetauscher für eine weitere Verwendung bereitgestellt werden kann, und das Kühlmittel durch Schwerkraftwirkung oder einem Kapillareffekt wieder zum Bereich der Kokille zurück transportiert werden kann. In dem Thermosyphon wird die Wärme in einen geschlossenen Kreislauf geführt. Im Bereich der Energieaufnahme, der ebenso als Verdampferteil bezeichnet werden kann, wird Wärme an einen geschlossenen Kreislauf abgegeben. Die extrem hohe Wärmeleitfähigkeit von Thermosyphons beruht auf einem Zweiphasenumwandlungsprozess, insbesondere von flüssig auf gasförmig, eines Arbeitsmediums, das hier ebenso als Kühlmittel bezeichnet wird, wobei die Wärme in Form der latenten Wärme entlang des Thermosyphons transportiert wird. Thermosyphons bestehen normalerweise aus hermetisch verschlossenen Rohren oder einer anderen geschlossenen Geometrie. Das eine Ende des Rohrs steht in Kontakt mit der Wärmequelle, wodurch das Arbeitsmedium in dem Thermosyphon verdampft wird. Der Dampf strömt durch das Rohr zur Wärmesenke, wo er wieder kondensiert und die transportierte Wärme durch die frei werdende latente Wärme wieder abgibt. Das flüssige Arbeitsmedium wird dann entweder mit Hilfe der Schwerkraft, durch eine vertikale Anordnung des Rohres, oder durch Ausnutzung eines Kapillaren-Effekts zurück an das mit der Wärmequelle in Kontakt stehende Ende transportiert. Ein Kapillareffekt wird durch Beschichtung der Rohrinnenwand mit Kapillaren bewirkt, so dass eine beliebige Anordnung des Rohrs möglich ist.
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Die Wärmequelle ist der Bereich einer Energieaufnahme des Arbeitsmediums bzw. Kühlmittels. Der davon örtlich getrennt Bereich der Energieabgabe des Arbeitsmediums bzw. Kühlmittels ermöglicht eine Wärmerückgewinnung an der Wärmesenke.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Thermosyphon oder die Heat-Pipe in einem Kupferteil der Kokille integriert sein. Des Weiteren können Kupferplatten der Kokille durch alternative Werkstoffe ersetzte werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Thermosyphon oder die Heat-Pipe eine herkömmliche primäre Wasserkühlung in der Kokille ersetzen, oder ergänzen. Besonders vorteilhaft sind niedrige Betriebskosten. Die Wassermenge einer herkömmlichen Primärkühlung kann reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann bei einer Mehrzahl von Thermosyphons und/oder Heat-Pipes diese jeweils einzeln angesteuert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das einzelne Ansteuern in der Abhängigkeit von Temperaturen, Kokillengeometrie und Zusammensetzung der Metallschmelze erfolgen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Thermosyphon oder die Heat-Pipe hinsichtlich einer Geometrie, des Kühlmittels oder Isolierschichten optimiert sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das einzelne Ansteuern mittels Temperaturänderung an der Wärmesenke oder mittels Änderung des Massenstroms des Kühlmittels erfolgen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Wärme am Wärmetauscher zum Erzeugen von elektrischer Energie, beispielsweise mit einem organischen Rankine Kreislauf, verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Wärme am Wärmetauscher für die Stranggussanlage verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vor einer weiteren Nutzung, die Wärme am Wärmetauscher mittels einer Batch-Einrichtung zwischengespeichert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Wärme am Wärmetauscher von einem thermoakustischen Generator oder Kompressor einem thermokinetischen Kompressor oder einem Stirling-Antrieb verwendet werden.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Stranggussanlage;
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2 einen Energiefluss einer herkömmlichen Stranggussanlage;
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3 einen Aufbau herkömmlicher Kokillen;
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4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kokille;
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5 das Prinzip der Wirkungsweise eines Thermosyphons oder einer Heat-Pipe;
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6 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kokille;
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7A eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hälfte einer erfindungsgemäßen Kokille;
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7B eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements;
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8 eine Seitenansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements;
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9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein herkömmliches Ausführungsbeispiel einer Stranggussanlage. Eine Stranggussanlage arbeitet herkömmlicherweise wie in 1 dargestellt. Bezugszeichen 1 kennzeichnet einen Verteiler, in dem Metallschmelze 8 aufgenommen ist. Die Temperatur der Metallschmelze 8 im Verteiler 1 kann beispielsweise 1536°C sein. Die Metallschmelze 8 wird von dem Verteiler 1 durch ein Gießrohr 1a in eine Kokille 2 d. h. eine Stranggussform eingeleitet, in der sich eine Strangschale 3 bildet. An die Kokille 2 schließt die Strangstützung an, in der die Strangschale 3 weiter wächst und der Metallschmelzenanteil im noch flüssigen Kern des Strangs kontinuierlich abnimmt. Bezugszeichen 5 bezeichnet das Ende eines flüssigen Kerns der Metallschmelze 8. Bezugszeichen 2 kennzeichnet die Kokille mit einem primären Kühlbereich, in dem ein geschlossenes Kühlen ausgeführt wird. Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen sekundären Kühlbereich, bestehend aus der Sprühkühlung mit Wasser und der geschlossenes Maschinenkühlen. Bezugszeichen 4 kennzeichnet sogenannte Strangstücke. Eine Strangstückoberflächentemperatur liegt beispielsweise bei 900°C und eine Kerntemperatur beispielsweise bei 1300°C.
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Gemäß einer herkömmlichen Stranggussanlage fließt die Metallschmelze 8 mit ca. 1550°C in die Kokille 2, wobei danach die Metallschmelze 8 abgekühlt wird. Während des Abkühlvorgangs bildet sich äußerlich eine Schale. Die Erstarrungstemperatur, beispielsweise von Stahl, liegt in der Regel zwischen 1000°C und 1500°C. Nach der ersten Station folgt eine sekundäre Kühlung durch Sprühkühlung 8a mit Wasser. Dabei verdampfen lediglich ca. 5% des eingesetzten Wassers. Der Rest wird flüssig abgeführt und abgekühlt. Die erstarrte Metallmasse wird danach in Blöcke beziehungsweise sogenannten Brammen, Vorblöcke oder Knüppel oder Strangstücke, 4 geschnitten und vor der Weiterverwendung zwischengelagert. Dabei ist die Außentemperatur der Strangstücke 4 beispielsweise ca. 900°C und die Kerntemperatur beispielsweise etwas weniger als 1000°C.
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2 zeigt einen Energiefluss einer herkömmlichen Stranggussanlage. 2 zeigt den Enthalpiegehalt 20 der Strangstücke 4, der immer noch ca. 50% der Enthalpie der Metallschmelze 8 ist. Die im Primärkühlkreislauf abgeführte Wärme geht praktisch vollständig verloren, obwohl hohe Wärmestromdichten von bis zu 2 MW/m2 erreicht werden. Die Gesamtenthalpie 9 von flüssigem Stahl mit ca. 1332 MJ/t wird abgebaut durch ein Kokillenkühlen 10 mit einem Anteil von ca. 6%. Durch ein internes Maschinenkühlen 12 werden ca. 9% freigesetzt. Durch ein sekundäres Spraykühlen und einem Erwärmen von Kühlwasser 14 werden 9% freigesetzt. Durch ein sekundäres Spraykühlen und ein Verdampfen des Kühlwassers 16 werden 22% der Energie freigesetzt. Durch Strahlung 18 werden ca. 3% freigesetzt. Es verbleibt eine Enthalpie 20 eines Strangstückes mit einem Anteil von ca. 53% an der Gesamtenthalpie 9.
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3 zeigt einen herkömmlichen Aufbau von Kokillen 2. Eine Kokille 2 stellt beispielsweise einen rechteckigen Kanal aus Kupfer dar. Das Innere dieses Kanals wird beispielsweise mit Nickel beschichtet, um den Verschleiß gering zu halten. Das Äußere wird wassergekühlt ausgeführt. Die innere Oberflächentemperatur des Kupfers liegt in der Regel bei 390°C und die äußere Oberflächentemperatur bei ca. 35°C. Bezugszeichen 30 kennzeichnet ein Trägerrohr. Bezugszeichen 32 kennzeichnet eine herkömmliche Wasserkühlung. Bezugszeichen 34 kennzeichnet ein Kupferteil z. B eine Kupferschicht und Bezugszeichen 36 kennzeichnet z. B eine Nickelbeschichtung.
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4 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kokille 2 dar. Es ist vorgesehen ein oder mehrere Thermosyphons 44 in dem Kupferteil 34 der Kokille 2 einzubauen. Die Thermosyphons 44 können dann die anfallende Wärme zu einer anderen Stelle transportieren. Diese Thermosyphons 44 können entweder zusätzlich zu einer herkömmlichen Wasserkühlung arbeiten oder aber je nach Ausführung diese Wasserkühlung ganz ersetzen. Die wegtransportiere Wärme kann dann anderweitig zur Verfügung stehen. Diese kann entweder in dem Prozess an einer andere Stelle wieder verwendet werden oder in andere Form von Energie, z. B. elektrische Energie umgewandelt werden. Zusätzlich zu dieser Funktion ist es möglich durch Einzelsteuerung der Thermosyphons 44 oder durch geschickte geometrische Anordnung, die abgeführte Wärme räumlich zu steuern. Dadurch können Rissbildungen durch zu schnelles Abkühlen verhindert werden. Darüber hinaus ist es möglich die Thermosyphons 44 abhängig von Temperaturen, Kokillengeometrie, Metallschmelzezusammensetzungen und dergleichen zu steuern, um so optimale Bedingungen für den Strangguss zu erzeugen. Eine Steuerung der Funktionsweise eines Thermosyphons 44 kann entweder einmalig durch Änderung der Geometrie, des Arbeitsmediums, von Isolierschichten und dergleichen durchgeführt werden, oder durch Temperaturänderung der Kondensationsstelle, also dort, wo die Wärme wieder abgegeben wird, kontinuierlich erfolgen, indem man beispielsweise den Massenstrom des kühlenden Mediums verändert. Bezugszeichen 40 bezeichnet den Kreislauf des Wärmeträgers. Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Wärmetauscher. Bezugszeichen 44 kennzeichnet den Thermosyphon in der Kokille. Die verbleibenden Bezugszeichen entsprechen denen der 3. Anstelle eines Thermosyphons 44 kann ebenso eine Heat-Pipe beziehungsweise ein Wärmerohr verwendet werden. Zusätzlich kann das Kupferteil 34 eine Nickelbeschichtung 36 aufweisen. Diese Nickelbeschichtung 36 kann auf der Seite zur Metallschmelze 8 hin angeordnet sein. Bezugszeichen 30 bezeichnet ein Trägerrohr und Bezugszeichen 32 bezeichnet eine herkömmliche Wasserkühlung.
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5 stellt das Prinzip der Wirkungsweise eines Thermosyphons 44 dar. In einem geschlossenen Kreislauf verdampft ein Kühlmittel im Bereich der Kokille 2, bzw. der Wärmequelle in einer Verdampfereinheit 54, ein Dampf 50 wird durch ein Rohr des Thermosyphons oder der Heat-Pipe zu einer Wärmesenke oder einen Kondensator 48 geleitet, wo der Dampf 50 kondensiert, sodass eine Wärme des Dampfes 50 an einen Wärmetauscher für eine Weiterverwendung bereitgestellt sein kann. Das flüssige Kühlmittel 52 wird durch Schwerkraftwirkung oder einen Kapillareffekt wieder zum Bereich der Wärmequelle bzw. der Kokille 2 zurücktransportiert. Zwischen Verdampfereinheit 54 und Kondensator 48 wechselt die Phase des Arbeitsmediums. Eine Geometrie von Kühlschlitzen bzw. Kühlleitungen kann derart angepasst werden, dass die Temperatur eines herkömmlichen Primärkühlwassers angehoben werden kann, sodass am Verdampfer 54 für z. B. Wasser als Kühlmittel Temperaturen von ca. 200 bis 300°C vorliegen und eine Möglichkeit zur Wärmerückgewinnung bietet. Eine Reduktion einer Durchflussrate eines herkömmlichen Primärkühlwassers kann weiteres Einsparungspotenzial ermöglichen. Die im entstehenden Kühlmitteldampf 50 enthaltene Wärme kann mit Hilfe von einem Wärmetausche weitergeleitet werden und wird somit zur Wärmerückgewinnung nutzbar gemacht. Die Wärme kann durch Einsatz eines Batch-Verfahren zuerst zwischengespeichert und später wiederverwendet werden. Die Wärme kann kontinuierlich oder diskontinuierlich bereitgestellt sein. Wird die Wärme zunächst diskontinuierlich bereitgestellt, kann durch Einsatz eines sogenannten Batch- oder Chargen-Verfahrens die Wärme zuerst in einem Wärmespeicher zwischengespeichert und anschließend kontinuierlich weitergeleitet werden. Die Wärme kann z. B. mit Hilfe von einem thermoakustischen Generator oder Kompressor, einem thermokinetischen Kompressor, einem Stirling-Antrieb, einem organischen Rankine Kreislauf, oder anderen Verfahren genutzt werden.
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6 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kokille 2 in Form eines Maschinenkopfes einer Stranggussanlage. Vier Kühlelemente 33, die hier mit Kupferteilen 34, insbesondere Kupferplatten 35, erzeugt sind, begrenzen seitlich einen Gießspalt 55, der zwei Längsseiten 56 und zwei Schmalseiten 57 aufweist.
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7A zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hälfte einer erfindungsgemäßen Kokille 2. Die in 7A dargestellte Hälfte der erfindungsgemäßen Kokille 2 ist hier die hintere Hälfte der Kokille 2 in 6. 7A zeigt ein Kühlelement 33 mit einem als Kupferplatte 35 erzeugten Kupferteil 34, das bei einer vollständigen Kokille 2 an einer Längsseite 56 eines Gießspaltes 55 positioniert ist. Das Kupferteil 34 ist hier eine sich insbesondere flächig erstreckende Kupferplatte 35. Im Betrieb kommt diese Kupferplatte 35 in flächigen Kontakt mit einer Metallschmelze 8, z. B dem flüssigen Stahl. Die Kupferplatte 35 ist auf der dem Gießspalt 55 abgewandten Seite mittels einem stützenden in dieser 7A nicht sichtbaren Versteifungselement 58, das beispielsweise eine sogenannte Back-Up-Platte ist, mit einem Rahmen 2a der Kokille 2 verbunden. Auf der dem Gießspalt 55 abgewandten Seite der Kupferplatte 35 können Thermosyphons 44 oder Heat-Pipes als Wärmetransportelemente integriert sein.
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7B zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements 33. Das Kühlelement 33 weist ein Kupferteil 34 in Ausgestaltung einer Kupferplatte 35 und ein darauf angeordnetes Versteifungselement 58 in Ausgestaltung einer Versteifungsplatte 59 auf. Im Betrieb einer Kokille 2 kommt die Kupferplatte 35 in Kontakt mit einer Metallschmelze 8, insbesondere dem flüssigen Stahl. Die Kupferplatte 35 ist mittels der Versteifungsplatte 59, die ebenso als eine stützende Back-Up-Platte bezeichnet werden kann, mit einem Kokillenrahmen 2a verbindbar. Auf der Seite der Versteifungsplatte 59 sind Thermosyphons 44 oder Heat-Pipes als Wärmetransportelemente integriert. Bezugszeichen 60 bezeichnet Befestigungsöffnungen die hier als Schraublöcher 61 erzeugt sind. Mittels dieser kann die Kupferplatte 35 mit der Versteifungsplatte 59 verbunden und das Kühlelement 33 an den Kokillenrahmen 2a befestigt werden. Alternative Befestigungen sind ebenso möglich. Beispielsweise kann das Kühlelement 33 ebenso geklebt sein. Eine Länge eines Kühlelementes 33 kann beispielsweise 2 bis 4 m sein.
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8 zeigt eine Seitenansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements 33. Die der Metallschmelze 8 zugewandten Seite des Kühlelements 33 ist die Oberfläche 34 eine Platte 35, die z. B. als Kupferplatte ausgeführt sein kann. Auf der der Metallschmelze 8 abgewandten Seite der Platte 35 ist ein angepasstes Versteifungselement 58 in Form von z. B. zweier fest verbundener Versteifungsplatten 59 angebracht. Die Versteifungsplatten 59 sind jeweils mit Schrauben 62 fixiert. Innerhalb des Versteifungselementes 58 sind Thermosyphons 44 oder Heatpipes integriert. Die Thermosyphons 44 sind insbesondere mit einem Winkel zur Horizontalen positioniert. Der Winkel kann insbesondere zwischen 10° und 80° sein. Auf der dem Kupferteil 34 abgewandten Seite des Versteifungselements 58 ist ein Kühlmittelkühlen oder eine Dampferzeugung 63 lokalisiert. Als Kühlmittel wird insbesondere Wasser verwendet. Das Kühlelement 33 ist in einer Sandwichbauweise ausgebildet.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nutzung von Abwärme einer Metallschmelze in einer Stranggussanlage, mit einem ersten Schritt S1 eines Bereitstellens der Metallschmelze in einem Verteiler, einem zweiten Schritt S2 eines Leitens der Metallschmelze von dem Verteiler in die Kokille, so dass die Metallschmelze in eine Strangform gegossen wird. Mit einem dritten Schritt S3 erfolgt ein Kühlen der Metallschmelze mittels mindestens eines in einer Wand der Kokille integrierten Bereichs einer Energieaufnahme eines Kühlmittels mindestens eines Thermosyphons oder einer Heat-Pipe.
