DE3102638A1

DE3102638A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufrechterhalten der temperatur von metallplatten waehrend des transportes und behandlungspausen

Info

Publication number: DE3102638A1
Application number: DE19813102638
Authority: DE
Inventors: Isamu Kobe Hyogo Hosono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1981-11-26
Also published as: SE8100575L; FR2474670A1

Description

; _:
HOFJFMAiJlV · EiXi-E- Oc PARTNER 3102638

PAT E N TAN WALT E DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1970) . DIPL.-I N G. W.EIHE · OR. RER. NAT. K. HOFFMAN N . D I PL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FUCHSLE ■ OR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MO NCH EN Bl . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29419 (PATH E)

34481 p/hl

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,
Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur von Metallplatten während des Transportes und Behandlungspausen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Eisen- oder Nichteisen-Metallstücken, wie beispielsweise Stahlblöcke, Stahlplatten, Stahlbrammen oder dgl., um deren Gießtemperatur während des Transportes und während der Bchandlungspausen aufrechtzuerhalten.

Bei der Herstellung von Eisen- und Stahlprodukten, beispielsweise von stranggegossenen Brammen werden diese mit einer mittleren Temperatur von mehr als 1000⁰C unmittelbar nach dem Gießen abgegeben. Die Temperatur der heißen Metallbramir.en fällt infolge der Wärmeabgabe rapide, bevor sie zur nächsten Behandlungsstation transportiert werden können. Dadurch ist ein Wiedererwärmen dieser Teile in einem Ofen notwendig, bevor die Weiterbehandlung in einem Walzwerk oder dgl. erfolgt. Die zur Wiedererwärmung der abgekühlten Metallbrammen erforderliche Energie beträgt im allgemeinen 200.000 bis 300.000 kcal/t.

130048/0629

Wenn dementsprechend die Temperatur der Brammen wirksam zwischen den einzelnen Behandlungen auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten werden könnte, wäre es möglich, vor dem Walzen den Wiedererwärmungsschritt vollständig zu eliminieren. Dadurch ergäbe sich eine Energieersparnis in einem Umfang bis nahezu 200.000 kcal/t oder mehr.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die von den Metallstücken abgegebene Wärme zu reduzieren und zu kompensieren/ während sie die weitere Behandlung abwarten oder zum nächsten Behandlungsort für die Herstellung von Eisen- und Stahlprodukten transportieren. Dabei soll die für eine Wiedererwärmung notwendige Energie eingespart werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß die Metallstücke in einem isolierenden Gehäuse untergebracht werden, daß das Gehäuse von einer Spule umwickelt wird und daß der Spule ein Wechselstrom zugeführt wird/ um in den Metallstücken in der Nähe ihrer relativ kühlen Oberflächenbereiche lokal Induktionswärme zu erzeugen. Die Stromzufuhreinrichtung kann auf einem mobilen Trägerbett installiert sein, auf dem die Metallstücke gestapelt werden können. Auf diesem Trägerbett befindet sich vorzugsweise auch das thermisch isolierende Gehäuse, um dadurch die Temperatur der Metallstücke während des Transports aufrechtzuerhalten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von in Schichten gestapel ten, unbedeckten Metallplatten und

Fig. 2 eine ähnliche perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt.

130048/0629

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 werden üblicherweise durch Stranggießen hergestellte erwärmte Metallplatten oder Brammen 1 in Schichten übereinander gestapelt während einer Wartezeit oder Interimsverzögerungsperiode,bevor die Metallplatten in den nächsten Herstellungs- bzw. Bearbeitungsprozeß eingeführt werden. Wenn die angesammelten Metallplatten

1 einfach in der offenen Luft sich selbst überlassen werden, fällt ihre Temperatur infolge der normalen Wärmeabgabe über die Oberfläche der Platten in einem Umfang von ungefähr 20 W/cm² des Oberflächenbereiches, wenn die Temperatur der Platten mehr als 1000⁰C beträgt.

Wenn die Platten in thermisch isolierendes Material eingehüllt werden, beispielsweise in Keramik-Faser-Tafeln mit einer Dicke von ungefähr 10 cm, wird die Wärmeabgabe auf ungefähr 2 W/cm² des Oberflächenbereiches reduziert. Angenommen, die Höhe der gestapelten Metallplatten beträgt 2 m, die Breite 2 m und die Länge 7 m (beispielsweise), beträgt der Gesamtverlust durch Wärmeabgabe entsprechend der nachfolgenden Gleichung:

2 (W/cm²) χ 640.000 (cm²) = 1280 (kW) ... (1)

Wenn daher die abgedeckten Platten in diesem Zustand für

2 h verbleiben, so gehen 2560 kWh an elektrischer Energie oder ungefähr 2.200.000 kcal verloren. Da die Metallplatten sich vom Umfang nach innen abkühlen, wird die Temperatur der oberen und unteren Platten geringer sein als die der dazwischenliegenden Platten. Die Temperatur der Platte mit dem größten Wärmeverlust fällt auf ungefähr 500⁰C.

Wenn die Platten in einem Ofen zur Vorbereitung des nächsten Behandlungsvorganges wiedererwärmt werden, wird eine große Menge an Energie, zumindest 200.000 kcal/t erforderlich, weil die Platten oder Plattenabschnitte mit der' niedrigsten Temperatur ebenso auf einer Temperatur von über 1000⁰C wiedererwärmt werden müssen.

130048/0629

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, gemäß der ein Stapel von Metallplatten 1 innerhalb eines thermisch isolierenden Gehäuses 2 eingeschlossen wird, welches Gehäuse aus feuerfestem, faserigem Material besteht, wie beispielsweise einer Keramik-Faser-Tafel. Das Gehäuse 2 und die Platten 1 sind von einer Heizschlange 3 umgeben, deren Mittelachse in Übereinstimmung mit der Stapelrichtung der Tafeln ausgerichtet ist. Der Heizschlange wird von einer Wechselstromquelle 4 ein Wechselstrom zugeführt. Ein Kondensator 5 ist quer über die Stromquelle auf übliche Weise angeschlossen, um eine Leistungsfaktorkompensation bzw. eine Phasenverschiebung vorzunehmen. Die Energiequelle und der Kondensator können auf einem mit Rädern versehenen Tragbett 7 befestigt sein, welches so konstruiert ist, daß es das Gewicht des Plattenstapels trägt, dadurch wird die notwendige Behandlungstemperatur auf geeignete Weise während des Transports zum nächsten Behandlungsort, beispielsweise zu einem Walzwerk, aufrechterhalten. Bei einer solchen Anordnung kann der Boden oder die Bodenwand des Gehäuses 2 getrennt auf dem Tragbett installiert werden. Die Platten können nach dem Gießen unmittelbar darauf abgesetzt werden.

Mit solch einer Anordnung wird in den Platten eine Wechselspannung induziert, welche einen Strom 6 erzeugt. Dementsprechend werden die Platten durch den Joule-Effekt erwärmt, so daß eine Kompensation des Energieverlustes infolge Wärmeabgabe möglich ist.

Die wirksame Tiefe der Stromeindringung von der flachen Oberfläche einer solchen Platte wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

λ s 5040 ßf (cm), (2)

130048/0629

V; f" : : ;;; 310263s

wobei λ die wirksame Tiefe der Stromeindringung bzw. -durchdringung von der Oberfläche der Platte (cm) ist, ρ der elektrische spezifische Widerstand (Scm) ist, μ die wirksame magnetische Permeabilität ist und f die Frequenz der Energiequelle (HZ) ist.

Aus der Gleichung (2) wird deutlich, daß es möglich ist, ein gewünschtes Temperaturmuster zu erhalten, welches den Wärmeverlust der Platten infolge der Wärmeabgabe von den Oberflächen derselben dadurch kompensiert, daß auf geeignete Weise die Frequenz der Energiequelle 4 ausgewählt wird. Auf eine andere Weise kann durch Bestimmung des Temperaturverteilungsmusters innerhalb des Plattenstapels während des Abkühlens durch Wärmeabgabe, wie durch Infrarottechniken, die Energiequellenfrequenz auf geeignete Weise gewählt werden, um eine gewünschte Tiefe der Stromeindringung oder Induktionserwärmung vorzusehen, um die notwendige Behandlungstemperatur aufrechtzuerhalten oder wieder einzustellen und um einen gleichmäßigen thermischen Gradienten vorzusehen, wodurch präzise das Abkühlen durch Wärmeabgabe ohne jeden Energieverlust kompensiert werden kann.

Beispielsweise angenommen, daß die Periode zur Aufbewahrung der Platten im isolierenden Gehäuse 2 zwei Stunden beträgt und der Wirkungsgrad der Induktionsheizungseinheit 50 % beträgt, beträgt die erforderliche Gesamtenergie zur Aufrechterhaltung der Temperatur der Platten über 1000⁰C 4.400.000 kcal. Wenn dementsprechend das Gesamtgewicht der gestapelten Platten 200 t beträgt, beträgt die erforderliche Gesamtenergie pro Tonne 22.000 kcal. Die Erfindung macht es daher möglich, zumindest ungefähr 180.000 kcal/t im Vergleich mit dem bekannten Wiedererwärmungsverfahren einzusparen.

130048/0629

Claims

· EITLE & PARTNER 0 1 η 9 R ^ Ö

PAT15 N TAN WÄLTK * I U Z 0 3 0

DR. ING. E. HOFFMANN (193C-197«) . Dl PL-IN G. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HO FFMAN N . DI PL.· IN G. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FUCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 ■ D-8000 MO NCH EN 81 . TELE FON (089) 911087 . TELEX 05-29419 (PATH E)

34481 p/hl

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,
Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur von Metallplatten während des Transportes und Behandlungspausen

Patentansprüche

f1 .J Verfahren zum Aufrechterhalten der Temperatur von heißen Metallplatten auf einem gewünschten Niveau während Behandlungspausen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Stapeln der Platten (1) übereinander,

b) Umgeben des Stapels von Platten (1) durch ein thermisch isolierendes Gehäuse (2) ,

c) Umwickeln des Gehäuses (2) mit einer Wärme-Induktionsspule (3) und

d) Versorgen der Spule (3) mit einem Wechselstrom zum Induzieren einer* Wechselstromes in den Platten (1),

1 30048/0629

wodurch die Platten (1) induktiv erwärmt werden, um jeglichen Wärmeverlust zu kompensieren und dadurch die Platten auf einer gewünschten Behandlungstemperatur zu halten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Platten (1) als ebene Platten ausgebildet und in Schichten gestapelt werden und daß die Spule (3) so um den Stapel gewickelt wird, daß die Mittelachse der Spule senkrecht zur Plattenebene liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des zugeführten Wechselstromes ausgewählt wird, um eine gewünschte Eindringtiefe des induzierten Stromes vorzusehen, und um dadurch den Stapel nur notwendigerweise in der Nähe der kühleren Außenflächen zu erwärmen und gerade jeglichen Wärmeverlust zu vermeiden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die thermisch isolierten gestapelten Platten und die Vorrichtung zum Zuführen des Wechselstromes auf einem mobilen Tragbett (7) montiert sind.
5. Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Temperatur von heissen Metallplatten auf einem gewünschten Niveau während des Transports und während der Behandlungspausen, gekennzeichnet durch

a) einen das Gewicht des Stapels einer Vielzahl von Metallplatten (1) tragenden mobilen Träger (7),

b) eine auf dem Träger (7) montierte Einrichtung (4) zum Zuführen des Wechselstromes,

c) ein thermisch isolierendes Gehäuse (2), welches dicht einen Stapel von auf dem Träger (7) abgesetzten Plat-

130048/0629

ten (1) umgibt und

d) eine um das Gehäuse (2) gewickelte und mit der Strom versorgung verbundene Wärme-Induktionsspule.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (7) ein mit Rädern versehenes Stützbett ist, daß die Stromversorgungseinrichtung (4) einen Wechselstromgenerator und einen den Leistungsfaktor kompensierenden Kondensator (5) umfaßt, welcher parallel zum Generator geschaltet ist, daß die Platten ebenflächig und in Schichten gestapelt sind und daß die Spule (3) so um das Gehäuse (2) gewickelt ist, daß deren Mittelachse senkrecht zur Ebene der Schichten liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (2) eine auf dem Bett (7) angebrachte getrennte Bodenwand aufweist und daß der Generator ein Generator mit veränderlicher Frequenz ist.

130048/0629