EP2403667A1 - Verfahren und anlage zur herstellung und/oder zur verarbeitung einer bramme bzw. eines bandes aus metalischem werkstoff - Google Patents

Verfahren und anlage zur herstellung und/oder zur verarbeitung einer bramme bzw. eines bandes aus metalischem werkstoff

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Publication number
EP2403667A1
EP2403667A1 EP10706550A EP10706550A EP2403667A1 EP 2403667 A1 EP2403667 A1 EP 2403667A1 EP 10706550 A EP10706550 A EP 10706550A EP 10706550 A EP10706550 A EP 10706550A EP 2403667 A1 EP2403667 A1 EP 2403667A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slab
air
furnace
heat exchanger
heated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10706550A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Bender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Siemag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Siemag AG filed Critical SMS Siemag AG
Publication of EP2403667A1 publication Critical patent/EP2403667A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat

Definitions

  • the invention relates to a method for producing and / or processing a slab of metallic material, in particular a steel slab, wherein the slab is transported in hot condition by a continuous casting in a slab store, wherein the cooled slab is introduced from the slab stock in an oven, in which it is heated, and wherein the heated slab is transported by the furnace in a hot strip mill and rolled there.
  • the invention also relates to a method for producing and / or processing a slab or a strip of metallic material, in particular a steel slab or a steel strip, wherein the slab is introduced into an oven in which it is heated, wherein the heated slab transported from the oven in a hot strip mill and rolled there and wound into a coil.
  • the invention relates to a plant for the production and / or processing of a slab or a strip of metallic material.
  • WO 2008/075870 A1 also discloses in the field of steel production the removal of waste heat arising in the production of liquid iron by reduction in a fluidized-bed reactor for high-pressure steam generation, through which, for example, a steam turbine is then operated to generate electricity.
  • EP 0 027 787 B1 describes a plant for obtaining the sensible heat of slabs cast in the continuous casting process in a cooling chamber by means of air, which is brought into direct contact with the slab surfaces by means of a blower. The air heated in this way then serves as heating medium outside the cooling chamber, in particular for a circulating medium guided in a thermodynamic cycle.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a method of the type mentioned above and a system with which it is possible to use the energy inherent in the slab or the coil also advantageous, but this is not extensive and complex to require device technical equipment.
  • the solution to this problem is according to the method characterized in that the slab in a arranged between the continuous casting plant and the slab bearing heat is removed by an air flow, the air flow is thereby heated and wherein the heated air flow to a furnace, in particular to the for the heating of the slab provided furnace, passed and fed here as furnace air.
  • the slab is preferably introduced at a temperature between 800 0 C and 1000 0 C in the heat exchanger and cooled in this to a temperature between 200 0 C and 400 0 C before the slab leaves the heat exchanger.
  • the still warm coil in a arranged behind the hot strip mill heat exchanger is removed by an air flow, the air flow is thereby heated and wherein the heated air flow to a furnace, in particular to the for the heating of the slab or the belt provided furnace, passed and fed here as furnace air.
  • the coil is preferably introduced at a temperature between 450 0 C and 550 0 C in the heat exchanger and cooled in this to a temperature between 150 0 C and 250 0 C before the coil leaves the heat exchanger.
  • the air flow supplied to the furnace is preferably dimensioned such that a complete (stoichiometric) combustion of a fuel added to the air, in particular gas, can take place in the furnace.
  • the air Before the supply of air flow into the oven, the air can be further heated by means of a second heat exchanger through the exhaust air from the oven to further increase energy efficiency.
  • the plant for the production or processing of a slab of metallic material comprises a continuous casting plant and downstream in the conveying direction slab storage for the cooled slab and a furnace for heating the slab and a downstream of the furnace hot strip mill.
  • a heat exchanger is arranged, which is designed to remove heat from the slab, wherein the heat exchanger and a furnace, in particular provided for the heating of the slab furnace, via an air conveyor, in particular on an air line, are connected to each other for a preheated air flow from the heat exchanger into the furnace.
  • a furnace for heating the slab and a hot strip mill connected downstream of the kiln with means for winding the rolled strip into a coil wherein the invention provides that in the conveying direction behind the hot strip mill, a heat exchanger is arranged, which is designed to remove heat from the coil, wherein the heat exchanger and a furnace, in particular provided for the heating of the slab furnace, via an air conveying device, in particular via an air line, for a preheated air flow from the heat exchanger are connected to each other in the oven.
  • a furnace here is generally a device for heating the metal to be processed in a metallurgical plant to understand; but this term also includes heating facilities for other substances that are needed in metallurgical equipment, such. B. a pickling liquid. Furthermore, this term also includes heating elements with which special facilities of a metallurgical plant can be heated, z. B. a burner heated Kokillenauf stiirmstand or a burner-heated Verteilerrinnenwarmstand. In all cases, the material, the auxiliary or working substance or the device is heated with a hot gas stream heated in the heat exchanger.
  • At least one fan for conveying heated air is preferably arranged in the air conveying device, in particular in the air line.
  • at least one air filter can be arranged in the air conveying device, in particular in the air line. The air filter prevents particles from being dragged to the burners. The fan delivers as much air into the furnace as is needed there for complete combustion of the gas (stoichiometric mixture).
  • slabs or coils are thus used as an energy source to make the furnace operation for heating slabs more economical.
  • the slabs are usually available with a temperature of about 900 0 C for thermal use; in coils, it is usually about 500 0 C. It is done neither for the slabs nor for the coils when using the invention, an unused cooling to ambient temperature. Accordingly, energy losses are avoided here.
  • the slabs Before the hot strip mill, the slabs must be heated to temperatures of about 1050 0 C to 1100 0 C, which is possible by using the invention by a significantly lower use of primary energy. As primary energy gas is often used, which is no longer required in the present measure when using the invention. It is advantageous if provided in addition is that not usable waste heat from the oven is used, for. B. in that steam is generated by means of which is generated in a steam turbine electrical energy.
  • the invention further relates to a device for heating a medium, in particular air, by utilizing the heat of slabs or coils of metallic material, in particular of steel slabs or Stahlbandcoils.
  • an efficient heat exchanger is required. This must remove the heat from the slabs or coils and release them to a medium, usually air. The heated medium may then be further utilized as shown by the above prior art methods and apparatus.
  • the invention is therefore based on the further object of proposing a device for heating a medium, in particular air, by utilizing the heat of slabs or coils of metallic material, in particular steel slabs or steel strip coils, with which a particularly efficient heat exchange between slabs or slabs Coils and the medium is possible. This should make it possible to optimally use the heat energy contained in the hot slabs or coils.
  • the solution of this further object is characterized in that the device comprises:
  • At least one fresh media line in particular fresh air line, which leads from the outside, in particular from the environment, into the housing,
  • At least one media line in particular air line, can be transported through the heated medium from the housing and
  • a lifting means is arranged in the region of the inlet, with which a slab or a coil can be raised or lowered to the level of an air duct or of the inlet.
  • a lifting means may be arranged with which a slab or a coil can be raised or lowered to the level of an air duct or the outlet.
  • the lifting means are also preferably designed so that it is possible with them to translate a slab or a coil (in the inlet area) in a horizontal direction into a media channel or to take it out (or in the outlet area) from a media channel.
  • At least one fan can be arranged in the interior of the housing, with which an air flow can be generated in the housing.
  • the inlet and the outlet may be connected to the interior of the housing via a respective lock.
  • the air ducts preferably extend from the region of the inlet to the region of the outlet, as seen in plan view of the device.
  • the air ducts are preferably horizontal. But it is also possible according to a specific embodiment of the invention that the air ducts in the direction of outlet sloping at an acute angle to the horizontal.
  • the superposed air ducts are preferably separated from each other by air baffles.
  • the air ducts may comprise rails or rollers adapted for moving pallets on which the slabs or coils can be received.
  • So slabs or coils are also used as an energy source to accomplish a heating of a medium, for example, the operation of a furnace for heating slabs can be made more economical.
  • the hot slabs are usually available with a temperature of about 900 0 C for thermal use; For coils, it is usually about 500 0 C. It takes place for the slabs or for the coils when using the proposed heat exchanger so use the heat energy of the slabs or coils up to a much lower temperature level (about 200 to 300 0 C. ). Accordingly, energy losses are avoided here.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a plant for processing slabs into a strip with schematically illustrated plant components, wherein the treatment of slab and strip is sketched from a continuous casting to behind a hot rolling mill,
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a plant for processing slabs into a strip, wherein the treatment of slabs and strip from a slab furnace to behind a hot rolling mill is outlined;
  • FIG. 4 is a schematic front view of a heat exchanger for energy production and removal from slabs
  • FIG. 5 is a schematic front view of the heat exchanger according to FIG. 4, with some mechanical engineering details shown here; FIG.
  • FIG. 6 is a schematic front view of a heat exchanger for energy production and removal from coils
  • FIG. 7 shows a schematic front view of the heat exchanger according to FIG. 6, wherein here a few mechanical engineering details are shown, FIG.
  • FIG. 8 is a schematic front view of a heat exchanger for energy recovery and removal of steel strip coils
  • FIG. 9 shows a schematic front view of the heat exchanger according to FIG. 8, wherein here a few machine construction details are shown
  • FIG. 10 is a schematic front view of a heat exchanger analogous to the embodiment of FIG. 9 in an alternative embodiment, FIG.
  • FIG. 11 is a schematic front view of a heat exchanger for energy recovery and removal from slabs and
  • Fig. 12 shows a schematic front view of the heat exchanger according to Fig. 1 1, wherein here are some mechanical engineering details shown.
  • a plant for processing slabs is outlined to a tape.
  • a continuous casting machine 1 is indicated only schematically. It makes a slab from liquid metal in a known manner. The slabs are stored in a slab store 2 until they are processed into a strip. For transport a slab feed roller 10 is present. Until further processing, the slabs are stored in the slab bearing 2 in a cold state. After discharge from the continuous casting plant 1, the slabs still have a temperature in the range of approximately 1,000 ° C. The aim is not to release this high temperature to the environment in vain, but to use it for the production process of the strip.
  • the slab is first transported into an oven 3 and heated in this. Subsequently, the heated slab is conveyed to a hot strip mill 4 and rolled here. To transport the slab in the oven, this is designed for example as Hubbalkenofen or blast furnace.
  • the rolled strip is unwound to the coil and conveyed away via a Coilabtransport 11.
  • a heat exchanger 5 is provided (thermal Slab store), in which the slabs are retracted and in which they give off some of their heat, in which case this heat is discharged in the form of heated air in the furnace 3.
  • the heat exchanger 5 is connected via an air conveyor 7 (air line) to the furnace 3.
  • a fan 8 is arranged in the air conveyor 7.
  • an air filter 9 is arranged in the air conveyor 7, which serves to filter out particles, so that they are not dragged to the burners in the oven.
  • ambient air is preheated so that it reaches in a preferred embodiment of the invention with about 310 0 C in the range of the furnace 3.
  • a second heat exchanger 6 is present.
  • heat is removed, with the already preheated according to a preferred embodiment of the invention to about 310 0 C air to about 640 0 C further heated.
  • the exhaust gas is discharged after the heat exchange through a chimney 12.
  • Waste heat of the furnace 3 can also be used further, z. B. to generate steam and operate a steam turbine 13.
  • Fig. 2 is a plant for processing slabs to see a band.
  • the slabs are conveyed here via a slab feed roller 10 to an oven 3, in which they are heated to be subsequently rolled in a hot strip mill 4 into a strip, which is subsequently suspended into a coil. pelt.
  • the coil leaves the hot strip mill 4 at a temperature of approx. 500 ° C. This heat energy is not released into the environment unused, but used as follows:
  • the still hot coils reach behind the hot strip mill 4 in a heat exchanger 5 '(thermal coil bearings) in which they give their heat to a supply air.
  • the heated air flow is via an air line 7 to a heating device, for. B. to the furnace 3, passed and introduced into this.
  • the air flow reaches the area of the furnace at a temperature of about 170 ° C.
  • the flow of air can be regulated by a fan 8; can also be provided again an air filter. 9
  • a second heat exchanger 6 is provided, through which - just as in the solution described above according to FIG. 1 - the air is further heated by the kiln exhaust gases, namely to one temperature of about 580 0 C. the furnace exhaust gas reaches this second heat exchanger at a temperature of about 980 ° C. After the heat exchange in the second heat exchanger 6, the flue gas leaves the system through a chimney 12. It is also provided that in turn a steam turbine 13 is operated with residual energy from the oven.
  • the coil Due to the heat exchange in the heat exchanger 5, the coil was cooled to a temperature of about 200 0 C. It is transported by a coil removal 11.
  • the logistics of such a heat exchanger 5 ' is outlined in FIG. From the hot rolling mill 4, the coil reaches a coil task 14; Here, the coil is placed on a pallet, which ensures that the coil is not damaged in its further transport. On the pallet, the coil is then placed on a coil transport path 15 in the heat exchanger 5 '. In the heat exchanger 5 'move the coils - as will be seen in more detail later - in Arrow direction to be removed after cooling on the coil transport path 16 from the heat exchanger 5 '.
  • the coil is removed from its pallet.
  • the pallet is moved back to the Coilaufgabe 14 via a pallet return conveyor 18.
  • the pallets are therefore used in revolving operation.
  • the coils are thus removed from the reel and placed in the region of the heat exchanger 5 'on pallets to protect the coils. Behind the heat exchanger, in turn, a reloading of the coils takes place on a Coilabtransport.
  • the pallets can be provided with runners or wheels.
  • a heat exchanger 5 for slabs is sketched in a preferred embodiment of the invention in Figures 4 and 5.
  • the hot slabs are retracted into the heat exchanger 5, at a slab outlet 21 the cooled slabs leave the heat exchanger.
  • the slabs are provided with the reference numeral 22 here.
  • Fresh air is supplied to the heat exchanger 5 via the fresh air line 24; the discharge of heated air takes place via the air line 7.
  • the slabs 22 to be deprived of heat are stacked on several levels (the vertical direction is indicated by V). Further, the slabs 22 in the figures are gradually moved from left to right.
  • an air flow is generated by means of fans 23 to a high heat transfer from the slabs 22 to the air in Ensure heat exchanger 5, ie the fans increase the heat transfer by forced convection.
  • the fans 23 an air velocity in the heat exchanger up to 10 m / s is generated.
  • For the heat exchange can thus be an inlay time of the slabs 22 of, for example, 5 hours.
  • Each floor - four of which are provided in accordance with Figures 4 and 5 - forms its own air duct with baffles 25.
  • the baffles can absorb radiant heat of the slabs 22 and deliver it to the circulating air.
  • the slabs are raised by a lift 26 in the left area of the heat exchanger 5 to a free storage space of a floor and inserted into the limited by two air baffles 25 air duct. The further transport from left to right takes place gradually. For this purpose, in the right-hand area of the heat exchanger 5, slabs 22 cooled by an elevator 27 are removed and transported to the slab outlet 21.
  • both the fresh air line 24 and the air line 7 are provided with throttle valves.
  • the housing 28 of the heat exchanger 5 is well insulated to have little energy loss.
  • the size of the heat exchanger 5 causes corresponding costs can by the intensity of the air circulation and the number of slabs 22 in the heat exchanger 5 and thus by the same size optimization with regard to the lowest possible investment and operating costs can be achieved.
  • a heat exchanger 5 'for coils 31 is outlined in a preferred embodiment of the invention in Figures 6 and 7.
  • the warm coils are retracted into the heat exchanger 5 ', at a coil outlet 30 the cooled coils 31 leave the heat exchanger.
  • the cooled coils 31 leave the heat exchanger.
  • not shown locks are again provided.
  • Fresh air is supplied to the heat exchanger 5 'via the fresh air line 24; the discharge of heated air takes place via the air line 7.
  • the coils 31 to be deprived of heat are again arranged one above the other in several levels. Further, the coils 31 are gradually moved from left to right. In the equipped with coils 31 heat exchanger, an air flow is generated by means of the fans 23 to ensure a high heat transfer from the coils 31 to the air in the heat exchanger 5 '.
  • the baffles can absorb radiant heat of the coils 31 and deliver them to the circulating air.
  • the coils 31 are raised by the elevator 26 in the left region of the heat exchanger 5 'to a free storage space of a floor and inserted into the limited by two air baffles 25 air duct. The further transport from left to right takes place gradually. For this purpose, 27 cooled coils 31 are removed in the right area of the heat exchanger 5 'from the elevator and spent to the coil outlet 30.
  • the proposed concept is applicable to all hot roads, in particular flat steel, section steel and tubes.
  • the following data apply to the use of the invention in slabs:
  • an annual output of, for example, 5 million tons of steel is produced.
  • the energy of the slabs is used, whereby these are cooled from about 900 0 C to 300 0 C. This corresponds to a heat quantity of approx. 420 million kWh.
  • the following data apply to the use of the invention in coils:
  • FIGS. 8 and 9 show a device 101 in the form of a heat exchanger.
  • the heat exchanger 101 is provided for coils 102.
  • the heat exchanger 101 has a heat-insulated housing 103.
  • At an inlet 104 for coils 102 the warm coils are retracted into the heat exchanger 101, at an outlet 105 for coils leave the cooled coils 102, the heat exchanger 101.
  • Fresh air is supplied to the heat exchanger 101 via the fresh air line 106; the discharge of heated air via the air line 107th
  • the coils 102 to be deprived of heat are stacked on several levels. Further, the coils 102 are gradually moved from left to right.
  • an air flow 116 is generated by means of two fans 114 and 115 in order to ensure a high heat transfer from the coils 102 to the air in the heat exchanger 101. Ie. the fans 114, 115 increase the heat transfer by forced convection. With the fans 114, 115, an air velocity in the heat exchanger 1 is generated up to 10 m / s. For the heat exchange, this can result in an insertion time of the coils 102 of, for example, 8 hours.
  • Each floor - four of which can be seen in FIGS. 8 and 9 - forms its own air duct 108, 109, 110 and 111, respectively.
  • the air ducts 108, 109, 110, 111 are bounded by air baffles 117.
  • the baffles 117 may absorb radiant heat of the coils 102 and deliver to the circulating air.
  • the coils 102 are lifted by a lifting means (elevator) 112 in the left area of the heat exchanger 101 to a free storage space of a floor and inserted into the air duct 108, 109, 110, 111 delimited by two air baffles 117. The further transport from left to right takes place gradually.
  • cooled coils 102 are removed from a lifting means (elevator) 113 in the right-hand region of the heat exchanger 101 and are taken to the outlet 105.
  • the air In the first (left) circulation zone, the air then heats up more than in the middle or right zone.
  • the transport of the coils 102 from left to right in Fig. 8 or 9 takes place on rails or rollers 118 (see Fig. 9), on which pallets 119 can be moved, on which the coils are taken for the sake of their protection.
  • FIG. 10 an alternative to Fig. 9 embodiment of the heat exchanger 101 is outlined.
  • the difference to the solution according to FIG. 9 consists essentially in the fact that here the rails or rollers 118 or air ducts 108, 109, 110, 111 (shown here is yet another air duct) are not horizontal, but at an angle a to the horizontal run (the angle is about 15 °).
  • the individual pallets 119 may optionally continue to slide without separate drive means in the direction of the outlet 105, if at the end of the air duct from the elevator 113, a pallet is removed with a largely cooled coils.
  • a heat exchanger 101 for slabs 102 is sketched in FIGS. 11 and 12.
  • the hot slabs 102 are retracted into the heat exchanger 101, at the outlet 105 the cooled slabs 102 leave the heat exchanger 101.
  • sluices (not shown) are provided in the region of the inlet 104 and the outlet 105.
  • the slabs 102 to be deprived of heat are again stacked on several levels (the vertical direction is indicated by V). Further, the slabs 102 in Figs. 11 and 12 gradually turn to the left proceed to the right.
  • the air flow 116 is generated by means of the fans 114 and 115 in order to ensure a high heat transfer from the slabs 102 to the air in the heat exchanger 101.
  • Each floor - four of which are provided in accordance with FIGS. 11 and 12 - forms its own air duct 108, 109, 110, 111 with air baffles 117.
  • the slabs 102 are in turn lifted by the elevator 112 in the left area of the heat exchanger 101 to a free storage space of a floor and inserted into the air duct 108, 109, 110, 111 delimited by two air baffles 117. The further transport from left to right takes place gradually.
  • slabs 102 cooled by the elevator 113 are removed in the right-hand region of the heat exchanger 101 and brought to the outlet 105.
  • both the fresh air line 106 and the air line 107 are provided with throttle valves.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme, wobei die Bramme in heißem Zustand von einer Stranggießanlage (1) in ein Brammenlager (2) transportiert wird, wobei die abgekühlte Bramme aus dem Brammenlager in einen Ofen (3) eingebracht wird, in dem sie erhitzt wird, und wobei die erhitzte Bramme vom Ofen (3) in eine Warmbandstraße (4) transportiert und dort gewalzt wird. Um das Verfahren mit einem verbesserten Energiehaushalt betreiben zu können, sieht die Erfindung vor, dass der Bramme in einem zwischen der Stranggießanlage (1) und dem Brammenlager (2) angeordneten Wärmetauscher (5) Wärme durch einen Luftstrom entzogen wird, wobei der Luftstrom dadurch erwärmt wird und wobei der erwärmte Luftstrom zum Ofen (3) geleitet und hier als Ofenluft dem Ofen (3) zugeführt wird. Dasselbe Prinzip kann auch bei zu einem Coil gewickelten Bändern genutzt werden. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff.

Description

Verfahren und Anlage zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme, wobei die Bramme in heißem Zustand von einer Stranggießanlage in ein Brammenlager transportiert wird, wobei die abgekühlte Bramme aus dem Brammenlager in einen Ofen eingebracht wird, in dem sie erhitzt wird, und wobei die erhitzte Bramme vom Ofen in eine Warmbandstraße transportiert und dort gewalzt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme bzw. eines Stahlbandes, wobei die Bramme in einen Ofen eingebracht wird, in dem sie erhitzt wird, wobei die erhitzte Bramme vom Ofen in eine Warmbandstraße transportiert und dort gewalzt und zu einem Coil aufgehaspelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff.
Bei der Abkühlung von flüssigem Stahl von ca. 1.570 0C auf eine mittlere Temperatur von ca. 1.200 0C beim Auslauf aus einer Stranggießanlage werden dem Stahl ca. 145 kWh/t Wärmeenergie entzogen. Diese Wärme geht zumeist ungenutzt an die Umgebung (Luft und Kühlwasser) verloren. In Warmbandanlagen wird nach dem Gießen die Restwärme der Brammen bisher so genutzt, dass die Brammen entweder direkt gewalzt oder warm bzw. heiß in den Ofen eingesetzt werden. Hierdurch lässt sich viel Heizenergie sparen. Voraussetzung für den Heiß- oder Direkteinsatz sind die örtliche Nähe von Stranggussanlage und Brammenofen. Dies ist bei älteren Anlagen jedoch nicht immer gegeben. Aus Gründen der Logistik, Oberflächenprüfung, Walzprogrammplanung etc. wird nur ein Teil der Produktion direkt bzw. heiß weiterverarbeitet. Entsprechend kühlen deshalb normalerweise die Brammen nach dem Gießen in einer mit Luft durchströmten Halle ab und werden vor ihrem Weitertransport aufgestapelt. Gleiches gilt für die in den Coils nach dem Wickeln vorhandene Restwärme, die oftmals im Coillager an der Luft abkühlen.
Die Restwärmenutzung durch die Umwandlung von Wärme in elektrische Energie oder Nutzung der Prozesswärme wird in Industriezweigen wie Metall-, Zement- oder Glasindustrie, die sehr energieintensiv sind, zunehmend durchgeführt. Auch im 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 betrieben wird.
Aus der DE 26 22 722 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 genutzt.
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.
Für die Nutzung der Wärme von Brammen oder Coils ist dabei allerdings zumeist eine relativ aufwändige vorrichtungstechnische Ausstattung erforderlich, um beispielsweise elektrische Energie zu gewinnen. Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Anlage vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, die der Bramme bzw. dem Coil innewohnende Energie ebenfalls vorteilhaft zu nutzen, hierbei aber keine umfangreiche und komplexe vorrichtungstechnische Ausstattung zu benötigen.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Bramme in einem zwischen der Stranggießanlage und dem Brammenlager angeordneten Wärmetauscher Wärme durch einen Luftstrom entzogen wird, wobei der Luftstrom dadurch erwärmt wird und wobei der erwärmte Luftstrom zu einem Ofen, insbesondere zu dem für die Erhitzung der Bramme vorgesehenen Ofen, geleitet und hier als Ofenluft zugeführt wird.
Die Bramme wird dabei bevorzugt mit einer Temperatur zwischen 800 0C und 1.000 0C in den Wärmetauscher eingebracht und in diesem auf eine Temperatur zwischen 200 0C und 400 0C abgekühlt, bevor die Bramme den Wärmetauscher verlässt.
Bei der Nutzung des Erfindungsvorschlags im Falle von Coils ist vorgesehen, dass dem noch warmen Coil in einem hinter der Warmbandstraße angeordneten Wärmetauscher Wärme durch einen Luftstrom entzogen wird, wobei der Luftstrom dadurch erwärmt wird und wobei der erwärmte Luftstrom zu einem Ofen, insbesondere zu dem für die Erhitzung der Bramme bzw. des Bandes vorgesehenen Ofen, geleitet und hier als Ofenluft zugeführt wird.
Das Coil wird dabei bevorzugt mit einer Temperatur zwischen 4500C und 550 0C in den Wärmetauscher eingebracht und in diesem auf eine Temperatur zwischen 150 0C und 250 0C abgekühlt, bevor das Coil den Wärmetauscher verlässt. Der dem Ofen zugeführte Luftstrom ist bevorzugt so bemessen, dass im Ofen eine vollständige (stöchiometrische) Verbrennung eines der Luft beigegebenen Brennstoffs, insbesondere Gas, erfolgen kann.
Vor der Zuleitung des Luftstroms in den Ofen kann die Luft mittels eines zweiten Wärmetauschers durch die Abluft aus dem Ofen weiter erwärmt werden, um die Energieeffizienz weiter zu steigern.
Die Anlage zur Herstellung bzw. zur Verarbeitung einer Bramme aus metallischem Werkstoff umfasst nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Stranggießanlage und ein in Förderrichtung nachgeschaltetes Brammenlager für die abgekühlte Bramme sowie einen Ofen zur Erwärmung der Bramme und eine dem Ofen nachgeschaltete Warmbandstraße. Erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zwischen der Stranggießanlage und dem Brammenlager ein Wärmetauscher angeordnet ist, der zum Entzug von Wärme aus der Bramme ausgebildet ist, wobei der Wärmetauscher und ein Ofen, insbesondere der für die Erwärmung der Bramme vorgesehene Ofen, über eine Luftfördereinrichtung, insbesondere über eine Luftleitung, für einen vorgewärmten Luftstrom vom Wärmetauscher in den Ofen miteinander verbunden sind.
Bei einer alternativen erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung bzw. zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff ist ein Ofen zur Erwärmung der Bramme und eine dem Ofen nachgeschaltete Warmbandstraße mit Mitteln zum Aufhaspeln des gewalzten Bandes zu einem Coil vorhanden, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass in Förderrichtung hinter der Warmbandstraße ein Wärmetauscher angeordnet ist, der zum Entzug von Wärme aus dem Coil ausgebildet ist, wobei der Wärmetauscher und ein Ofen, insbesondere der für die Erwärmung der Bramme vorgesehene Ofen, über eine Luftfördereinrichtung, insbesondere über eine Luftleitung, für einen vorgewärmten Luftstrom vom Wärmetauscher in den Ofen miteinander verbunden sind. Als Ofen ist hier generell eine Einrichtung zur Erwärmung des zu bearbeitenden metallischen Guts in einer hüttentechnischen Anlage zu verstehen; genauso umfasst dieser Begriff aber auch Erwärmungseinrichtungen für andere Stoffe, die bei hüttentechnischen Anlagen benötigt werden, z. B. einer Beizflüssigkeit. Des weiteren umfasst dieser Begriff auch Erhitzungselemente, mit denen spezielle Einrichtungen einer hüttentechnischen Anlage erwärmt werden können, z. B. einen brennerbeheizten Kokillenaufwärmstand oder einen brennerbeheizten Verteilerrinnenwarmstand. In allen Fällen wird mit einem im Wärmetauscher erhitzten heißen Gasstrom das Gut, der Hilfs- bzw. Arbeitsstoff bzw. die Einrichtung erwärmt.
In der Luftfördereinrichtung, insbesondere in der Luftleitung, ist vorzugsweise mindestens ein Gebläse zur Förderung erwärmter Luft angeordnet. Weiterhin kann in der Luftfördereinrichtung, insbesondere in der Luftleitung, mindestens ein Luftfilter angeordnet sein. Der Luftfilter verhindert, dass Partikel zu den Brennern verschleppt werden. Das Gebläse fördert so viel Luft in den Ofen, wie dort zur vollständigen Verbrennung des Gases gebraucht wird (stöchiometri- sches Gemisch).
Erfindungsgemäß werden also Brammen oder Coils als Energiequelle genutzt, um den Ofenbetrieb zur Erwärmung von Brammen ökonomischer zu gestalten. Die Brammen sind meist mit einer Temperatur von ca. 900 0C zur thermischen Nutzung vorhanden; bei Coils sind es meist ca. 500 0C. Es erfolgt weder für die Brammen noch für die Coils bei Nutzung der Erfindung eine ungenutzte Auskühlung auf Umgebungstemperatur. Demgemäß werden hier Energieverluste vermieden.
Vor der Warmbandstraße müssen die Brammen auf Temperaturen von ca. 1.050 0C bis 1.100 0C erhitzt werden, was bei Nutzung der Erfindung durch einen deutlich geringeren Einsatz an Primärenergie möglich ist. Als Primärener- gie wird häufig Gas eingesetzt, das bei Nutzung der Erfindung nicht mehr in dem bisherigen Maße benötigt wird. Vorteilhaft ist, wenn ergänzend vorgesehen wird, dass nicht weiter nutzbare Abwärme aus dem Ofen genutzt wird, z. B. dadurch, dass Dampf erzeugt wird, mittels dem in einer Dampfturbine elektrische Energie erzeugt wird.
Wenngleich vorliegend von einem „Luftstrom" gesprochen wird, der im Wärmetauscher erwärmt werden soll, um die Wärme im Gas dann zur erfindungsgemäßen Erhitzung heranzuziehen, sei angemerkt, dass natürlich auch der Fall umfasst ist, dass nicht (reine) Luft, sondern ein anderes Gas erfindungsgemäß eingesetzt wird. Zum einen ist dabei an andere teilweise unvermeidbare Bestandteile in der Luft gedacht (feste oder flüssige Partikel, wie z. B. Stäube und Kondensate), zum anderen kann aber auch grundsätzlich ein anderes Gas eingesetzt werden, das auch brennbar sein kann. Die Erfindung kann also auch genutzt werden, wenn nicht Luft, sondern generell ein gasförmiges Medium wie beschrieben eingesetzt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Mediums, insbesondere von Luft, durch Nutzung der Wärme von Brammen oder Coils aus metallischem Gut, insbesondere von Stahlbrammen oder Stahlbandcoils.
Für die Nutzung der Wärme von Brammen oder Coils ist dabei ein effizient arbeitender Wärmetauscher erforderlich. Dieser muss den Brammen bzw. den Coils ihre Wärme entziehen und an ein Medium, zumeist Luft, abgeben. Das erwärmte Medium kann dann weitergehend genutzt werden, wie es die obigen vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen zeigen.
Der Erfindung liegt daher weiter die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Mediums, insbesondere von Luft, durch Nutzung der Wärme von Brammen oder Coils aus metallischem Gut, insbesondere von Stahlbrammen oder Stahlbandcoils, vorzuschlagen, mit der ein besonders effizienter Wärmetausch zwischen Brammen bzw. Coils und dem Medium möglich ist. Damit soll es möglich werden, die Wärmeenergie, die in den heißen Brammen bzw. Coils enthalten ist, optimal zu nutzen. Die L ö s u n g dieser weiteren Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aufweist:
ein wärmeisoliertes Gehäuse,
mindestens einen Einlass für warme Brammen oder Coils,
mindestens einen Auslass für abgekühlte Brammen oder Coils,
mindestens eine Frischmedienleitung, insbesondere Frischluftleitung, die von außen, insbesondere von der Umgebung, in das Gehäuse führt,
mindestens eine Medienleitung, insbesondere Luftleitung, über die erwärmtes Medium aus dem Gehäuse abtransportiert werden kann und
mindestens zwei übereinander angeordnete Medienkanäle, insbesondere Luftkanäle, entlang derer die Brammen oder Coils gefördert werden können.
Bevorzugt ist im Bereich des Einlasses ein Hubmittel angeordnet, mit dem eine Bramme oder ein Coil auf die Höhe eines Luftkanals bzw. des Einlasses angehoben oder abgesenkt werden kann. Ebenfalls kann im Bereich des Auslasses ein Hubmittel angeordnet sein, mit dem eine Bramme oder ein Coil auf die Höhe eines Luftkanals bzw. des Auslasses angehoben oder abgesenkt werden kann. Die Hubmittel sind auch vorzugsweise so ausgeführt, dass es mit ihnen möglich ist, eine Bramme oder ein Coil (im Einlassbereich) in horizontale Richtung translatorisch in einen Medienkanal einzuschieben bzw. (im Auslassbereich) aus einem Medienkanal herauszunehmen bzw. herauszufahren.
Weiterhin kann mindestens ein Ventilator im Inneren des Gehäuses angeordnet sein, mit dem im Gehäuse eine Luftströmung erzeugt werden kann. Der Einlass und der Auslass können mit dem Inneren des Gehäuses über je eine Schleuse verbunden sein.
Die Luftkanäle erstrecken sich bevorzugt vom Bereich des Einlasses bis zum Bereich des Auslasses, gesehen in der Draufsicht auf die Vorrichtung. Die Luftkanäle verlaufen dabei bevorzugt horizontal. Möglich ist es aber auch gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung, dass die Luftkanäle in Richtung Auslass unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen abfallend verlaufen.
Die übereinander angeordneten Luftkanäle sind bevorzugt durch Luftleitbleche voneinander abgetrennt.
Die Luftkanäle können schließlich Schienen oder Rollen aufweisen, die zum Verfahren von Paletten ausgebildet sind, auf denen die Brammen oder Coils aufgenommen werden können.
Es werden also auch hier Brammen oder Coils als Energiequelle genutzt, um eine Erwärmung eines Mediums zu bewerkstelligen, wobei beispielsweise der Betrieb eines Ofens zur Erwärmung von Brammen ökonomischer gestaltet werden kann. Die warmen Brammen sind meist mit einer Temperatur von ca. 900 0C zur thermischen Nutzung vorhanden; bei Coils sind es meist ca. 500 0C. Es erfolgt für die Brammen bzw. für die Coils bei Einsatz des vorgeschlagenen Wärmetauschers also eine Nutzung der Wärmeenergie der Brammen bzw. Coils bis zu einem deutlich geringeren Temperaturniveau (ca. 200 bis 300 0C). Demgemäß werden hier Energieverluste vermieden.
Wenngleich bevorzugt als Medium Luft zum Einsatz kommt, können grundsätzlich auch andere Medien bei der Nutzung der Erfindung eingesetzt werden. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch in der Draufsicht eine Anlage zur Verarbeitung von Brammen zu einem Band mit schematisch dargestellten Anlagenkomponenten, wobei die Behandlung von Bramme und Band von einer Stranggießanlage bis hinter ein Warmwalzwerk skizziert ist,
Fig. 2 schematisch in der Draufsicht eine Anlage zur Verarbeitung von Brammen zu einem Band, wobei die Behandlung von Brammen und Band von einem Brammenofen bis hinter ein Warmwalzwerk skizziert ist,
Fig. 3 schematisch in der Draufsicht einen Wärmetauscher hinter einem Warmwalzwerk,
Fig. 4 schematisch in der Vorderansicht einen Wärmetauscher zur Energiegewinnung und -abführung aus Brammen,
Fig. 5 schematisch in der Vorderansicht den Wärmetauscher nach Fig. 4, wobei hier einige maschinenbautechnische Details dargestellt sind,
Fig. 6 schematisch in der Vorderansicht einen Wärmetauscher zur Energiegewinnung und -abführung aus Coils,
Fig. 7 schematisch in der Vorderansicht den Wärmetauscher nach Fig. 6, wobei hier einige maschinenbautechnische Details dargestellt sind,
Fig. 8 schematisch in der Vorderansicht einen Wärmetauscher zur Energiegewinnung und -abführung aus Stahlband-Coils,
Fig. 9 schematisch in der Vorderansicht den Wärmetauscher nach Fig. 8, wobei hier einige maschinenbautechnische Details dargestellt sind, Fig. 10 schematisch in der Vorderansicht einen Wärmetauscher analog der Ausführung nach Fig. 9 in einer alternativen Ausführungsform,
Fig. 11 schematisch in der Vorderansicht einen Wärmetauscher zur Energiegewinnung und -abführung aus Brammen und
Fig. 12 schematisch in der Vorderansicht den Wärmetauscher nach Fig. 1 1 , wobei hier einige maschinenbautechnische Details dargestellt sind.
In Fig. 1 ist eine Anlage zur Verarbeitung von Brammen zu einem Band skizziert. Eine Stranggießmaschine 1 ist nur schematisch angedeutet. Sie stellt aus flüssigem Metall in bekannter Weise eine Bramme her. Die Brammen werden in einem Brammenlager 2 gelagert, bis sie zu einem Band weiterverarbeitet werden. Zum Transport ist ein Brammenzuführrollgang 10 vorhanden. Bis zur Weiterverarbeitung werden die Brammen im Brammenlager 2 in kaltem Zustand aufbewahrt. Nach dem Auslauf aus der Stranggießanlage 1 haben die Brammen noch eine Temperatur im Bereich von ca. 1.000 0C. Ziel ist es, diese hohe Temperatur nicht nutzlos an die Umgebung abzugeben, sondern für den Her- stellungsprozess des Bandes zu nutzen.
Soll die Bramme aus dem Brammenlager 2 zum Band weiterverarbeitet werden, wird die Bramme zunächst in einen Ofen 3 transportiert und in diesem aufgeheizt. Anschließend wird die erwärmte Bramme zu einer Warmbandstraße 4 gefördert und hier gewalzt. Zum Transport der Bramme im Ofen ist dieser beispielsweise als Hubbalkenofen oder Stoßofen ausgebildet.
Hinter der Warmbandstraße 4 wird das gewalzte Band zum Coil aufgehaspelt und über einen Coilabtransport 11 weggefördert.
Wesentlich ist nun, dass die Abwärme der Brammen bei ihrem Transport von der Stranggießanlage 1 zum Brammenlager 2 genutzt wird, um die Ofenluft vorzuwärmen. Hierfür ist ein Wärmetauscher 5 vorgesehen (thermisches Brammenlager), in den die Brammen eingefahren werden und in dem sie einen Teil ihrer Wärme abgeben, wobei dann diese abgegebene Wärme in Form erwärmter Luft in den Ofen 3 gefördert wird. Hierfür ist der Wärmetauscher 5 über eine Luftfördereinrichtung 7 (Luftleitung) mit dem Ofen 3 verbunden. Zur Definition des geförderten Luftmengenstroms vom Wärmetauscher 5 in den Ofen 3 ist ein Gebläse 8 in der Luftfördereinrichtung 7 angeordnet. Ferner ist ein Luftfilter 9 in der Luftfördereinrichtung 7 angeordnet, der dazu dient, Partikel auszufiltern, so dass diese nicht zu den Brennern im Ofen verschleppt werden.
Durch den Wärmetausch im Wärmetauscher 5 wird Umgebungsluft so vorgewärmt, dass sie in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit ca. 310 0C in den Bereich des Ofens 3 gelangt. Bevor die Luft allerdings in den Ofen eingegeben wird, erfolgt eine weitere Erwärmung. Hierfür ist ein zweiter Wärmetauscher 6 vorhanden. In diesem wird heißem Abgas aus dem Ofen 3 Wärme entzogen, mit der die gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bereits auf ca. 310 0C vorgewärmte Luft auf ca. 640 0C weiter erwärmt wird. Das Abgas wird nach dem Wärmetausch über einen Kamin 12 abgegeben.
Im Ofen selber erfolgt eine weitere Erhitzung durch Verbrennung von Gas. Dabei wird Luft über die Luftfördereinrichtung in dem Maße vom Gebläse 8 eindosiert, dass eine vollständige Verbrennung des Gases erfolgen kann.
Abwärme des Ofens 3 kann auch weitergehend genutzt werden, z. B. um Dampf zu erzeugen und eine Dampfturbine 13 zu betreiben.
In Fig. 2 ist eine Anlage zur Verarbeitung von Brammen zu einem Band zu sehen.
Die Brammen gelangen hier über einen Brammenzuführrollgang 10 zu einem Ofen 3, in dem sie erhitzt werden, um anschließend in einer Warmbandstraße 4 zu einem Band gewalzt zu werden, das anschließend zu einem Coil aufgehas- pelt wird. Das Coil verlässt dabei die Warmbandstraße 4 mit einer Temperatur von ca. 500 0C. Diese Wärmeenergie wird wiederum nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben, sondern wie folgt genutzt:
Die noch heißen Coils gelangen hinter der Warmbandstraße 4 in einen Wärmetauscher 5' (thermisches Coillager), in dem sie ihre Wärme an einen Zuluftstrom abgeben. Der erwärmte Luftstrom wird über eine Luftleitung 7 zu einer Wärmeeinrichtung, z. B. zum Ofen 3, geleitet und in diesen eingeleitet. Der Luftstrom erreicht den Bereich des Ofens mit einer Temperatur von ca. 170 0C. Der Mengenstrom Luft kann dabei durch ein Gebläse 8 reguliert werden; vorgesehen werden kann auch wieder ein Luftfilter 9.
Um den dem Ofen 3 zugeführten Luftstrom weiter zu erhitzen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein zweiter Wärmetauscher 6 vorgesehen, durch den - genauso wie bei der oben beschriebenen Lösung gemäß Fig. 1 - die Luft weiter durch die Ofenabgase erwärmt wird, und zwar auf eine Temperatur von ca. 580 0C. Das Ofenabgas erreicht dabei den zweiten Wärmetauscher mit einer Temperatur von ca. 980 °C. Nach dem Wärmetausch im zweiten Wärmetauscher 6 verlässt das Rauchgas die Anlage durch einen Kamin 12. Ebenfalls vorgesehen ist, dass wiederum eine Dampfturbine 13 mit Restenergie aus dem Ofen betrieben wird.
Durch den Wärmeaustausch im Wärmetauscher 5 wurde das Coil auf eine Temperatur von ca. 200 0C abgekühlt. Es wird über einen Coilabtransport 11 abtransportiert.
Die Logistik eines solchen Wärmetauschers 5' ist in Fig. 3 skizziert. Vom Warmwalzwerk 4 gelangt das Coil zu einer Coilaufgabe 14; hier wird das Coil auf eine Palette aufgesetzt, die dafür Sorge trägt, dass das Coil bei seinem weiteren Transport nicht beschädigt wird. Auf der Palette wird das Coil dann auf einer Coiltransportbahn 15 in den Wärmetauscher 5' verbracht. Im Wärmetauscher 5' bewegen sich die Coils - wie später noch im Detail zu sehen sein wird - in Pfeilrichtung, um nach dem Abkühlen auf der Coiltransportbahn 16 aus dem Wärmetauscher 5' abtransportiert zu werden.
An einer Coilübergabe 17 wird das Coil von seiner Palette entnommen. Die Palette wird über eine Palettenrücktransportbahn 18 zum Coilaufgabe 14 zurückgefahren. Die Paletten werden also im revolvierenden Betrieb verwendet.
Die Coils werden also vom Haspel entnommen und im Bereich des Wärmetauschers 5' auf Paletten gesetzt, um die Coils zu schonen. Hinter dem Wärmetauscher erfolgt wiederum eine Umladung der Coils auf einen Coilabtransport. Die Paletten können mit Kufen oder Rädern versehen sein.
Falls aus bestimmten Gründen (z. B. Störung) der Wärmetausch im Wärmetauscher 5' nicht erfolgen kann, können die Coils auf ihren Paletten über einen Bypass 19 direkt abgefahren werden.
Ein Wärmetauscher 5 für Brammen ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in den Figuren 4 und 5 skizziert. An einem Brammeneinlass 20 werden die heißen Brammen in den Wärmetauscher 5 eingefahren, an einem Brammenauslass 21 verlassen die abgekühlten Brammen den Wärmetauscher. Die Brammen sind hier mit dem Bezugszeichen 22 versehen. Im Bereich des Brammeneinlasses 20 bzw. Brammenauslasses 21 sind nicht dargestellt Schleusen vorgesehen. Frischluft wird dem Wärmetauscher 5 über die Frischluftleitung 24 zugeleitet; die Ableitung erwärmter Luft erfolgt über die Luftleitung 7.
Wie in den Figuren 4 und 5 gesehen werden kann, werden die Brammen 22, denen Wärme zu entziehen ist, in mehreren Etagen übereinander angeordnet (die Vertikalenrichtung ist mit V angegeben). Ferner werden die Brammen 22 in den Figuren allmählich von links nach rechts verfahren. In dem mit Brammen 22 bestückten Wärmetauscher wird mittels Ventilatoren 23 eine Luftströmung erzeugt, um einen hohen Wärmeübergang von den Brammen 22 an die Luft im Wärmetauscher 5 sicherzustellen, d. h. die Ventilatoren erhöhen den Wärmeübergang durch erzwungene Konvektion. Mit den Ventilatoren 23 wird eine Luftgeschwindigkeit im Wärmetauscher bis zu 10 m/s erzeugt. Für den Wärmetausch kann sich so eine Einliegezeit der Brammen 22 von beispielsweise 5 Stunden ergeben.
Jede Etage - gemäß den Figuren 4 und 5 sind hiervon vier vorgesehen - bildet einen eigenen Luftkanal mit Luftleitblechen 25. Die Luftleitbleche können Strahlungswärme der Brammen 22 absorbieren und an die zirkulierende Luft abgeben.
Die Brammen werden durch einen Aufzug 26 im linken Bereich des Wärmetauschers 5 auf einen freien Lagerplatz einer Etage angehoben und in den durch zwei Luftleitbleche 25 begrenzten Luftkanal eingeschoben. Der Weitertransport von links nach rechts erfolgt allmählich. Hierzu werden im rechten Bereich des Wärmetauschers 5 von einem Aufzug 27 abgekühlte Brammen 22 entnommen und zum Brammenauslass 21 verbracht.
Durch die Eingabe der Brammen an der linken Seite des Wärmetauschers 5 und der Entnahme derselben an der rechten Seite ergibt sich in für die Abkühlung vorteilhafter Weise ein Temperaturgefälle von links nach rechts, d. h. von der Einlaufseite zur Auslaufseite.
Zur genauen Steuerung des Luftstroms durch den Wärmetauscher 5 sind sowohl die Frischluftleitung 24 als auch die Luftleitung 7 mit Drosselklappen versehen.
Das Gehäuse 28 des Wärmetauschers 5 ist gut wärmeisoliert, um wenig Verlustenergie zu haben.
Da auch die Ventilatoren 23 eine gewisse Energie benötigten und natürlich auch die Größe des Wärmetauschers 5 entsprechende Kosten verursacht, kann durch die Intensität der Luftzirkulation und die Anzahl an Brammen 22 im Wärmetauscher 5 und damit durch die Größe desselben eine Optimierung hinsichtlich möglichst geringer Investitions- und Betriebskosten erreicht werden.
Ein Wärmetauscher 5' für Coils 31 ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in den Figuren 6 und 7 skizziert. An einem Coileinlass 29 werden die warmen Coils in den Wärmetauscher 5' eingefahren, an einem Coilauslass 30 verlassen die abgekühlten Coils 31 den Wärmetauscher. Im Bereich des Coi- leinlasses 29 bzw. Coilauslasses 30 sind wieder nicht dargestellte Schleusen vorgesehen. Frischluft wird dem Wärmetauscher 5' über die Frischluftleitung 24 zugeleitet; die Ableitung erwärmter Luft erfolgt über die Luftleitung 7.
Wie in den Figuren 6 und 7 gesehen werden kann, werden die Coils 31 , denen Wärme zu entziehen ist, wiederum in mehreren Etagen übereinander angeordnet. Ferner werden die Coils 31 allmählich von links nach rechts verfahren. In dem mit Coils 31 bestückten Wärmetauscher wird mittels der Ventilatoren 23 eine Luftströmung erzeugt, um einen hohen Wärmeübergang von den Coils 31 an die Luft im Wärmetauscher 5' sicherzustellen.
Jede Etage - in den Figuren 6 und 7 sind hiervon wiederum vier zu sehen - bildet einen eigenen Luftkanal mit Luftleitblechen 25. Die Luftleitbleche können Strahlungswärme der Coils 31 absorbieren und an die zirkulierende Luft abgeben.
Die Coils 31 werden durch den Aufzug 26 im linken Bereich des Wärmetauschers 5' auf einen freien Lagerplatz einer Etage angehoben und in den durch zwei Luftleitbleche 25 begrenzten Luftkanal eingeschoben. Der Weitertransport von links nach rechts erfolgt allmählich. Hierzu werden im rechten Bereich des Wärmetauschers 5' von dem Aufzug 27 abgekühlte Coils 31 entnommen und zum Coilauslass 30 verbracht. Durch die Eingabe der Coils an der linken Seite des Wärmetauschers 5' und der Entnahme derselben an der rechten Seite ergibt sich in für die Abkühlung vorteilhafter Weise ein Temperaturgefälle von links nach rechts, d. h. von der Einlaufseite zur Auslaufseite.
Ansonsten gilt das oben zum Wärmetauscher 5 für Brammen Gesagte.
Es kann auch sinnvoll sein, im Wärmetauscher in Richtung von links nach rechts mehrere separate Luftzirkulationszonen auszubilden (in den Figuren ist je nur eine einzige Zirkulationszone pro Etage vorgesehen), beispielsweise drei Zonen. In der ersten (linken) Zirkulationszone erwärmt sich die Luft dann mehr als in der mittleren bzw. rechten Zone.
Für den Fall, dass die von den Ventilatoren 23 erzeugte Luftzirkulation beispielsweise bei Stromausfall gestört ist, könnte es zu einer thermischen Überbeanspruchung des Wärmetauschers kommen. Daher können im Dach des Wärmetauschers Luken vorgesehen werden, die dann geöffnet werden. Falls dies nicht ausreichend ist, muss mittels Notstrom für eine Ventilation gesorgt werden.
Das vorgeschlagene Konzept ist für alle Warmstraßen anwendbar, insbesondere für Flachstahl, Profilstahl und Rohre.
Für die Nutzung der Erfindung bei Brammen gelten exemplarisch folgende Daten: Bei einer Warmbandstraße mit drei Öfen fällt eine Jahresleistung von beispielsweise 5 Mio. Tonnen Stahl an. Die Energie der Brammen wird genutzt, wobei diese von ca. 900 0C auf 300 0C abgekühlt werden. Dies entspricht einer Wärmemenge von ca. 420 Mio. kWh. Durch die erzwungene Konvektion in dem Wärmetauscher (thermischen Coillager) und durch Wärmetausch im Wärmetauscher vor dem Ofen lassen sich davon ca. 140 Mio. kWh nutzbar machen. Dies entspricht etwa 20 % der eingesetzten Brammenenergie. Für die Nutzung der Erfindung bei Coils gelten exemplarisch folgende Daten:
Bei einer Warmbandstraße mit drei Öfen fällt eine Jahresleistung von beispielsweise 5 Mio. Tonnen Stahl an. Die Energie der Coils wird genutzt, wobei diese von ca. 500 0C auf 200 0C abgekühlt werden. Dies entspricht einer Wärmemenge von ca. 200 Mio. kWh. Durch die erzwungene Konvektion in dem Wärmetauscher (thermischen Coillager) und durch Wärmetausch im Wärmetauscher vor dem Ofen lassen sich davon ca. 70 Mio. kWh nutzbar machen. Dies entspricht etwa 10 % der eingesetzten Brammenenergie.
Sehr vorteilhaft ist auch die Verringerung des CO2-Ausstoßes aufgrund des Einsatzes der erfindungsgemäßen Idee:
Bei einer Jahrestonnage von 5 Mio. Tonnen können im Falle der Nutzung des Wärmetausches an den Brammen ca. 30.000 Tonnen CO2 eingespart werden; bei der Nutzung des Wärmetauschers an den Coils sind es ca. 15.000 Tonnen.
In Fig. 8 und Fig. 9 ist eine Vorrichtung 101 in Form eines Wärmetauschers dargestellt. Der Wärmetauscher 101 ist für Coils 102 vorgesehen. Der Wärmetauscher 101 weist ein wärmeisoliertes Gehäuse 103 auf. An einem Einlass 104 für Coils 102 werden die warmen Coils in den Wärmetauscher 101 eingefahren, an einem Auslass 105 für Coils verlassen die abgekühlten Coils 102 den Wärmetauscher 101. Im Bereich des Einlasses 104 bzw. Auslasses 105 sind nicht dargestellte Schleusen vorgesehen. Frischluft wird dem Wärmetauscher 101 über die Frischluftleitung 106 zugeleitet; die Ableitung erwärmter Luft erfolgt über die Luftleitung 107.
Wie in den Figuren 8 und 9 gesehen werden kann, werden die Coils 102, denen Wärme zu entziehen ist, in mehreren Etagen übereinander angeordnet. Ferner werden die Coils 102 allmählich von links nach rechts verfahren. In dem mit Coils 102 bestückten Wärmetauscher 101 wird mittels zweier Ventilatoren 114 und 115 eine Luftströmung 116 erzeugt, um einen hohen Wärmeübergang von den Coils 102 an die Luft im Wärmetauscher 101 sicherzustellen. D. h. die Ventilatoren 114, 115 erhöhen den Wärmeübergang durch erzwungene Konvektion. Mit den Ventilatoren 114, 115 wird eine Luftgeschwindigkeit im Wärmetauscher 1 bis zu 10 m/s erzeugt. Für den Wärmetausch kann sich so eine Einliegezeit der Coils 102 von beispielsweise 8 Stunden ergeben.
Jede Etage - in den Figuren 8 und 9 sind hiervon vier zu sehen - bildet einen eigenen Luftkanal 108, 109, 110 bzw. 111. Die Luftkanäle 108, 109, 110, 111 werden von Luftleitblechen 117 begrenzt. Die Luftleitbleche 117 können Strahlungswärme der Coils 102 absorbieren und an die zirkulierende Luft abgeben.
Die Coils 102 werden durch ein Hubmittel (Aufzug) 112 im linken Bereich des Wärmetauschers 101 auf einen freien Lagerplatz einer Etage angehoben und in den durch zwei Luftleitbleche 117 begrenzten Luftkanal 108, 109, 110, 111 eingeschoben. Der Weitertransport von links nach rechts erfolgt allmählich. Hierzu werden im rechten Bereich des Wärmetauschers 101 von einem Hubmittel (Aufzug) 113 abgekühlte Coils 102 entnommen und zum Auslass 105 verbracht.
Durch die Eingabe der Coils an der linken Seite des Wärmetauschers 101 und der Entnahme derselben an der rechten Seite ergibt sich in für die Abkühlung vorteilhafter Weise ein Temperaturgefälle von links nach rechts, d. h. von der Einlaufseite zur Auslaufseite.
Es kann auch sinnvoll sein, im Wärmetauscher 101 in Richtung von links nach rechts mehrere separate Luftzirkulationszonen auszubilden, beispielsweise drei Zonen. In der ersten (linken) Zirkulationszone erwärmt sich die Luft dann mehr als in der mittleren bzw. rechten Zone. Der Transport der Coils 102 von links nach rechts in Fig. 8 bzw. 9 erfolgt auf Schienen oder Rollen 118 (s. Fig. 9), auf denen Paletten 119 verfahren werden können, auf denen die Coils zwecks deren Schonung aufgenommen sind.
Für den Fall, dass die von den Ventilatoren 114, 115 erzeugte Luftströmung 116 (Luftzirkulation) beispielsweise bei Stromausfall gestört ist, könnte es zu einer thermischen Überbeanspruchung des Wärmetauschers 101 kommen. Daher können im Dach des Wärmetauschers Luken vorgesehen werden, die dann geöffnet werden. Falls dies nicht ausreichend ist, muss mittels Notstrom für eine Ventilation gesorgt werden.
In Fig. 10 ist eine zu Fig. 9 alternative Ausführungsform des Wärmetauschers 101 skizziert. Der Unterschied zur Lösung gemäß Fig. 9 besteht im wesentlichen darin, dass hier die Schienen bzw. Rollen 118 bzw. Luftkanäle 108, 109, 110, 111 (dargestellt ist hier noch ein weiterer Luftkanal) nicht horizontal, sondern unter einem Winkel a zur Horizontalen verlaufen (der Winkel beträgt ca. 15°). Damit können die einzelnen Paletten 119 gegebenenfalls ohne separate Antriebsmittel in Richtung Auslass 105 weiterrutschen, wenn am Ende des Luftkanals vom Aufzug 113 eine Palette mit einem weitgehend ausgekühlten Coils entnommen wird.
Ein Wärmetauscher 101 für Brammen 102 ist in den Figuren 11 und 12 skizziert. Am Einlass 104 für Brammen werden die heißen Brammen 102 in den Wärmetauscher 101 eingefahren, am Auslass 105 verlassen die abgekühlten Brammen 102 den Wärmetauscher 101. Wiederum sind im Bereich des Einlasses 104 und des Auslasses 105 nicht dargestellte Schleusen vorgesehen.
Wie in den Figuren 11 und 12 gesehen werden kann, werden die Brammen 102, denen Wärme zu entziehen ist, wiederum in mehreren Etagen übereinander angeordnet (die Vertikalenrichtung ist mit V angegeben). Femer werden die Brammen 102 in den Figuren 11 und 12 wiederum allmählich von links nach rechts verfahren. In dem mit Brammen 102 bestückten Wärmetauscher 101 wird mittels der Ventilatoren 114 und 115 die Luftströmung 116 erzeugt, um einen hohen Wärmeübergang von den Brammen 102 an die Luft im Wärmetauscher 101 sicherzustellen.
Jede Etage - gemäß den Figuren 11 und 12 sind hiervon vier vorgesehen — bildet einen eigenen Luftkanal 108, 109, 110, 111 mit Luftleitblechen 117.
Die Brammen 102 werden wiederum durch den Aufzug 112 im linken Bereich des Wärmetauschers 101 auf einen freien Lagerplatz einer Etage angehoben und in den durch zwei Luftleitbleche 117 begrenzten Luftkanal 108, 109, 110, 111 eingeschoben. Der Weitertransport von links nach rechts erfolgt allmählich. Hierzu werden im rechten Bereich des Wärmetauschers 101 vom Aufzug 113 abgekühlte Brammen 102 entnommen und zum Auslass 105 verbracht.
Durch die Eingabe der Brammen 102 an der linken Seite (in den Figuren 11 und 12) des Wärmetauschers 101 und der Entnahme derselben an der rechten Seite ergibt sich in für die Abkühlung vorteilhafter Weise ein Temperaturgefälle von links nach rechts, d. h. von der Einlaufseite zur Auslaufseite.
Zur genauen Steuerung des Luftstroms durch den Wärmetauscher 101 sind sowohl die Frischluftleitung 106 als auch die Luftleitung 107 mit Drosselklappen versehen.
Da auch die Ventilatoren 114 und 115 eine gewisse Energie benötigten und natürlich auch die Größe des Wärmetauschers 101 entsprechende Kosten verursacht, kann durch die Intensität der Luftzirkulation und die Anzahl an Coils bzw. Brammen 102 im Wärmetauscher 101 und damit durch die Größe desselben eine Optimierung hinsichtlich möglichst geringer Investitions- und Betriebskosten erreicht werden. Bezugszeichenliste
1 Stranggießanlage
2 Brammenlager
3 Ofen
4 Warmbandstraße
5 Wärmetauscher
5' Wärmetauscher
6 zweiter Wärmetauscher
7 Luftfördereinrichtung / Luftleitung
8 Gebläse
9 Luftfilter
10 Brammenzuführrollgang
11 Coilabtransport
12 Kamin
13 Dampfturbine
14 Coilaufgabe
15 Coiltransportbahn
16 Coiltransportbahn
17 Coilübergabe
18 Palettenrücktransportbahn
19 Bypass
20 Brammeneinlass
21 Brammenauslass
22 Bramme
23 Ventilator
24 Frischluftleitung
25 Luftleitblech
26 Aufzug
27 Aufzug
28 Gehäuse 29 Coileinlass
30 Coilauslass
31 Coil
101 Vorrichtung (Wärmetauscher)
102 Bramme / Coil
103 Gehäuse
104 Einlass
105 Auslass
106 Frischmedienleitung (Frischluftleitung)
107 Medienleitung (Luftleitung)
108 Medienkanal (Luftkanal)
109 Medienkanal (Luftkanal)
110 Medienkanal (Luftkanal)
111 Medienkanal (Luftkanal)
112 Hubmittel (Aufzug)
113 Hubmittel (Aufzug)
114 Ventilator
115 Ventilator
116 Medienströmung (Luftströmung)
117 Medienleitblech (Luftleitblech)
118 Schiene / Rolle
119 Palette
α Winkel
V Vertikale

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme, wobei die Bramme in heißem Zustand von einer Stranggießanlage (1 ) in ein Brammenlager (2) transportiert wird, wobei die abgekühlte Bramme aus dem Brammenlager (2) in einen Ofen (3) eingebracht wird, in dem sie erhitzt wird, und wobei die erhitzte Bramme vom Ofen (3) in eine Warmbandstraße (4) transportiert und dort gewalzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bramme in einem zwischen der Stranggießanlage (1 ) und dem Brammenlager (2) angeordneten Wärmetauscher (5) Wärme durch einen Luftstrom entzogen wird, wobei der Luftstrom dadurch erwärmt wird und wobei der erwärmte Luftstrom zu einem Ofen, insbesondere zu dem für die Erhitzung der Bramme vorgesehenen Ofen (3), geleitet und hier als Ofenluft zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme mit einer Temperatur zwischen 800 °C und 1.000 0C in den Wärmetauscher (5) eingebracht und in diesem auf eine Temperatur zwischen 200 0C und 400 0C abgekühlt wird, bevor die Bramme den Wärmetauscher (5) verlässt.
3. Verfahren zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme bzw. eines Stahlbandes, wobei die Bramme in einen Ofen (3) einge- bracht wird, in dem sie erhitzt wird, wobei die erhitzte Bramme vom Ofen (3) in eine Warmbandstraße (4) transportiert und dort gewalzt und zu einem Coil aufgehaspelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem noch warmen Coil in einem hinter der Warmbandstraße (4) angeordneten Wärmetauscher (5') Wärme durch einen Luftstrom entzogen wird, wobei der Luftstrom dadurch erwärmt wird und wobei der erwärmte Luftstrom zu einem Ofen, insbesondere zu dem für die Erhitzung der Bramme bzw. des Bandes vorgesehenen Ofen (3), geleitet und hier als Ofenluft zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Coil mit einer Temperatur zwischen 4500C und 550 0C in den Wärmetauscher (5') eingebracht und in diesem auf eine Temperatur zwischen 150 0C und 250 °C abgekühlt wird, bevor das Coil den Wärmetauscher (5') verlässt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Ofen (3) zugeführte Luftstrom so bemessen wird, dass im Ofen (3) eine vollständige Verbrennung eines der Luft beigegebenen Brennstoffs, insbesondere Gas, erfolgen kann.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zuleitung des Luftstroms in den Ofen (3) die Luft mittels eines zweiten Wärmetauschers (6) durch die Abluft aus dem Ofen (3) weiter erwärmt wird.
7. Anlage zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme, die eine Stranggießanlage (1) und ein in Förderrichtung nachgeschaltetes Brammenlager (2) für die abgekühlte Bramme aufweist sowie einen Ofen (3) zur Erwärmung der Bramme und eine dem Ofen (3) nachgeschaltete Warmbandstraße (4),
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Stranggießanlage (1) und dem Brammenlager (2) ein Wärmetauscher (5) angeordnet ist, der zum Entzug von Wärme aus der Bramme ausgebildet ist, wobei der Wärmetauscher (5) und ein Ofen, insbesondere der für die Erwärmung der Bramme vorgesehene Ofen (3), über eine Luftfördereinrichtung (7), insbesondere über eine Luftleitung, für einen vorgewärmten Luftstrom vom Wärmetauscher (5) in den Ofen miteinander verbunden sind.
8. Anlage zur Herstellung und/oder zur Verarbeitung einer Bramme bzw. eines Bandes aus metallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahlbramme bzw. eines Stahlbandes, die einen Ofen (3) zur Erwärmung der Bramme und eine dem Ofen (3) nachgeschaltete Warmbandstraße (4) mit Mitteln zum Aufhaspeln des gewalzten Bandes zu einem Coil aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Förderrichtung hinter der Warmbandstraße (4) ein Wärmetauscher (5') angeordnet ist, der zum Entzug von Wärme aus dem Coil ausgebildet ist, wobei der Wärmetauscher (51) und ein Ofen, insbesondere der für die Erwärmung der Bramme vorgesehene Ofen (3), über eine Luftfördereinrich- tung (7), insbesondere über eine Luftleitung, für einen vorgewärmten Luftstrom vom Wärmetauscher (5') in den Ofen miteinander verbunden sind.
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftfördereinrichtung (7), insbesondere der Luftleitung, mindestens ein Gebläse (8) zur Förderung erwärmter Luft angeordnet ist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftfördereinrichtung (7), insbesondere der Luftleitung, mindestens ein Luftfilter (9) angeordnet ist.
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