ES2515741T3

ES2515741T3 - Procedimiento y disposición para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminado en frío en un horno de campana para recocido

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Publication number: ES2515741T3
Application number: ES13002062.1T
Authority: ES
Inventors: Gerald Zwickel
Original assignee: Bilstein GmbH and Co KG
Current assignee: Bilstein GmbH and Co KG
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: US9506377B2; EP2669389B1; DE102012010382A1; PL2669389T3; EP2669389A1; US20130318970A1

Abstract

Procedimiento para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminada en frío (2) en un horno de campana para recocido (4), donde la cinta de acero (2) se calienta bajo una atmósfera de gas protector hasta una temperatura superior a la temperatura de recristalización y después es sometida, en una primera fase de enfriamiento lento (Pslow) subsiguiente y una segunda fase de enfriamiento rápido (Pfast) que tiene lugar a continuación de la primera fase de enfriamiento lento (Pslow), a la acción de un gas protector (6), cuya temperatura se reduce durante la primera fase (Pslow) hasta una temperatura intermedia (Tint), en particular 400ºC y en la segunda fase desde la temperatura intermedia hasta una temperatura final (Tend), en particular inferior a 80ºC, caracterizado porque está previsto un primer intercambiador de calor (8) que es atravesado por el gas protector (6) exclusivamente en la primera fase (Pslow) y que transfiere la energía térmica del gas protector (6), a través de un circuito cerrado de aceite (10) y un segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3), a un medio de trabajo (14), que a presión normal tiene una temperatura de ebullición inferior a 80ºC, en particular inferior a 70ºC, y que se evapora en el segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3) y es conducido a un motor de vapor (16) que transforma parte de la energía térmica contenida en el medio de trabajo (14) en energía mecánica y/o eléctrica, y porque está previsto un intercambiador de calor adicional (18) que es atravesado por el gas protector (6) exclusivamente en la segunda fase de enfriamiento rápido (Pfast) y en el que la energía térmica contenida en el gas protector (6) se transfiere a un medio de transporte de calor adicional (22), preferentemente agua, para calentar agua para uso industrial (20).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y disposición para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminado en frío en un horno de campana para recocido.

La invención se refiere a un procedimiento y a una disposición para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminado en frío en un horno de campana para recocido según el preámbulo de la 5 reivindicación 1.

En la producción de cinta de acero laminado en frío, que en sectores especializados también se denomina "cinta fría", una cinta laminada en caliente previamente obtenida mediante laminado a una temperatura superior a la temperatura de recristalización del acero se adelgaza a un espesor inferior a 3,0 mm mediante una o más operaciones de laminado en frío adicionales a temperaturas inferiores a la temperatura de recristalización, obteniéndose una lámina fina con un 10 intervalo de grosor de 3 mm a 0,5 mm o incluso inferior. La resistencia del material aumenta debido al estiramiento de la estructura metálica en la dirección de la deformación que tiene lugar durante la operación de laminado en frío, mientras que al mismo tiempo su deformabilidad disminuye debido al endurecimiento producido por la deformación en frío. Debido al endurecimiento por deformación en frío, la cinta laminada en frío es demasiado frágil para un procesamiento directo y, por ello, a continuación del proceso de laminado en frío, con frecuencia la cinta se somete a un recocido de 15 recristalización para así restablecer la deformabilidad del material. En el caso del recocido de recristalización, se trata de un tratamiento térmico de la cinta laminada en frío que consiste en calentar el material a una temperatura definida superior a la temperatura de recristalización, de aproximadamente 750 grados Celsius, mantener esta temperatura durante un tiempo predeterminado, de varias horas, y a continuación enfriar el material de una forma definida siguiendo un perfil de temperaturas predeterminado. 20

El proceso preferente utilizado en la práctica para este fin es el llamado “recocido en campana”, donde la cinta laminada en frío se enrolla formando una bobina, recociéndose varias de estas bobinas superpuestas bajo una campana calefactora, en particular calentada mediante quemadores de gas, a temperaturas de entre 500 grados y 800 grados Celsius, bajo atmósfera de gas protector H2 o NHx, con el fin de preservar la superficie lustrosa y lisa conseguida para la cinta laminada en frío. Una vez transcurrida la duración de recocido predeterminada, la campana de recocido se 25 sustituye por una campana refrigeradora, para a continuación enfriar las bobinas de forma controlada bajo atmósfera de gas protector. El enfriamiento de las bobinas tiene lugar de forma conocida en dos fases diferentes, de las cuales la primera fase de enfriamiento se denomina enfriamiento lento, donde la temperatura del gas protector se reduce de 700 grados Celsius a aproximadamente 400ºC en un intervalo de tiempo de por ejemplo 7 horas. A continuación de esta primera fase de enfriamiento lento, se lleva a cabo una segunda fase de enfriamiento, denominada enfriamiento rápido, 30 donde la temperatura del gas protector se reduce de 400ºC a aproximadamente 60 a 80ºC en un intervalo de tiempo de por ejemplo 7 horas.

Por ejemplo, el documento DE 1 186 888 A1 describe un horno de campana para recocido previamente conocido en el que, para la recuperación de una parte de la energía térmica contenida en el gas protector, dicho gas protector se extrae del espacio interior cerrado herméticamente de la campana de recocido y se conduce a través de un intercambiador de 35 calor, a través del cual también se conduce el gas protector frío suministrado para su calentamiento previo antes de introducirlo en el espacio interior cerrado herméticamente situado bajo la campana protectora. De este modo, una parte de la energía térmica del gas protector calentado durante las fases de calentamiento y de mantenimiento de la temperatura a lo largo de un intervalo de tiempo predeterminado se utiliza para el calentamiento previo. Sin embargo, dicho documento no hace ninguna referencia a la posibilidad de aprovechar también la energía térmica almacenada en 40 la bobina durante las fases de enfriamiento.

El documento WO 2010/089056 describe un horno de campana para recocido con dos espacios superiores que reutilizan la energía suministrada mediante intercambiadores de calor.

En este contexto, en el caso de los hornos de campana para recocido conocidos, tales como los ampliamente manejados en el pasado por la solicitante, en general es usual utilizar el calor de las bobinas durante las fases de 45 enfriamiento sólo para calentar los espacios donde se encuentran los hornos de campana para recocido, o evacuar el calor de los intercambiadores de calor mediante agua de refrigeración o mediante una refrigeración por aire sin aprovecharlo, ya que el coste logístico que implica por ejemplo introducir directamente el gas protector procedente de un horno de campana para recocido durante las fases de enfriamiento en otro horno de campana para recocido es muy grande y no vale la pena económicamente en caso de diferencias de temperatura pequeñas, teniendo en cuenta la 50 cantidad de energía térmica recuperable y el aumento exponencial de la duración.

Así, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y una disposición para la recuperación de energía térmica durante el recocido en campana de cinta de acero laminada en frío en un horno de campana para recocido que tenga una eficiencia térmica elevada en comparación con los procedimientos conocidos. Este objetivo se resuelve según la invención mediante las características indicadas en las reivindicaciones 1 y 9. 55

En las reivindicaciones dependientes se describen otras características de la invención.

De acuerdo con la invención, en un procedimiento para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminada en frío en un horno de campana para recocido, la cinta de acero se calienta bajo una

atmosfera de gas protector, en particular atmósfera de hidrógeno, hasta una temperatura superior a la temperatura de recristalización, que depende del tipo de cinta de acero laminada en frío tratada, oscilando entre aproximadamente 700ºC y 750ºC. Después de calentar la cinta laminada en frío en el horno de campana para recocido y mantener la temperatura durante un tiempo predeterminado, a continuación la cinta laminada en frío se enfría de nuevo, para lo cual el gas protector que circula a través del espacio interior del horno de campana para recocido y fluye alrededor de la 5 cinta laminada en frío se enfría en un primer intercambiador de calor durante, por ejemplo, 7 a 15 horas, en una fase de enfriamiento denominada por motivos históricos como fase de enfriamiento lento. Durante esta fase de enfriamiento lento, la temperatura del gas protector se reduce sucesivamente de forma correspondiente a un perfil de temperaturas predeterminado hasta una temperatura intermedia, en particular de alrededor de 400ºC.

En una segunda fase que tiene lugar a continuación y que por motivos históricos se denomina fase de enfriamiento 10 rápido, la temperatura del gas protector se reduce sucesivamente desde la temperatura intermedia hasta una temperatura final, que normalmente es inferior a 80ºC.

La invención se caracteriza porque el gas protector fluye a través del primer intercambiador de calor exclusivamente en la primera fase de enfriamiento lento y la energía térmica del gas protector es transferida a un medio de trabajo a través de un circuito cerrado de aceite y un segundo intercambiador de calor. El medio de trabajo presenta - con respecto a la 15 presión normal - una temperatura de ebullición inferior a 80ºC, en particular inferior a 70ºC, y se evapora en el segundo intercambiador de calor. El vapor se conduce a continuación a un motor de vapor, que transforma parte de la energía térmica contenida en el medio de trabajo en energía eléctrica y/o mecánica, por ejemplo accionando un generador eléctrico o desarrollando otros trabajos mecánicos. Los motores de vapor se conocen en el estado actual de la técnica y también se designan en general motores de expansión. Funcionan según el principio de una máquina de vapor con uno 20 o más cilindros, utilizándose en lugar de vapor de agua como medio de trabajo normalmente una sustancia orgánica, por ejemplo etanol, que tiene un punto de ebullición más bajo que el del agua a presión normal.

La invención también se caracteriza porque está previsto un intercambiador de calor adicional que sólo es atravesado por la corriente de gas protector en la segunda fase de enfriamiento rápido. En este intercambiador de calor adicional, la energía térmica contenida en el gas protector es transferida, exclusivamente durante la fase de enfriamiento rápido, a un 25 medio de transporte térmico, que preferentemente consiste en agua, con el fin de calentar agua para uso industrial o para calefacción.

La invención tiene la ventaja de que la energía contenida en el gas protector después del calentamiento de la cinta laminada en frío puede aprovecharse de nuevo en gran parte en forma de trabajo mecánico o eléctrico y también para calentar agua, por ejemplo para calefacción. Mediante la combinación de una transferencia de energía térmica del gas 30 protector que inicialmente está a más de 700ºC a través del aceite utilizado según la invención, cuya temperatura preferentemente se mantiene esencialmente constante en un valor de alrededor de 260ºC, y el enfriamiento del aceite por el medio de trabajo, que se evapora ya a una temperatura inferior a 80ºC, se puede optimizar el punto de trabajo de los intercambiadores de calor utilizados. Del mismo modo, utilizando un motor de vapor, que permite regular la energía térmica extraída del medio de trabajo de forma considerablemente más sensible que en el caso de una turbina de vapor, 35 es por primera vez posible una regulación correspondiente a la práctica de la temperatura del gas protector dentro de la primera fase de enfriamiento lento.

Dicho de otro modo, aumentando o disminuyendo la carga eléctrica y/o mecánica del motor de vapor se puede variar de forma relativamente rápida la cantidad de calor absorbida por éste por unidad de tiempo, con lo que la temperatura del medio de trabajo también puede aumentar o disminuir en un intervalo de tiempo relativamente corto, por ejemplo de 30 40 segundos, para ajustar el valor nominal predeterminado, de por ejemplo 260ºC. A su vez, esta regulación relativamente rápida de la temperatura del medio de trabajo a un valor nominal predeterminado permite ajustar, mediante la variación del caudal, la temperatura del gas protector, que inicialmente tiene una temperatura superior a 700ºC, a un valor nominal deseado, con lo que se asegura que la temperatura de la cinta laminada en frío sometida a la acción del gas protector dentro del horno para recocido se reduce durante la fase de enfriamiento lento correspondientemente al perfil 45 de temperaturas predeterminado.

En la forma de realización preferente de la invención, el circuito cerrado de aceite contiene un aceite térmico, en particular basado en aceite mineral, que se utiliza de forma conocida en circuitos cerrados para el enfriamiento y calentamiento de instalaciones y procesos industriales, que en este caso es líquido y esencialmente estable hasta una temperatura de aproximadamente 320ºC a presión normal. El aceite térmico es calentado por el gas protector en el 50 primer intercambiador de calor a una temperatura preferente del orden de 265ºC y es enfriado por el medio de trabajo en el segundo intercambiador de calor a una temperatura preferentemente del orden de 180ºC, con lo que tanto al comienzo de la fase de enfriamiento lento, donde la temperatura del gas protector es del orden de 700ºC, como hacia el final de la fase de enfriamiento lento, cuando la temperatura del gas protector ya sólo es algo superior a 400ºC, se asegura un transporte de calor eficaz a través del aceite térmico y una regulación fiable de la temperatura del gas 55 protector mediante el caudal de aceite térmico, sin que éste se descomponga químicamente o se evapore. Otra ventaja del aceite como medio de transporte de calor es que éste está disponible también en grandes cantidades a un precio relativamente bajo y, a diferencia del agua, únicamente requiere unas presiones de servicio bajas, del orden de unos bares, en el circuito de aceite.

De acuerdo con otra idea que sirve de base a la invención, el medio de trabajo es un líquido orgánico, en particular etanol, que se evapora en el segundo intercambiador de calor. En este caso, el líquido orgánico se conduce al motor de vapor en forma de vapor de etanol a una sobrepresión de 10 a 50 bar, preferentemente de aproximadamente 35 bar, y a una temperatura de aproximadamente 250ºC; actuando en el motor de vapor sobre un émbolo, pierde presión, produciendo trabajo mecánico, y a continuación sale del motor de vapor a una presión menor y entra en un 5 condensador. En el condensador tiene lugar otro enfriamiento del vapor, que conduce a la condensación de éste, transportándose la cantidad acumulada de medio de trabajo líquido otra vez al segundo intercambiador de calor mediante una bomba situada aguas abajo, en el segundo intercambiador de calor el medio de trabajo se calienta y evapora de nuevo. La condensación del vapor del medio de trabajo en el condensador ofrece la ventaja adicional de aprovechar también el calor de condensación del medio de trabajo, con lo que de nuevo se incrementa ventajosamente 10 el intervalo de temperaturas disponible para la absorción de energía térmica en el segundo intercambiador de calor y, correspondientemente, mejora la capacidad de regulación de la temperatura del aceite mediante el caudal.

En la forma de realización preferente de la invención, el enfriamiento del condensador se produce en un tercer medio de transporte de calor, que consiste en particular en agua, que conduce el calor residual extraído del medio de trabajo en el condensador a un depósito de agua caliente o a una instalación de calefacción, para el calentamiento/precalentamiento 15 de agua de uso industrial o de calefacción, que en caso dado puede incluir a su vez un intercambiador de calor. De este modo se obtiene la ventaja de recuperar prácticamente por completo la energía térmica del gas protector, que al comienzo del proceso de recocido en campana se introduce en la cinta laminada en frío a través de los quemadores y, a pesar de las bajas presiones en el circuito de aceite, aproximadamente un 74% de la energía original se transforma en energía eléctrica o mecánica y en energía térmica de uso directo. 20

De acuerdo con otra idea que sirve de base a la invención, el segundo intercambiador de calor, visto en el sentido de flujo del medio de trabajo, incluye un precalentador para el calentamiento previo del medio de trabajo, un evaporador aguas abajo de éste para evaporar el medio de trabajo y preferentemente también un sobrecalentador aguas abajo del evaporador para sobrecalentar el medio de trabajo en forma de vapor. En este contexto, para aumentar la eficiencia de la recuperación de calor, el aceite del circuito de aceite calentado en el primer intercambiador de calor fluye 25 sucesivamente primero a través del sobrecalentador, a continuación a través del evaporador y después a través del precalentador.

En la forma de realización preferente de la invención también está previsto que, durante la primera fase de enfriamiento lento, el gas protector circule a un caudal volumétrico esencialmente constante por un circuito cerrado a través del horno de campana para recocido y el primer intercambiador de calor, y que la temperatura del gas protector dentro del horno 30 de campana para recocido - como ya se ha indicado más arriba - se modifique en base al caudal de aceite a través del primer intercambiador de calor. De este modo es posible una regulación especialmente rápida y precisa de la temperatura del gas protector dentro del horno de campana para recocido.

Para recuperar la energía térmica contenida en la bobina caliente de cinta laminada en frío con una eficiencia especialmente alta, también está previsto que el motor de vapor esté acoplado en accionamiento con un generador 35 eléctrico, que transfiere la energía eléctrica generada a un acumulador de corriente y/o a la red eléctrica pública y/o a una red eléctrica propia.

En este contexto, al menos una parte de la energía eléctrica generada por el generador es conducida a un ventilador accionado eléctricamente asignado al primer intercambiador de calor para la circulación del gas protector a través del espacio interior del horno de campana para recocido y/o a un dispositivo de bombeo accionado eléctricamente para la 40 circulación del aceite dentro del circuito cerrado de aceite a través del primer y del segundo intercambiador de calor y/o a una bomba accionada eléctricamente para el transporte del medio de trabajo, de modo que para el servicio no se requiere energía eléctrica adicional.

La invención se explica a continuación por medio de una disposición según la invención para la realización del procedimiento según la invención anteriormente descrito y en base a las figuras. 45

En las figuras:

Fig. 1: muestra la disposición según la invención durante la fase de enfriamiento lento;

Fig. 2: muestra la disposición según la invención durante la fase de enfriamiento rápido;

Fig. 3 un ejemplo de un perfil de temperaturas del gas protector y del núcleo de una bobina de cinta laminada en frío durante la fase de calentamiento, la fase de enfriamiento lento y la fase de 50 enfriamiento rápido subsiguiente en función del tiempo; y

Fig. 4: muestra el sobrecalentador, el evaporador y el precalentador utilizados en la forma de realización especialmente preferente de la invención, a través de los cuales fluye sucesivamente el aceite.

Como muestran las Fig. 1 y 2, una disposición 1 para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminada en frío 2 incluye un horno de campana para recocido 4, en el que varias bobinas de cinta 55 laminada en frío superpuestas se disponen de forma conocida bajo una campana de recocido cerrada herméticamente

del exterior, para calentarlas después del proceso de laminado en frío a una temperatura superior a la temperatura de recristalización. Dentro del horno de campana para recocido 4, cuya campana de recocido no se representa en las figuras para mayor claridad, se encuentra una atmósfera de gas protector 6, que preferentemente consiste en hidrógeno gas, el cual se hace pasar entre las bobinas mediante un ventilador 5, bosquejado en las figuras. Para ello, durante la fase de calentamiento, designada Pheat en la Fig. 3, que está reproducida en la representación de la Fig. 3 únicamente a 5 modo de ejemplo, el gas protector se calienta indirectamente mediante quemadores, no mostrados aquí más detalladamente, y se mantiene en circulación hasta alcanzar la temperatura deseada, por ejemplo de 710ºC. A continuación, la temperatura del gas protector se reduce de acuerdo con el perfil de temperaturas reproducido en la Fig. 3 en dos fases de enfriamiento sucesivas, designándose la primera fase de enfriamiento como fase de enfriamiento lento Pslow y la segunda fase como fase de enfriamiento rápido Pfast. 10

Para reducir la temperatura de la cinta laminada en frío durante las fases de enfriamiento Pslow y Pfast correspondientemente al perfil de temperaturas deseado, el gas protector 6 se hace circular en un circuito cerrado de gas protector 7 mediante un ventilador 32 accionado eléctricamente, correspondiendo la temperatura del gas protector esencialmente a la temperatura de regulación media que ha de adquirir la cinta laminada en frío 2. Debido a la capacidad térmica relativamente grande de las bobinas de cinta laminada en frío, la temperatura del núcleo de las 15 bobinas, designada TKern en el diagrama de la Fig. 3 y representada con una línea continua, disminuye de forma considerablemente más lenta que la temperatura del hidrógeno gas, designada TSchutzgas y representada con una línea de puntos y rayas.

De acuerdo con la representación de la Fig. 1, el gas protector 6, que hacia el final de la fase de calentamiento Pheat tiene una temperatura máxima inicial Tanf de por ejemplo 710ºC, circula durante la primera fase de enfriamiento lento 20 Pslow exclusivamente a través de un primer intercambiador de calor 8, que está en conexión de circulación con un segundo intercambiador de calor 12 a través de un circuito cerrado de aceite 10 y una bomba accionada eléctricamente 34. El circuito de aceite 10 contiene aceite térmico líquido, que en el primer intercambiador de calor 8 es calentado por el gas protector 6 a una temperatura del orden de 265ºC y en el segundo intercambiador de calor 12 es enfriado por un medio de trabajo 14 a una temperatura del orden de 180ºC. 25

El medio de trabajo 14 consiste en un líquido orgánico, en particular etanol, que a presión normal tiene una temperatura de ebullición inferior a 80ºC, en particular inferior a 70ºC, y se evapora en el segundo intercambiador de calor 12. A continuación, el medio de trabajo 14 evaporado se conduce a través de una línea de alimentación 15 bajo presión, preferentemente del orden de 35 bar, a un motor de vapor conocido, que funciona de modo similar a una máquina de vapor de émbolo, o a un motor de émbolo alternativo modificado o a un motor de presión de aire, y que transforma parte 30 de la energía térmica contenida en el medio de trabajo 14 en forma de vapor en trabajo mecánico, que se utiliza para accionar un generador eléctrico 30 a través de un árbol, bosquejado esquemáticamente en la Fig. 1. En el lado de salida del motor de vapor 16, en el sentido de flujo del medio de trabajo 14, se sitúa aguas abajo un condensador 24, que se enfría a una temperatura inferior al punto de ebullición mediante un medio de transporte de calor, preferentemente agua de refrigeración 27, para pasar al estado líquido el medio de trabajo 14 en forma de vapor. El medio de trabajo 14 35 licuado se conduce aguas abajo del condensador 24 otra vez al segundo intercambiador de calor 13 mediante una bomba eléctrica 26, para evaporar de nuevo el medio de trabajo 14.

Para aumentar adicionalmente la eficiencia de la recuperación de energía, de acuerdo con la representación de la Fig. 4, en la forma de realización preferente de la invención está previsto que el segundo intercambiador de calor 12, visto en el sentido de flujo del medio de trabajo 14, incluya un precalentador 12.1 para pre-calentar el medio de trabajo 14, un 40 evaporador 12.2 conectado aguas abajo en el sentido del flujo para evaporar el medio de trabajo 14 y un sobrecalentador 12.3 conectado aguas abajo al evaporador 12.2 en el sentido de flujo que sobrecalienta el vapor de medio de trabajo generado en el evaporador, preferentemente a una temperatura de aproximadamente 250ºC, antes de conducir el vapor al motor de vapor 16. En este contexto, primero el sobrecalentador 12.3, a continuación el evaporador 12.2 y finalmente el precalentador 12.1 son atravesados sucesivamente por una corriente de aceite 11, que por ejemplo 45 tiene una temperatura del orden de 265ºC al entrar en el sobrecalentador 12.3, donde cede parte de su energía térmica al medio de trabajo 14 en forma de vapor antes de entrar en el lado caliente del evaporador 12.2, que en principio también es un intercambiador de calor conocido. Una vez que el aceite 11 ha cedido en el evaporador 12.2 otra parte de su energía térmica al medio de trabajo 14 para evaporarlo, el aceite 11 así enfriado, preferentemente a una temperatura inferior a 70ºC, es conducido a través del lado caliente del precalentador 12.1, que también es en un intercambiador de 50 calor, donde una parte del calor residual que queda en el aceite 11 es transferida al medio de trabajo 14 líquido con el fin de calentar éste a una temperatura algo más baja que la temperatura de fusión, de por ejemplo 70ºC.

Tal como se puede observar además en la Fig. 1, donde los circuitos de medios activos durante la primera fase de enfriamiento lento están destacadas con líneas de trazo grueso, en un ejemplo de circuito, el medio de transporte de calor 27 se conduce, por ejemplo a través de un intercambiador de calor adicional, no mostrado más detalladamente en 55 las figuras, a un depósito de agua caliente 28, para calentar directamente el agua 20 acumulada dentro del mismo. No obstante, el medio de transporte de calor 27 también puede consistir alternativamente en agua fría suministrada desde la red de alimentación, que fluye a través del condensador 24 para, previamente calentada, entrar en el depósito de agua caliente 28, desde donde se puede extraer para calefacción o como agua de uso industrial.

Además, tal como está bosquejado en la Fig. 2 con las líneas de trazo grueso, cuando se alcanza una temperatura 60 intermedia Tint, de por ejemplo 400ºC, al final de la primera fase de enfriamiento lento Pslow (véase la Fig. 2), en la fase

de enfriamiento rápido Pfast subsiguiente, la temperatura del gas protector 6 se sigue enfriando hasta alcanzar la temperatura final Tend, que preferiblemente es inferior a 80ºC. Para ello, la línea de alimentación del gas protector 6, que tiene una temperatura de aproximadamente 400ºC, al primer intercambiador de calor 8, se interrumpe cerrando la válvula 8a conectada aguas arriba del intercambiador de calor 8 y la válvula 18a conectada aguas arriba del intercambiador de calor adicional 18 se abre, tras lo cual el gas protector 6 circula por un conducto de gas protector, que 5 se bifurca en una intersección 9 aguas arriba de la válvula 8a, y atraviesa el intercambiador de calor adicional 18 y desde éste vuelve al espacio interior 3 del horno de campana para recocido 4. En el intercambiador de calor adicional 18, que es atravesado por el gas protector 6 exclusivamente en la segunda fase de enfriamiento rápido, la energía térmica contenida en el gas protector 6 es conducida a través de un medio de transporte de calor adicional 22, preferentemente agua, a un depósito de agua caliente, que preferiblemente es el depósito de agua caliente 28 ya 10 mencionado más arriba, donde el agua se pre-calienta para enfriar el condensador 24. Adicionalmente, en la línea de alimentación del medio de transporte de calor 27 al condensador 24 puede estar integrado un refrigerador adicional 40, bosquejado en las Fig. 1 y 2, en particular en forma de un refrigerador de aire libre, que enfría el medio de transporte de calor conducido al condensador cuando la temperatura del agua caliente 20 en el depósito de agua para uso industrial 28 es demasiado alta. De acuerdo con una forma de realización no mostrada en detalle, el refrigerador adicional 40 15 también puede estar en conexión de flujo mediante una válvula adecuada y una línea de alimentación con la línea de alimentación del depósito de agua para uso industrial 28 y/o con la línea de alimentación del intercambiador de calor adicional 18, con el fin de evitar un sobrecalentamiento del agua caliente 20 en el depósito de agua para uso industrial 28 también durante la fase de enfriamiento rápido Pfast mostrada en la Fig. 2, por ejemplo cuando en verano la demanda de agua caliente para uso industrial y/o agua de calefacción es baja. También es concebible un enfriamiento del agua 20 caliente 20 a través de un intercambiador de calor, no representado, en forma de un serpentín en el depósito de agua para uso industrial 28.

Se entiende que el medio de transporte de calor adicional 22 también puede calentar por ejemplo un medio de calefacción, tal como aire, en lugar del agua 20 del depósito de agua para uso industrial 28, mediante un intercambiador de calor adicional, para poder aprovechar la energía residual del gas protector 6 también al final de la fase de 25 enfriamiento rápido Pfast de forma eficiente para calefacción, cuando el gas protector 6 ya solo presenta una temperatura del orden de la temperatura final Tend.

El uso de la disposición 1 según la invención permite aprovechar de forma muy eficiente la energía térmica contenida en el gas protector a pesar de los intervalos de temperatura relativamente grandes durante las fases de enfriamiento lento y rápido. 30

La regulación de los caudales de aceite, medio de trabajo 14 y agua en los circuitos correspondiente se lleva a cabo mediante un dispositivo de control electrónico, no mostrado detalladamente en las figuras, y sensores correspondientes.

Lista de los símbolos de referencia

1 Disposición según la invención

2 Cinta laminada en frío 35

3 Espacio interior del horno de campana para recocido

4 Horno de campana para recocido

5 Ventilador

6 Gas protector

7 Circuito cerrado de gas protector 40

8 Primer intercambiador de calor

8a Válvula

9 Intersección

10 Circuito cerrado de aceite

11 Aceite 45

12 Segundo intercambiador de calor

12.1 Precalentador

12.2 Evaporador

12.3 Sobrecalentador

14 Medio de trabajo/etanol

15 Línea de alimentación

16 Motor de vapor

18 Intercambiador de calor adicional

18a Válvula 5

20 Agua caliente

22 Medio de transporte de calor adicional

24 Condensador

26 Bomba para medio de trabajo condensado

27 Tercer medio de transporte de calor 10

28 Depósito de agua para uso industrial

30 Generador eléctrico

32 Ventilador eléctrico

34 Bomba para aceite accionada eléctricamente

40 Refrigerador adicional 15

Pslow Fase de enfriamiento lento

Pfast Fase de enfriamiento rápido

Tanf Temperatura inicial del gas protector

Tint Temperatura intermedia

Tend Temperatura final 20

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminada en frío (2) en un horno de campana para recocido (4), donde la cinta de acero (2) se calienta bajo una atmósfera de gas protector hasta una temperatura superior a la temperatura de recristalización y después es sometida, en una primera fase de enfriamiento lento (Pslow) subsiguiente y una segunda fase de enfriamiento rápido (Pfast) que 5 tiene lugar a continuación de la primera fase de enfriamiento lento (Pslow), a la acción de un gas protector (6), cuya temperatura se reduce durante la primera fase (Pslow) hasta una temperatura intermedia (Tint), en particular 400ºC y en la segunda fase desde la temperatura intermedia hasta una temperatura final (Tend), en particular inferior a 80ºC,

caracterizado porque está previsto un primer intercambiador de calor (8) que es atravesado por el gas protector (6) exclusivamente en la primera fase (Pslow) y que transfiere la energía térmica del gas protector (6), a través de un circuito 10 cerrado de aceite (10) y un segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3), a un medio de trabajo (14), que a presión normal tiene una temperatura de ebullición inferior a 80ºC, en particular inferior a 70ºC, y que se evapora en el segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3) y es conducido a un motor de vapor (16) que transforma parte de la energía térmica contenida en el medio de trabajo (14) en energía mecánica y/o eléctrica, y porque está previsto un intercambiador de calor adicional (18) que es atravesado por el gas protector (6) exclusivamente en la segunda fase de 15 enfriamiento rápido (Pfast) y en el que la energía térmica contenida en el gas protector (6) se transfiere a un medio de transporte de calor adicional (22), preferentemente agua, para calentar agua para uso industrial (20).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de aceite (10) contiene un aceite térmico (11) que es calentado por el gas protector (6) en el primer intercambiador de calor (8) a una temperatura de aproximadamente 265ºC y es enfriado por el medio de trabajo (14) en el segundo intercambiador de calor (12) a una 20 temperatura de aproximadamente 180ºC.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el medio de trabajo (14) consiste en un líquido orgánico, en particular etanol, que se evapora en el segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3), y porque detrás del motor de vapor (16) están conectados un condensador (24) y una bomba (26) mediante los cuales el medio de trabajo (14), después de abandonar el motor de vapor (16), es condensado y conducido de nuevo al segundo 25 intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3).
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el condensador (24) es enfriado por un medio de transporte de calor (27), en particular agua, que conduce el calor residual extraído del medio de trabajo (14) a un depósito de agua caliente (28) y/o a una instalación de calefacción para el calentamiento de agua de uso industrial (20) o para calefacción. 30
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo intercambiador de calor, visto en el sentido de flujo del medio de trabajo (14), incluye un precalentador (12.1) para el pre-calentamiento del medio de trabajo (14), un evaporador (12.2) conectado aguas abajo de éste para evaporar el medio de trabajo (14) y también un sobrecalentador (12.3) conectado aguas abajo al evaporador (12.2) para sobrecalentar el medio de trabajo (14) en forma de vapor, fluyendo el aceite (11) del circuito de aceite (10) calentado en el primer intercambiador de calor 35 (8) sucesivamente primero a través del sobrecalentador (12.3), a continuación a través del evaporador (12.2) y después a través del precalentador (12.1).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, durante la primera fase de enfriamiento lento (Pslow), el gas protector (6) circula con un caudal volumétrico esencialmente constante por un circuito cerrado (7) a través del horno de campana para recocido (4) y el primer intercambiador de calor (8), y porque la 40 temperatura del gas protector (6) dentro del horno de campana para recocido (4) se modifica según el caudal de aceite (11) a través del primer intercambiador de calor (8).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor de vapor (16) está acoplado en accionamiento con un generador eléctrico (30) que transfiere la energía eléctrica generada a un acumulador de corriente y/o a la red eléctrica pública y/o a una red eléctrica propia. 45
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el generador eléctrico (30) conduce parte de la energía eléctrica generada por el mismo a un ventilador accionado eléctricamente (302) asignado al primer intercambiador de calor (8) para la circulación del gas protector (6) a través del espacio interior (3) del horno de campana para recocido (4) y/o a un dispositivo de bombeo accionado eléctricamente (34) para la circulación del aceite (11) a través del primer y el segundo intercambiador de calor (8, 12) y/o a una bomba accionada eléctricamente (26) 50 para el transporte del medio de trabajo (14).
9. Disposición para la recuperación de energía térmica durante el tratamiento térmico de cinta de acero laminada en frío (2), para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que incluye un horno de campana para recocido (4), donde la cinta de acero (2) se calienta bajo una atmósfera de gas protector hasta una temperatura superior a la temperatura de recristalización y después es sometida, en una primera fase de enfriamiento 55 lento (Pslow) subsiguiente y una segunda fase de enfriamiento rápido (Pfast) que tiene lugar a continuación de la primera fase de enfriamiento lento (Pslow), a la acción de un gas protector (6), cuya temperatura se reduce durante la primera

fase hasta una temperatura intermedia (Tint), en particular 400ºC, y en la segunda fase (Pfast) desde la temperatura intermedia (Tint) hasta una temperatura final (Tend), en particular inferior a 80ºC,

caracterizada por un primer intercambiador de calor (8), que es atravesado por el gas protector (6) exclusivamente en la primera fase, un segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3) que está conectado al primer intercambiador de calor (8) a través de un circuito cerrado de aceite (10), y un motor de vapor (16) al que se conduce, a través de una 5 línea de alimentación (15), un medio de trabajo (14) calentado en el segundo intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3), que presenta a presión normal una temperatura de ebullición inferior a 80ºC, en particular inferior a 70ºC, en forma de vapor, y que transforma parte de la energía térmica contenida en el medio de trabajo (14) en energía mecánica y/o eléctrica, y también un intercambiador de calor adicional (18) que es atravesado por el gas protector (6) exclusivamente en la segunda fase de enfriamiento rápido y en el que la energía térmica contenida en el gas protector 10 (6) se transfiere a un medio de transporte de calor adicional (22), preferentemente agua, para calentar agua para uso industrial.
10. Disposición según la reivindicación 9, caracterizada porque el medio de trabajo (14) consiste en un líquido orgánico, en particular etanol, y porque detrás del motor de vapor (16) están conectados un condensador (24) y una bomba (26) mediante los cuales el medio de trabajo (14) se condensa antes de ser conducido de nuevo al segundo 15 intercambiador de calor (12; 12.1; 12.2; 12.3).
11. Disposición según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizada porque el segundo intercambiador de calor, visto en el sentido de flujo del medio de trabajo, incluye un precalentador (12.1) para el calentamiento previo del medio de trabajo (14), un evaporador (12.2) conectado aguas abajo a éste para evaporar el medio de trabajo (14), y también un sobrecalentador (12.3) conectado aguas abajo al evaporador (12.2) para sobrecalentar el medio de trabajo (14) en 20 forma de vapor, fluyendo el aceite (11) del circuito de aceite (10) calentado en el primer intercambiador de calor (8) sucesivamente primero a través del sobrecalentador (12.3), a continuación a través del evaporador (12.2) y después a través del precalentador (12.1).