JP2013151023A - Continuous casting equipment row and thermoelectric generation method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造工程における熱間スラブの熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する熱電発電装置を備えた熱間スラブを連続鋳造する連続鋳造設備列およびそれを用いた熱電発電方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a continuous casting equipment row for continuously casting a hot slab having a thermoelectric power generation device for converting and recovering the thermal energy of the hot slab in the continuous casting process, and a thermoelectric power generation method using the same. It is.
異種の導体または半導体に温度差を与えると、高温部と低温部との間に起電力が生じることは、ゼーベック効果として古くから知られており、このような性質を利用し、熱電発電素子を用いて熱を直接電力に変換することも知られている。
近年、製鉄工場等の製造設備では、例えば、上記のような熱電発電素子を用いた発電により、これまで廃熱として棄ててきたエネルギー、例えば、熱間スラブなどの鋼材の輻射による熱エネルギーを利用する取組みが推進されている。
When a temperature difference is given to different types of conductors or semiconductors, it has long been known as the Seebeck effect that an electromotive force is generated between the high-temperature part and the low-temperature part. It is also known to use heat to directly convert power.
In recent years, manufacturing facilities such as steel factories use energy that has been discarded as waste heat by, for example, power generation using thermoelectric power generation elements as described above, for example, heat energy generated by radiation of steel materials such as hot slabs. Efforts are being promoted.
熱エネルギーを利用する方法としては、例えば、特許文献１には、受熱装置を高温物体に対峙して配置し、高温物体の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、回収する方法が記載されている。
特許文献２には、廃熱として処理されている熱エネルギーに、熱電素子モジュールを接触させて電気エネルギーに変換し、回収する方法が記載されている。
As a method of using thermal energy, for example,
しかしながら、特許文献１では、板状のスラブ連鋳ラインに適用できる旨の記載があるものの、実操業におけるスラブの温度変化や、スラブ量の変動による放出熱量（熱エネルギー）の変動など、操業条件の変動による熱源温度の変化については考慮されていない。
また、特許文献２では、モジュールを、熱源に対して固定する必要があるため、連続鋳造設備のように、移動する熱源に対しては、モジュールが設置できないという問題がある。
However, in
Moreover, in
本発明は、上記した現状に鑑み開発されたもので、熱源が移動（流動）する連続鋳造設備において、放出状態が変動する熱間スラブの熱エネルギーを、効率良く電気エネルギーに変換して回収することができる熱電発電装置を備えた連続鋳造設備列およびそれを用いた熱電発電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been developed in view of the above-described situation, and in a continuous casting facility in which a heat source moves (flows), the thermal energy of a hot slab whose emission state fluctuates is efficiently converted into electric energy and recovered. It is an object of the present invention to provide a continuous casting equipment line provided with a thermoelectric power generation device that can perform the same and a thermoelectric power generation method using the same.
発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、熱エネルギーの放出状態に応じて、熱源と熱電発電ユニットの距離などの配置位置を調整することによって、高効率な熱電発電を行うことができることを知見し、新たな製鉄所における熱利用が可能な熱電発電装置を備えた連続鋳造設備列を、それを用いた熱電発電方法と共に開発した。
本発明は上記知見に立脚するものである
As a result of intensive studies to solve the above-described problems, the inventors have adjusted the arrangement position such as the distance between the heat source and the thermoelectric power generation unit according to the release state of the thermal energy, thereby enabling highly efficient thermoelectric power generation. As a result, we have developed a continuous casting equipment line equipped with a thermoelectric generator that can use heat at a new steelworks, together with a thermoelectric generation method using it.
The present invention is based on the above findings.
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．スラブ冷却装置とスラブ切断装置とを備えた熱間スラブを連続鋳造する連続鋳造設備列において、
スラブ冷却装置出側からスラブ切断装置の上流、スラブ切断装置の下面およびスラブ切断装置出側のうちから選んだ少なくとも一の位置で、該熱間スラブに対峙し、該熱間スラブの温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じて移動可能に設置された熱電発電ユニットを有する熱電発電装置を備えたことを特徴とする連続鋳造設備列。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. In a continuous casting equipment line for continuously casting a hot slab equipped with a slab cooling device and a slab cutting device,
At least one position selected from the outlet side of the slab cooling device to the upstream side of the slab cutting device, the lower surface of the slab cutting device, and the outlet side of the slab cutting device, facing the hot slab, and the temperature of the hot slab and / or Or the continuous casting equipment row | line | column provided with the thermoelectric power generation apparatus which has the thermoelectric power generation unit movably installed according to the output of the thermoelectric power generation unit.
２．前記熱電発電ユニットを、熱間スラブの幅方向温度分布に応じ、高温部に対して低温部では近接して設置することを特徴とする前記１に記載の連続鋳造設備列。 2. 2. The continuous casting equipment row according to 1, wherein the thermoelectric power generation unit is installed close to a high temperature portion at a low temperature portion according to a temperature distribution in a width direction of the hot slab.
３．前記熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、熱間スラブの幅方向温度分布に応じ、低温部に対して高温部を密に配置することを特徴とする前記１または２に記載の連続鋳造設備列。 3. The continuous casting equipment row according to 1 or 2, wherein the thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit is arranged with a high temperature portion densely arranged with respect to a low temperature portion according to a temperature distribution in a width direction of the hot slab. .
４．前記熱電発電装置が、熱間スラブの温度および／または熱電発電ユニットの出力を測定して求めた温度および／または出力に応じて、該熱電発電ユニットと該熱間スラブとの距離を制御する移動手段を有することを特徴とする前記１乃至３のいずれかに記載の連続鋳造設備列。 4). Movement for controlling the distance between the thermoelectric generator unit and the hot slab according to the temperature and / or output obtained by measuring the temperature of the hot slab and / or the output of the thermoelectric generator unit. The continuous casting equipment row according to any one of the above 1 to 3, further comprising means.
５．前記熱電発電装置が、さらに熱反射材を備えることを特徴とする前記１乃至４のいずれかに記載の連続鋳造設備列。 5. 5. The continuous casting equipment row according to any one of 1 to 4, wherein the thermoelectric generator further includes a heat reflecting material.
６．前記熱電発電装置が、熱間スラブの外周部を囲む形状になることを特徴とする前記１乃至５のいずれかに記載の連続鋳造設備列。 6). 6. The continuous casting equipment row according to any one of 1 to 5, wherein the thermoelectric generator has a shape surrounding an outer periphery of a hot slab.
７．前記熱電発電装置は、少なくとも１箇所の開口部が設けられたことを特徴とする前記１乃至６のいずれかに記載の連続鋳造設備列。 7). 7. The continuous casting equipment row according to any one of 1 to 6, wherein the thermoelectric generator is provided with at least one opening.
８．前記熱電発電装置が、さらに、熱電発電ユニットの一体移動を行う移動手段を備えることを特徴とする前記１乃至７のいずれかに記載の連続鋳造設備列。 8). The continuous casting equipment row according to any one of 1 to 7, wherein the thermoelectric generator further includes a moving unit that integrally moves the thermoelectric generator unit.
９．前記熱電発電装置が、さらに、前記熱電発電ユニットの出力に応じて、熱電発電ユニットの稼働非稼働を判断する稼動判断手段を具えることを特徴とする前記１乃至８のいずれかに記載の連続鋳造設備列。 9. The continuous operation according to any one of 1 to 8, wherein the thermoelectric power generation device further includes operation determining means for determining operation / non-operation of the thermoelectric power generation unit according to an output of the thermoelectric power generation unit. Casting equipment column.
１０．前記１乃至９のいずれかに記載の熱電発電装置を備えた連続鋳造設備列を用い、スラブの熱を受熱して熱電発電を行うことを特徴とする熱電発電方法。 10. 10. A thermoelectric power generation method using a continuous casting equipment line provided with the thermoelectric power generation device according to any one of 1 to 9 to receive heat of a slab and perform thermoelectric power generation.
１１．スラブ切断装置出側に熱電発電装置を備えた連続鋳造設備列を用い、前記熱電発電装置に対峙した熱間スラブの搬送速度を、連続鋳造速度以上、連続鋳造速度の１．１倍以下の速度にすることを特徴とする前記１０に記載の熱電発電方法。 11. Using a continuous casting equipment line equipped with a thermoelectric generator on the outlet side of the slab cutting device, the conveying speed of the hot slab facing the thermoelectric generator is a speed equal to or higher than the continuous casting speed and 1.1 times the continuous casting speed. 11. The thermoelectric power generation method as described in 10 above.
１２．前記連続鋳造設備列の稼動判断手段を用いて、熱電発電ユニットの稼働を制御することを特徴とする前記１０または１１に記載の熱電発電方法。
12 12. The thermoelectric power generation method according to
本発明に従うことで、熱電発電ユニットと熱源（熱間スラブ）とを、発電効率の良い状態に保持することができるため、発電効率が効果的に向上する。その結果、従来に比べ、熱間スラブから放出される熱エネルギーを、高いレベルで回収することができる。 According to the present invention, since the thermoelectric power generation unit and the heat source (hot slab) can be maintained in a state with good power generation efficiency, the power generation efficiency is effectively improved. As a result, the heat energy released from the hot slab can be recovered at a higher level than in the past.
以下、本発明を、具体的に説明する。
図１は、本発明の熱電発電装置の一実施形態を説明する模式図である。図中、１は熱電発電ユニットおよび２は熱源である。
本発明において、熱電発電装置は、熱源２に対峙して、熱源２の温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じて配置された熱電発電ユニット１を具備している。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a thermoelectric generator of the present invention. In the figure, 1 is a thermoelectric power generation unit and 2 is a heat source.
In the present invention, the thermoelectric power generation apparatus includes a thermoelectric
本発明における熱源は、連続鋳造装置における熱間スラブ（以下、単にスラブとも言う）である。
また、本発明の熱電発電装置は、スラブの幅方向および長手方向に少なくとも一つの、熱電発電ユニットを具備している。そして、その熱電発電ユニットは、スラブに対峙する受熱手段と、少なくとも一つの熱電発電モジュールと、放熱手段とを有する。
The heat source in the present invention is a hot slab (hereinafter also simply referred to as a slab) in a continuous casting apparatus.
The thermoelectric generator of the present invention includes at least one thermoelectric generator unit in the width direction and the longitudinal direction of the slab. The thermoelectric power generation unit includes heat receiving means facing the slab, at least one thermoelectric power generation module, and heat radiating means.
上記受熱手段は、材質にもよるが、熱電素子の高温側温度プラス数度から数十度、場合によっては数百度程度の温度になる。それ故、受熱手段は、その温度で、耐熱性や、耐久性を持つものであればよい。例えば、銅や銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、セラミックスの他、一般の鉄鋼材料を用いることができる。
なお、アルミニウムは融点が低いため、熱源に応じた熱設計を行い、熱に耐えられる場合に使用することができる。また、セラミックスは、熱伝導率が小さいため、受熱手段の中で温度差がついてしまうが、スラブとスラブの間に熱源が無い状態が発生する箇所においては、蓄熱効果も期待できるので使用することが可能である。
Although the heat receiving means depends on the material, the temperature of the high temperature side of the thermoelectric element is several degrees to several tens of degrees, and in some cases, the temperature is about several hundred degrees. Therefore, the heat receiving means only needs to have heat resistance and durability at the temperature. For example, general steel materials can be used in addition to copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys, and ceramics.
Since aluminum has a low melting point, it can be used when the heat design according to the heat source can withstand heat. Also, ceramics have a low thermal conductivity, so there will be a temperature difference in the heat receiving means. However, in places where there is no heat source between the slabs, you can expect a heat storage effect. Is possible.
他方、放熱手段は、従来公知のものでよく、特別の制限はないが、フィンを具備した冷却デバイスや、接触熱伝達を活用した水冷デバイス、沸騰熱伝達を活用したヒートシンク、冷媒流路を有した水冷板等が好ましい形態として例示される。
また、低温側をスプレー冷却などで水冷しても、熱電発電ユニットの低温側は効率よく冷却される。特に、熱電発電ユニットを熱源より下方に設置する場合には、スプレー冷却を適用しても、スプレーを適切に配置すれば、残水はテーブル下に落下して、加熱面を冷却することなく、熱電発電ユニットの低温側は効率よく冷却される。スプレー冷却を行う場合には、スプレー冷媒が接触して冷却される側が放熱手段となる。
On the other hand, the heat dissipating means may be a conventionally known means and is not particularly limited, but has a cooling device equipped with fins, a water cooling device utilizing contact heat transfer, a heat sink utilizing boiling heat transfer, and a refrigerant flow path. The water-cooled plate etc. which were done are illustrated as a preferable form.
Moreover, even if the low temperature side is water cooled by spray cooling or the like, the low temperature side of the thermoelectric power generation unit is efficiently cooled. In particular, when the thermoelectric generator unit is installed below the heat source, even if spray cooling is applied, if the spray is properly arranged, the remaining water falls under the table without cooling the heating surface. The low temperature side of the thermoelectric generator unit is efficiently cooled. When spray cooling is performed, the side to be cooled by contact with the spray refrigerant is the heat dissipating means.
本発明に用いられる熱電発電モジュール５は、図２に示すように熱電素子３であるＰ型およびＮ型の半導体を数十〜数百対の電極４で接続した熱電素子群が二次元的に配列されており、その両側に配置した絶縁材６とからなる。また、上記熱電発電モジュール５は、両側もしくは片側に熱伝導シートや保護板を具備していても良い。さらにその保護板がそれぞれ、受熱手段７や放熱手段８を兼ねていても良い。
また、受熱手段および／または冷却板自体が絶縁材であったり、表面に絶縁材が被覆されたりしている場合は、絶縁材の代替としても良い。本発明の一実施形態に伴う熱電発電ユニット１は、熱電発電モジュールと、その外側に設けた受熱手段７および放熱手段８からなる。
また、熱電発電出力用の配線群も備えている。熱電発電ユニットの温度をモニタリングする熱電対を備えていても良い。
As shown in FIG. 2, the thermoelectric
Further, when the heat receiving means and / or the cooling plate itself is an insulating material or the surface is covered with an insulating material, the insulating material may be substituted. A thermoelectric
A wiring group for thermoelectric power generation output is also provided. A thermocouple for monitoring the temperature of the thermoelectric power generation unit may be provided.
本発明では、受熱手段と熱電発電モジュールの間や、放熱手段と熱電発電モジュールの間、そして絶縁材と保護板の間などに、部材同士の熱接触抵抗を低減し、熱電発電効率の一層の向上を図るために、前述した熱伝導シートを設けることができる。この熱伝導シートは、所定の熱伝導率を有しており、熱電発電モジュールの使用環境下で用いることができるシートであれば、特に制限はないが、グラファイトシート等が例示される。なお、保護板の外側に受熱手段と放熱手段とを有することができる。 In the present invention, the thermal contact resistance between members is reduced between the heat receiving means and the thermoelectric power generation module, between the heat dissipation means and the thermoelectric power generation module, and between the insulating material and the protective plate, and the thermoelectric power generation efficiency is further improved. For the purpose of illustration, the above-described heat conductive sheet can be provided. The heat conductive sheet has a predetermined thermal conductivity, and is not particularly limited as long as it is a sheet that can be used in the environment where the thermoelectric power generation module is used. Examples thereof include a graphite sheet. Note that heat receiving means and heat radiating means can be provided outside the protective plate.
なお、本発明に従う熱電発電モジュールの大きさは、１×１０−２ｍ２以下とすることが好ましい。モジュールの大きさを上述程度とすることで熱電発電モジュールの変形を抑制することができるからである。より好ましくは、２．５×１０−３ｍ２以下である。
また、熱電発電ユニットの大きさは、１ｍ２以下とすることが好ましい。ユニットを１ｍ２以下とすることで熱電発電モジュールの相互間や、熱電発電ユニット自体の変形を抑制することができるからである。より好ましくは、２．５×１０−１ｍ２以下である。本発明では、上記した熱電発電ユニットを複数個同時に用いることができる。
The size of the thermoelectric power generation module according to the present invention is preferably in a 1 × 10 -2 m 2 or less. This is because the deformation of the thermoelectric power generation module can be suppressed by setting the size of the module to the above level. More preferably, it is 2.5 × 10 −3 m 2 or less.
The size of the thermoelectric power generation unit is preferably 1 m 2 or less. This is because by setting the unit to 1 m 2 or less, it is possible to suppress deformation between the thermoelectric power generation modules and the thermoelectric power generation unit itself. More preferably, it is 2.5 × 10 −1 m 2 or less. In the present invention, a plurality of thermoelectric power generation units described above can be used simultaneously.
発明者らは、様々な製造プロセスから発生する熱エネルギーを回収する技術を検討してきたが、前述したように、単に、熱源に対向して熱電発電装置を配置しただけでは、実操業における熱源の温度変動等に対応できないため、効率的な発電は難しいことを知見した。 The inventors have studied a technique for recovering thermal energy generated from various manufacturing processes, but as described above, simply arranging a thermoelectric generator facing a heat source can reduce the heat source in actual operation. It was found that efficient power generation is difficult because it cannot cope with temperature fluctuations.
本発明では、スラブ（熱電発電ユニットが対峙した位置および温度測定に適した近傍を含む）の温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じて設置された熱電発電ユニットを有している。
図３に示すように、かかる熱電発電ユニットを、連続鋳造装置のスラブ切断装置１４の上流側やスラブ切断装置の下面およびスラブ切断装置出側のいずれかの位置（図中Ａ）に、それぞれのスラブの温度に応じて移動可能に設置することで、実操業における熱源の温度変動等に対応して、効率的な発電をすることができる。
In this invention, it has the thermoelectric power generation unit installed according to the temperature of the slab (the position where the thermoelectric power generation unit faces and the vicinity suitable for temperature measurement) and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
As shown in FIG. 3, the thermoelectric power generation unit is placed at each of the upstream side of the
連続鋳造装置とは、図３に示したような、取鍋とタンディッシュと鋳型とスラブ冷却装置と矯正ロール等ローラー群とスラブ切断装置とで構成されている。なお、図中、９は取鍋、１０はタンディッシュ、１１は鋳型、１２はスラブ冷却装置、１３は矯正ロール等ローラー群、１４はスラブ切断装置、１５は温度計、１６は熱電発電装置および１７はダミーバーテーブルである。
また、熱電発電ユニットを、調整用スラブを回収する、いわゆるダミーバーテーブル１７下面に、取り付けることも、設備の構造物を増やさないという点で好ましい。
The continuous casting apparatus includes a ladle, a tundish, a mold, a slab cooling device, a roller group such as a straightening roll, and a slab cutting device as shown in FIG. In the figure, 9 is a ladle, 10 is a tundish, 11 is a mold, 12 is a slab cooling device, 13 is a group of rollers such as straightening rolls, 14 is a slab cutting device, 15 is a thermometer, 16 is a thermoelectric generator and Reference numeral 17 denotes a dummy bar table.
In addition, it is also preferable to attach the thermoelectric power generation unit to the lower surface of the so-called dummy bar table 17 that collects the adjustment slab in terms of not increasing the structure of the facility.
連続鋳造工程は、高炉で作られた溶鋼が二次精錬を経て取鍋に入れられ、連続鋳造機の最上部に運ばれるところから始まる。そして、最上部の取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入する。その後、溶鋼はタンディッシュの底部から鋳型へと注がれ、鋳型に接触した溶鋼は、表面から凝固し、冷却工程を経て熱間スラブとなる。そして、さらに熱間スラブを切断する切断工程等から成っている。 The continuous casting process begins when the molten steel made in the blast furnace is put into the ladle after secondary refining and is transported to the top of the continuous casting machine. Then, molten steel is poured into the tundish from the top ladle. Thereafter, the molten steel is poured from the bottom of the tundish into the mold, and the molten steel in contact with the mold is solidified from the surface and becomes a hot slab through a cooling process. And it consists of the cutting process etc. which cut | disconnect a hot slab further.
ここで、本発明に従う熱電発電装置は、効率的に発電を行うため、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御できることが重要である。例えば、図３に示すように、スラブを連続鋳造する連続鋳造装置のライン上で、熱電発電装置１６の上流側に温度計１５を設置し、この温度計の測定値に応じて、スラブに対峙して設置された熱電発電ユニットとスラブ表面との距離を制御することができる構成としても良い。なお、熱電発電ユニットの配置は、常法に従えばよいが、例えば、図１に示す配置になるものが好ましい。本発明では、温度差に起因する熱電発電ユニットの出力に応じて設置することも可能である。すなわち、発電出力が大きくなるように熱電発電ユニットと熱源であるスラブ（鋼板）の距離を調整する。実測出力を用いても良いし、温度などから予測される出力値を用いても良い。他に、スラブ温度が同じであっても、スラブの板厚の変動によって、熱電発電ユニットとスラブの距離が変わらないよう、熱電発電ユニットが可動することも好ましい。
なお、本発明における熱電発電装置（熱電発電ユニット）の設置は、スラブの上方に限らず下方にも設置することができ、設置箇所も１箇所に限らず、複数箇所でも良い。また、熱電発電ユニットは、ローラー群の脇や、下部にも設置することもできる。
Here, since the thermoelectric generator according to the present invention generates electricity efficiently, it is important that the distance between the thermoelectric generator unit and the slab can be controlled. For example, as shown in FIG. 3, a
In addition, the installation of the thermoelectric generator (thermoelectric generator unit) in the present invention can be installed not only above the slab but also below, and the installation location is not limited to one location, and may be a plurality of locations. In addition, the thermoelectric power generation unit can be installed on the side of the roller group or on the lower side.
かかる構成とすることで、スラブの幅方向などに、温度分布があった場合でも、また例えば、製品ロットの切り替え等で温度変動等があった場合でも、その温度変動に対応して、熱電発電ユニットとスラブ表面との距離を制御して熱電発電を行うことができ、結果的に、熱電発電の効率が向上する。また、鋳造開始もしくは終了時などの非定常状態においては、スラブの高さ変動などに起因する装置の破損を防ぐため、熱電発電装置自体を、発電領域から退避位置に移動したり、その後発電するときには、再度発電領域に移動したりすることが好ましい。 By adopting such a configuration, even if there is a temperature distribution in the width direction of the slab, for example, even if there is a temperature variation due to, for example, switching of a product lot, thermoelectric power generation Thermoelectric power generation can be performed by controlling the distance between the unit and the slab surface, and as a result, the efficiency of thermoelectric power generation is improved. In addition, in an unsteady state such as at the start or end of casting, the thermoelectric power generator itself is moved from the power generation area to the retracted position, and thereafter power is generated in order to prevent damage to the device due to fluctuations in the height of the slab. Sometimes, it is preferable to move to the power generation region again.
また、熱電発電装置が高い稼働率を維持するためには、熱源に長時間対峙する場所に、熱電発電装置を設置することが好ましい。例えば、連続鋳造装置のスラブ切断装置の上流側やスラブ切断装置の下面などが挙げられる。ここで、熱源であるスラブが熱電発電装置近傍を通過する時には電気が生じ、熱電発電装置近傍に熱源がない時には熱から電気への変換効率が悪化するが、そのような場合は、パワーコンディショナー等を介し、系統電力と連系させれば、生じた電気を問題なく利用できる。なお、独立電源として使用する場合は、太陽光発電と同様に、蓄電池を用いて、生じた電力の変動を吸収して使用することができる。 In order to maintain a high operating rate of the thermoelectric generator, it is preferable to install the thermoelectric generator in a place facing the heat source for a long time. For example, the upstream side of the slab cutting device of a continuous casting apparatus, the lower surface of a slab cutting device, etc. are mentioned. Here, electricity is generated when the slab, which is a heat source, passes near the thermoelectric generator, and the conversion efficiency from heat to electricity deteriorates when there is no heat source near the thermoelectric generator, but in such a case, a power conditioner, etc. If the power is connected to the grid power via the power, the generated electricity can be used without any problem. In addition, when using as an independent power supply, the fluctuation | variation of the produced electric power can be absorbed and used using a storage battery similarly to photovoltaic power generation.
また、熱電発電装置の上流側に温度計を設置し、この温度計の測定値に応じて、熱電発電ユニットと熱間スラブとの距離を制御することができる。かかる機能を有することで、製品ロットの切り替えなど、熱間スラブの温度に変動などがあった場合でも、その温度変動等に適格に対応して、熱電発電を行うことができ、結果的に、熱電発電の効率が向上する。 In addition, a thermometer can be installed on the upstream side of the thermoelectric generator, and the distance between the thermoelectric generator unit and the hot slab can be controlled according to the measured value of the thermometer. By having such a function, even when there is a change in the temperature of the hot slab, such as a product lot change, it is possible to perform thermoelectric power generation correspondingly to the temperature change etc., and as a result, The efficiency of thermoelectric power generation is improved.
なお、上記の温度計は、放射温度計などの非接触型が好ましいが、ラインが断続的に止まる場合には、止まる都度、熱電対を接触させて測ることもできる。測定の頻度としては、温度計をラインに設置して自動で定期的に測定することが望ましい。
そして、スラブの温度と最も熱電発電の効率のよい距離との関係をあらかじめ求めておけば、上記の温度計の測定値に応じて、上記した熱電発電ユニットとスラブ表面との距離を、その温度変動に応じて適切に変更することができる。
The above thermometer is preferably a non-contact type such as a radiation thermometer, but when the line stops intermittently, it can be measured by contacting a thermocouple each time it stops. As for the frequency of measurement, it is desirable to install a thermometer on the line and measure it automatically and regularly.
If the relationship between the temperature of the slab and the distance at which thermoelectric power generation is most efficient is obtained in advance, the distance between the thermoelectric power generation unit and the surface of the slab is determined according to the measured value of the thermometer. Appropriate changes can be made according to fluctuations.
本発明では、スラブのサイズや品種に応じて、あらかじめ熱電発電ユニットの位置を設定しておいてもよい。また、サイズや品種に応じた熱電発電ユニット毎の出力電力実績から、あらかじめ、熱電発電ユニットの設置位置を設定してもよい。さらに、熱電発電ユニット毎の出力電力実績からおよび／または温度などより予測される出力電力予測から、サイズ、品種に応じてあらかじめ熱電発電ユニットとスラブ表面との距離を設定しても良い。加えて、設備導入時に、熱電発電ユニットと熱源であるスラブとの距離や、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置を決定しておいても良い。 In the present invention, the position of the thermoelectric generator unit may be set in advance according to the size and type of the slab. In addition, the installation position of the thermoelectric power generation unit may be set in advance from the actual output power of each thermoelectric power generation unit according to the size and type. Further, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab surface may be set in advance according to the size and type from the output power performance for each thermoelectric power generation unit and / or the output power prediction predicted from the temperature or the like. In addition, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab that is the heat source and the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit may be determined when the equipment is introduced.
例えば、スラブのサイズが幅：９００ｍｍで、温度が１０００℃の場合は、熱電発電ユニットとスラブとの距離を２８０ｍｍに、またスラブのサイズが幅：９００ｍｍで、温度が９７５℃の場合は、上記距離を２００ｍｍに制御すると、最も効率の良い熱電発電を行うことができる。 For example, when the slab size is 900 mm wide and the temperature is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric generator unit and the slab is 280 mm, and when the slab size is 900 mm wide and the temperature is 975 ° C., When the distance is controlled to 200 mm, the most efficient thermoelectric power generation can be performed.
さらに、熱電発電ユニットの出力に応じて、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御することができる。図４に、鋼材から熱電発電ユニットまでの距離と、定格出力時の発電出力比を１とした場合の発電出力比との関係を表したグラフを、鋼材の温度を８５０，９００および９５０℃、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュール間隔を７０ｍｍとして調査した結果を示す。
上掲図４に示したような関係を求めることで、熱電発電ユニットの出力に応じて、鋼材と熱電発電ユニットの距離を調節することが可能である。本発明では、上記した鋼材の代わりに熱源をスラブとし、熱電発電ユニットの出力が大きくなるように熱電発電ユニットとスラブとの距離を調整する。その際、実測出力を用いても良いし、スラブの温度などから予測される出力値を用いても良い。
Furthermore, the distance between the thermoelectric generation unit and the slab can be controlled according to the output of the thermoelectric generation unit. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance from the steel material to the thermoelectric power generation unit and the power generation output ratio when the power generation output ratio at the rated output is 1, and the temperature of the steel is 850, 900 and 950 ° C. The result of having investigated the thermoelectric generation module space | interval in a thermoelectric power generation unit as 70 mm is shown.
By obtaining the relationship shown in FIG. 4 above, it is possible to adjust the distance between the steel material and the thermoelectric power generation unit according to the output of the thermoelectric power generation unit. In the present invention, the heat source is a slab instead of the steel material described above, and the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is adjusted so that the output of the thermoelectric power generation unit is increased. At that time, an actual measurement output may be used, or an output value predicted from a slab temperature or the like may be used.
上述したように熱電発電ユニットの出力は、定格出力となるように設定するのが好ましいが、熱電素子が壊れないように、熱電発電ユニットの耐熱温度上限を考慮して設定する必要がある。耐熱上限を考慮した場合は、発電出力比の目標を適宜下げることができるが、０．１程度とする。それより小さいと効率的な熱電発電が行えないからである。また、この発電出力比は、０．５程度までとすることが好ましく、０．７程度までとすることがさらに好ましい。出力は温度差の２乗に比例するので、上記発電出力比は、温度差が定格出力時の温度差に対し、それぞれ３割、７割、８割程度に相当する。 As described above, it is preferable to set the output of the thermoelectric power generation unit so as to be the rated output, but it is necessary to set the upper limit of the thermoelectric power generation unit in consideration of the thermoelectric power generation unit so as not to break the thermoelectric element. When the upper limit of heat resistance is taken into consideration, the target of the power generation output ratio can be lowered as appropriate, but it is about 0.1. This is because if it is smaller than that, efficient thermoelectric power generation cannot be performed. The power generation output ratio is preferably up to about 0.5, more preferably up to about 0.7. Since the output is proportional to the square of the temperature difference, the power generation output ratio corresponds to about 30%, 70%, and 80% of the temperature difference when the temperature difference is at the rated output, respectively.
本発明では、図１に示すように、熱電発電ユニット１を、熱源２の温度や、幅方向温度分布、形態係数および／または熱電発電ユニットの出力に応じ、高温部より低温部で近接させて設置した熱電発電装置とすることが好ましい。すなわち、熱電発電ユニットを、スラブの温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じ、高温部に対して低温部では近接して設置することもできる。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the thermoelectric
かかる装置は、特に、温度の変更があまりない連続ラインに向いている。というのは、スラブの幅方向（スラブの進行方向に直角な方向）の温度分布および／または熱電発電ユニットの出力を、あらかじめ測定して、上記の距離に反映することで、単に平坦に熱電発電ユニットを設置した場合に比べて、熱電発電ユニットの発電効率を最適化することができるからである。 Such a device is particularly suitable for continuous lines with little change in temperature. This is because the temperature distribution in the width direction of the slab (perpendicular to the traveling direction of the slab) and / or the output of the thermoelectric power generation unit is measured in advance and reflected in the above distance, so that the thermoelectric power generation is simply flat. This is because the power generation efficiency of the thermoelectric power generation unit can be optimized compared to the case where the unit is installed.
例えば、図１の中央部分は、スラブの場合、ユニットとの距離を２８０ｍｍとして、端部分の距離を２００ｍｍに制御すると、効率良く熱電発電が行える。
ここに、幅方向の温度分布は、スラブの板厚分程度の位置で急激に低下する場合が多いので、特に、スラブ端部であってスラブの板厚に相当する部分について上記したように距離を制御することが好ましい。
For example, in the case of a slab, the central portion in FIG. 1 can efficiently perform thermoelectric power generation by controlling the distance from the unit to 280 mm and the distance from the end portion to 200 mm.
Here, the temperature distribution in the width direction often decreases rapidly at a position about the plate thickness of the slab, so the distance as described above particularly in the portion corresponding to the plate thickness of the slab at the end of the slab. Is preferably controlled.
通常、スラブの端部は温度が低く、図１に示すような実施形態の場合、熱電発電ユニットの設置箇所の形状を、楕円を半割したような形状とすることができるので、熱源を包み込む効果があり、熱流の挙動が変化するため保温効果に優れるという特長を有し、その結果、熱エネルギーの回収効果に優れた熱電発電装置とすることができる。
なお、この実施形態に対し、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御する手段を付加すれば、実操業における熱源の温度変動等があった場合でも、適切に熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御して、一層効率良く発電できる熱電発電装置とすることができる。
Usually, the temperature of the end of the slab is low, and in the case of the embodiment as shown in FIG. 1, the shape of the installation location of the thermoelectric power generation unit can be shaped like a half of an ellipse, so that the heat source is enclosed. There is an effect, and since the behavior of the heat flow is changed, it has a feature of being excellent in the heat retaining effect, and as a result, a thermoelectric power generation device having an excellent heat energy recovery effect can be obtained.
In addition, if a means for controlling the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is added to this embodiment, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab can be appropriately set even when there is a temperature variation of the heat source in actual operation. The thermoelectric generator can be controlled to generate power more efficiently.
本発明における熱電発電装置は、図５に示すように、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置密度を、スラブの温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じて、低温部に対して高温部を密に配置したりすることができる。
かかる装置もまた、温度の変更があまりない連続ラインに向いている。というのは、スラブの幅方向（スラブの進行方向に直角な方向）の温度分布および／または熱電発電ユニットの出力を、あらかじめ測定して、上記した配置密度に反映することで、単に一定間隔で熱電発電ユニットを設置した場合に比べて、熱電発電ユニットの発電効率を最適化することができるからである。
As shown in FIG. 5, the thermoelectric power generation apparatus according to the present invention is configured such that the arrangement density of the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit is higher than the lower temperature part depending on the temperature of the slab and / or the output of the thermoelectric power generation unit. Can be arranged densely.
Such devices are also suitable for continuous lines with little change in temperature. This is because the temperature distribution in the width direction of the slab (direction perpendicular to the direction of slab travel) and / or the output of the thermoelectric generator unit is measured in advance and reflected in the arrangement density described above, so that it is simply at regular intervals. This is because the power generation efficiency of the thermoelectric power generation unit can be optimized compared to the case where a thermoelectric power generation unit is installed.
上記配置密度を変更した具体的な例としては、スラブの直上部（中央部分）、すなわち高温部においては、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを密に配置し、スラブの端部分、すなわち低温部においては、幅方向の熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを疎に配置すれば、個々の熱電発電ユニットの発電効率を、効果的に向上させた熱電発電装置とすることができる。
例えば、図５において、熱源がスラブの場合、ユニット中央部分の熱電発電モジュールの配置を７０ｍｍ間隔で、端部分は８３ｍｍ間隔とすると、効率良く熱電発電が行える。また、前掲図４に示した熱電発電ユニット中の熱電発電モジュール間隔をパラメータとして熱電発電出力を調査し、その間隔を設定しても良い。
なお、上記の実施形態は、ユニット中の熱電発電モジュールの配置を粗密にしても良いし、ユニット自体を粗密に設置しても良い。
As a specific example in which the arrangement density is changed, the thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit is densely arranged in the upper portion (center portion) of the slab, that is, the high temperature portion, and the end portion of the slab, that is, the low temperature portion. If the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation units in the width direction are arranged sparsely, a thermoelectric power generation device that effectively improves the power generation efficiency of each thermoelectric power generation unit can be obtained.
For example, in FIG. 5, when the heat source is a slab, thermoelectric power generation can be performed efficiently if the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the central portion of the unit is 70 mm apart and the end portions are 83 mm apart. Further, the interval between the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit shown in FIG. 4 as a parameter may be investigated and the interval may be set.
In the above-described embodiment, the thermoelectric generation modules in the unit may be arranged densely or the unit itself may be installed densely.
また、上記配置密度の変更は、特に、スラブの上方向に設備の設置裕度が無い場合に向いている。なお、この実施形態も、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御する手段を付加すれば、実操業における熱源の温度変動等があった場合に、適切に熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御し、一層効率良く発電できる。 Moreover, the change in the arrangement density is particularly suitable when there is no equipment installation margin in the upward direction of the slab. In this embodiment, if a means for controlling the distance between the thermoelectric generator unit and the slab is added, the distance between the thermoelectric generator unit and the slab is appropriately controlled when there is a temperature variation of the heat source in actual operation. In addition, it can generate power more efficiently.
本発明における、熱電発電出力に応じとは、スラブの温度に対応して位置を変更したり、熱電発電モジュールの疎密度を変更したりすることが含まれるが、熱電発電ユニットを初期位置に設置した際などに、ユニット間の出力差があった場合、出力が小さいユニットを出力が大きくなるように動かす、すなわち、スラブに対して近接して設置するという対応も含まれる。また、温度に応じとは、単にスラブの温度を基準とするだけではなく、スラブの温度分布や形態係数を基準にすることができる。 In the present invention, according to the thermoelectric power generation output includes changing the position according to the temperature of the slab or changing the density of the thermoelectric power generation module, but the thermoelectric power generation unit is installed at the initial position. When there is a difference in output between the units, for example, a measure of moving the unit having a small output so that the output becomes large, that is, installing the unit close to the slab is included. Further, depending on the temperature, not only the temperature of the slab but also the temperature distribution and the shape factor of the slab can be used as a reference.
この実施形態に対し、前述した熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御する方式を付加すれば、実操業における熱源の温度変動等があった場合でも、さらに効率良く対応できる熱電発電装置とすることができる。 If a method for controlling the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is added to this embodiment, a thermoelectric power generation apparatus capable of more efficiently responding to temperature fluctuations of the heat source in actual operation will be provided. Can do.
また、上記の実施形態は、特に、スラブの上方向に設備の設置裕度が無い場合に向いている。なお、この実施形態も、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御する手段を付加すれば、実操業における熱源の温度変動等があった場合でも、適切に熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御し、一層効率良く発電できる。 Moreover, said embodiment is suitable especially when there is no installation margin of an installation in the upward direction of a slab. In this embodiment, if a means for controlling the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is added, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab can be appropriately controlled even when there is a temperature variation of the heat source in actual operation. In addition, it can generate power more efficiently.
本発明における熱電発電装置は、図６に示すように、さらに、熱を集約する熱反射材を備えることができる。図中、１８は熱反射材である。かかる熱反射材を用いることによって、個々の熱電発電ユニットに対する集熱効果が上がり、効率の良い熱電発電を行うことができる。
なお、熱反射材は、図６に示したように、スラブ（熱源２）の両脇（図中、スラブの進行方向は、図面奥から手前である。）に、設置するのが好ましい。
As shown in FIG. 6, the thermoelectric generator in the present invention can further include a heat reflecting material that collects heat. In the figure, 18 is a heat reflecting material. By using such a heat reflecting material, the effect of collecting heat with respect to each thermoelectric power generation unit is increased, and efficient thermoelectric power generation can be performed.
In addition, as shown in FIG. 6, it is preferable to install the heat reflecting material on both sides of the slab (heat source 2) (in the drawing, the traveling direction of the slab is from the back of the drawing to the front).
本発明における熱反射材の形状は、平面や、曲面、またＶ字やＵ字の断面を持つものでも良い。なお、熱反射材は平面〜凹面を持つものが良いが、凹面の熱反射材への入射角によって焦点における収差が変化するので、所定の入射角に対して最も収差が少なくなるように最適な熱反射材形状（曲率）を有するよう、一の熱反射材または複数の熱反射材面群を配置することが好ましい。 The shape of the heat reflecting material in the present invention may be a flat surface, a curved surface, or a V-shaped or U-shaped cross section. The heat reflecting material preferably has a flat surface to a concave surface, but the aberration at the focal point changes depending on the angle of incidence of the concave surface on the heat reflecting material. It is preferable to arrange one heat reflecting material or a plurality of heat reflecting material surface groups so as to have a heat reflecting material shape (curvature).
この実施形態は、図６（ｂ）に示したように、熱電発電ユニットの任意の箇所に集熱をさせることができるので、以下に述べるように、熱電発電装置の設置裕度が一層向上するという利点がある。 In this embodiment, as shown in FIG. 6B, heat can be collected at an arbitrary location of the thermoelectric power generation unit, so that the installation margin of the thermoelectric power generator is further improved as described below. There is an advantage.
また、図６（ａ）に示したように、熱電発電ユニットにバランスよく熱を当てることで、熱電発電ユニットを通常配置とした熱電発電装置を用いても、個々の熱電発電ユニットの発電効率を最適化することができる。さらに、図６（ｂ）に示したように、任意の箇所に集約した熱エネルギーを、熱電発電ユニットに当てることができる。この実施形態の利点は、熱電発電ユニットの設置面積が限られている場合や、大面積の熱電発電ユニットが入手できない場合、熱電発電ユニットが上下できない場合などでも、熱反射材１８を適切に動かすことで効率の良い熱電発電を行うことができるところにある。すなわち、熱反射材１８は、駆動部を設け、外部信号により角度を変えることで、上記の集熱箇所を変更することもできる。
Further, as shown in FIG. 6 (a), by applying heat to the thermoelectric power generation unit in a well-balanced manner, the power generation efficiency of each thermoelectric power generation unit can be improved even when using a thermoelectric power generation apparatus in which the thermoelectric power generation unit is normally arranged. Can be optimized. Furthermore, as shown in FIG.6 (b), the heat energy concentrated on arbitrary places can be applied to a thermoelectric power generation unit. The advantage of this embodiment is that the
すなわち、本発明におけるスラブの温度に応じて設置された熱電発電ユニットとは、ユニット自身の距離設定のみならず、上述したような熱反射材の距離や角度の変更を行ったユニットをも含むものである。 That is, the thermoelectric power generation unit installed according to the temperature of the slab in the present invention includes not only the distance setting of the unit itself but also the unit in which the distance and angle of the heat reflecting material as described above are changed. .
さらに、熱反射材１８の設置場所は、上掲した図６（ａ）および（ｂ）のようにスラブの両サイドが考えられるが、熱電発電ユニットの設置位置に応じて、スラブの下部や上部に設置することもできる。
なお、本発明における熱反射材としては、熱エネルギー（赤外線）を反射できるものであれば特に定めはなく、鏡面仕上げをした鉄などの金属や耐熱タイル等に錫メッキなど、設置場所、物品の調達コスト等を考慮して、適宜選択することができる。
Further, the
The heat reflecting material in the present invention is not particularly limited as long as it can reflect heat energy (infrared rays), and is made of metal such as iron with a mirror finish, heat-resistant tiles, tin plating, etc. It can be selected as appropriate in consideration of procurement costs.
図７(Ａ)および(Ｂ)として、本発明に従う熱電発電ユニットの設置例を示す。
本発明における熱電発電ユニットは、図７(Ａ)および(Ｂ)として示したように、スラブ（熱源２）の外周部を囲む形状とすることもできる。
また、図７(Ａ)にしたように、本発明にかかる熱電発電装置は、少なくとも１箇所の開口部を設けることができる。
7A and 7B show an installation example of a thermoelectric power generation unit according to the present invention.
As shown in FIGS. 7A and 7B, the thermoelectric power generation unit according to the present invention may have a shape surrounding the outer periphery of the slab (heat source 2).
In addition, as shown in FIG. 7A, the thermoelectric generator according to the present invention can be provided with at least one opening.
本発明で、スラブの側面や下面に熱電発電ユニットを設置する場合は、スラブからの対流影響から、熱電発電装置とスラブとの距離：ｄsを上面の距離：ｄuと比して、ｄs≦ｄuとし設置することが好ましい。
従って、図中例示した、距離：ａおよびｃは、上述した距離：ｄuに相当するものとすれば、距離：ｂおよびｄは、上述した距離：ｄsに相当するものとなる。なお、図中同一の記号で表したｂは、それぞれが異なる距離であっても良いが、それぞれの距離が上記ｄuおよびｄsの関係を満足していることが重要である。
このように、本発明では、熱源と熱電発電ユニットとの距離を、同一装置内であっても、適宜変えることができる。
In the present invention, when the thermoelectric power generation unit is installed on the side surface or the lower surface of the slab, the distance between the thermoelectric generator and the slab: ds is compared with the upper surface distance: du due to the effect of convection from the slab. It is preferable to install as
Therefore, if the distances: a and c illustrated in the figure correspond to the above-mentioned distance: du, the distances: b and d correspond to the above-mentioned distance: ds. Note that b represented by the same symbol in the figure may be different distances, but it is important that the distances satisfy the relationship between du and ds.
Thus, in the present invention, the distance between the heat source and the thermoelectric power generation unit can be appropriately changed even in the same apparatus.
熱電発電ユニットを全面に設置しない場合は、熱源の熱を外部に放出させないよう板（保温板）を設置すると、効率的な熱電発電を行うことができる。保温板の材質は、鉄やインコネルなどの金属（合金）やセラミックス等、一般的に高温物の保温板として使用されているものであって、設置場所の温度に耐えられるものであれば、特に制限はないが、板の放射率は小さいものとし、熱源からの放射熱が、板に吸収されることを低減して、熱電発電ユニットへ向かうようにすることが好ましい。 When the thermoelectric power generation unit is not installed on the entire surface, efficient thermoelectric power generation can be performed by installing a plate (heat insulating plate) so as not to release the heat of the heat source to the outside. The material of the heat insulating plate is a metal (alloy) such as iron or inconel, ceramics, etc., which is generally used as a heat insulating plate for high temperature objects, and can withstand the temperature of the installation location, in particular. Although there is no limitation, it is preferable that the emissivity of the plate is small, and the radiation heat from the heat source is reduced to be absorbed by the plate and directed toward the thermoelectric power generation unit.
スラブ冷却装置出側からスラブ切断装置の位置では、熱源であるスラブが常に存在するので、熱電発電の出力量が大きくなる。そのため、熱電発電装置の設置位置として好ましい。
一方、スラブ切断装置出側ではスラブ切断から次のスラブ切断までの間、熱源であるスラブが熱電発電ユニット近くを通過する割合が間欠的になり、熱電発電出力量が小さくなる。そのため、例えば、切断後のスラブ搬送を連続鋳造速度と同等とし、熱源であるスラブが熱電発電装置近傍に位置するようにし、熱電発電出力量を大きくすることが好ましい。スラブの搬送速度をＶ１、連続鋳造速度をＶ０とすれば、Ｖ１≧Ｖ０を満足すればよく、Ｖ０≦Ｖ１≦１．１Ｖ０となる条件が更に好ましい。熱電発電装置近傍をスラブが抜けた後は、従来プロセス程度に、スラブの搬送速度を上げて搬送すると、物流への影響が無視できると同時に効率の良い熱電発電が行えるため、そのように搬送することが好ましい。なお、本発明で熱電発電装置近傍とは、熱電発電ユニットがスラブから受ける熱量で、スラブ切断装置の位置より９０％程度減少するところまでを言う。熱量がそれ未満では、効率的な熱電発電が行えないからである。
Since there is always a slab as a heat source at the position of the slab cutting device from the slab cooling device outlet side, the output amount of thermoelectric power generation becomes large. Therefore, it is preferable as the installation position of the thermoelectric generator.
On the other hand, on the exit side of the slab cutting device, the rate at which the slab, which is a heat source, passes near the thermoelectric power generation unit from the slab cutting to the next slab cutting becomes intermittent, and the thermoelectric power generation output amount becomes small. Therefore, for example, it is preferable that the slab conveyance after cutting is equivalent to the continuous casting speed so that the slab as a heat source is positioned in the vicinity of the thermoelectric power generation device and the thermoelectric power generation output amount is increased. If the slab conveying speed is V 1 and the continuous casting speed is V 0 , V 1 ≧ V 0 may be satisfied, and the condition of V 0 ≦ V 1 ≦ 1.1 V 0 is more preferable. After the slab passes through the vicinity of the thermoelectric generator, if the slab transfer speed is increased to the same level as the conventional process, the impact on logistics can be ignored and efficient thermoelectric power generation can be performed. It is preferable. In the present invention, the vicinity of the thermoelectric generator means the amount of heat received by the thermoelectric generator unit from the slab, up to about 90% less than the position of the slab cutting device. This is because if the amount of heat is less than that, efficient thermoelectric power generation cannot be performed.
本発明は、熱電発電ユニットの一体移動を行う移動手段を備えることができる。この移動手段によって、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御することができる。距離制御は、パワーシリンダを用いて行うことが好適である。
上記の移動する手段としては、熱電発電ユニットを一体で上下に昇降移動できるものが挙げられる。また、前後左右に移動できるものであっても、特に問題はなく使用できる。
The present invention can include moving means for performing integral movement of the thermoelectric power generation unit. By this moving means, the distance between the thermoelectric generator unit and the slab can be controlled. The distance control is preferably performed using a power cylinder.
Examples of the moving means include one that can move the thermoelectric generator unit up and down integrally. Moreover, even if it can move back and forth and left and right, it can be used without any particular problem.
温度変動が少ないところでは、距離を制御する手段として、例えば、熱電発電ユニットなどを、鉄板にボルトで固定し、熱電発電ユニットの移動時には、当該ボルトを緩めて適宜移動させ、再び、当該ボルトで固定するなどの手段を採用しても構わない。また、本発明では、複数の熱電発電ユニットを有する熱電発電装置としても良く、このように複数の熱電発電ユニット有する場合は、少なくとも一つの熱電発電ユニットに移動手段を有していれば良い。
また、製造開始もしくは終了時などの非定常状態においては、スラブの高さ変動などに起因する装置の破損を防ぐため、発電領域から非発電領域の退避位置に移動させたり、再度発電領域に移動させたりすることができる。
Where the temperature fluctuation is small, as a means for controlling the distance, for example, a thermoelectric power generation unit is fixed to the iron plate with a bolt, and when the thermoelectric power generation unit is moved, the bolt is loosened and moved as appropriate, and again with the bolt A means such as fixing may be employed. Moreover, in this invention, it is good also as a thermoelectric power generation apparatus which has several thermoelectric power generation units, and when it has several thermoelectric power generation units in this way, what is necessary is just to have a moving means in at least one thermoelectric power generation unit.
Also, in unsteady state such as at the start or end of production, in order to prevent damage to the equipment due to slab height fluctuation, etc., it is moved from the power generation area to the retracted position of the non-power generation area or moved again to the power generation area. You can make it.
本発明では、熱電発電ユニットの距離の調整、もしくは温度計を動作させるために、熱電発電装置により変換された電力の一部または全てを使用しても良い。熱電発電装置により生成される電力と、熱電発電ユニットを稼動させる消費電力を、それぞれ予測する電力予測手段を備え、生成電力と消費電力に基づき、熱電発電ユニットを稼動させるか、させないかを判断する稼動判断手段を備えることが好ましい。
すなわち、生成される電力予測により、熱電発電ユニットを稼動させる電力が、発電電力より小さいと予測される場合は、熱電発電ユニットを動作させなくてよい。さらに、熱電素子の耐熱温度を超えることが予測される場合は、熱電発電ユニットを、少なくとも耐熱温度以下となるまで退避させるのが好ましい。
また、上記稼働判断手段は、熱電発電ユニットの出力に応じ、発電領域から非発電領域への移動の可否を判断することができる。
In the present invention, part or all of the electric power converted by the thermoelectric generator may be used to adjust the distance of the thermoelectric generator unit or operate the thermometer. Power prediction means for predicting the power generated by the thermoelectric generator and the power consumption for operating the thermoelectric power generation unit is provided, and it is determined whether or not the thermoelectric power generation unit is to be operated based on the generated power and power consumption. It is preferable to provide an operation determination unit.
That is, when the electric power to be generated is predicted to make the electric power for operating the thermoelectric power generation unit smaller than the generated electric power, the thermoelectric power generation unit may not be operated. Further, when it is predicted that the heat resistance temperature of the thermoelectric element will be exceeded, it is preferable to retract the thermoelectric power generation unit at least until it becomes the heat resistance temperature or lower.
In addition, the operation determining means can determine whether or not it is possible to move from the power generation area to the non-power generation area according to the output of the thermoelectric power generation unit.
上記したそれぞれの実施形態は、任意に組み合わせることができる。例えば、距離の変更だけで最適な熱電発電効率を得ようとすると、極端に大きな曲率の楕円弧状の設置としなければならない場合などには、熱反射材を用いる実施形態を組合せて、その曲率を緩くすることもできる。
もちろん、本発明は、全ての実施形態の機能を同時に備えていても良いことは言うまでもない。
Each above-mentioned embodiment can be combined arbitrarily. For example, in order to obtain the optimum thermoelectric power generation efficiency only by changing the distance, when it is necessary to make an elliptical arc-shaped installation with an extremely large curvature, the curvature is set by combining embodiments using heat reflecting materials. It can also be loosened.
Of course, it goes without saying that the present invention may have the functions of all the embodiments at the same time.
本発明に従う熱電発電方法は、図２に示すように、熱間スラブを連続鋳造する連続鋳造装置と、熱間スラブを冷却するスラブ冷却装置と、熱間スラブを切断するスラブ切断装置とを備えた連続鋳造設備列における、スラブ冷却装置出側からスラブ切断装置の上流、スラブ切断装置の下面およびスラブ切断装置出側のうちから選んだ少なくとも一の位置に、設置熱電発電ユニット７をスラブの温度に応じて設置した熱電発電装置を用いて行うものである。
その際、前述した実施形態に従うことが重要であるが、例えば、スラブ切断装置の上流側に昇降機能付きで設置することもまたスラブ切断装置の下面に設置することもできる。さらには、調整用スラブを回収する、いわゆるダミーバーテーブル下面に、取り付けることも、設備の構造を増やさないという点で好ましい。
As shown in FIG. 2, the thermoelectric power generation method according to the present invention includes a continuous casting device that continuously casts a hot slab, a slab cooling device that cools the hot slab, and a slab cutting device that cuts the hot slab. In the continuous casting equipment row, the
In that case, it is important to follow the above-described embodiment. For example, it can be installed on the upstream side of the slab cutting device with a lifting function, or can be installed on the lower surface of the slab cutting device. Furthermore, it is preferable to attach the adjustment slab to the lower surface of the so-called dummy bar table, from the viewpoint of not increasing the equipment structure.
また、本発明に従う熱電発電方法は、図１および５乃至７に示したように、熱電発電ユニットや熱電発電モジュールの配置を変更したり、熱反射材を設置したり、稼動判断手段を用いて、熱電発電ユニットの稼働を制御したりする熱電発電装置を有した連続鋳造設備列を用いることができる。その際、前述した複数の実施形態にかかる熱電発電装置を同時に用いることもできる。 In addition, as shown in FIGS. 1 and 5 to 7, the thermoelectric power generation method according to the present invention changes the arrangement of the thermoelectric power generation unit and the thermoelectric power generation module, installs a heat reflecting material, and uses an operation determination unit. A continuous casting equipment line having a thermoelectric power generation device for controlling the operation of the thermoelectric power generation unit can be used. At that time, the thermoelectric generators according to the plurality of embodiments described above can be used simultaneously.
〔実施例１〕
発明例１は、熱間スラブ温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと熱間スラブとの距離を２８０ｍｍに、熱間スラブ温度が９７５℃の場合、上記距離を２００ｍｍに、それぞれ制御した。一方、比較例１は、上記距離を５２５ｍｍに固定した。なお、スラブの厚さは２５０ｍｍ、幅は９００ｍｍとした。
それぞれ、１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを設置し、熱間スラブ温度が１０００℃で０．５時間、熱間スラブ温度が９７５℃で０．５時間の熱電発電を行った。 なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
その結果、発明例１では、５ｋＷの発電することができたのに対し、比較例１では、熱間スラブ温度が変化した際に発電量が低下して、２ｋＷの発電量となった。
[Example 1]
In Invention Example 1, when the hot slab temperature was 1000 ° C., the distance between the thermoelectric generator unit and the hot slab was controlled to 280 mm, and when the hot slab temperature was 975 ° C., the distance was controlled to 200 mm. On the other hand, in Comparative Example 1, the distance was fixed at 525 mm. The slab thickness was 250 mm and the width was 900 mm.
Thermoelectric power generation units each having an area of 1 m 2 were installed, and thermoelectric power generation was performed at a hot slab temperature of 1000 ° C. for 0.5 hours and a hot slab temperature of 975 ° C. for 0.5 hours. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
As a result, in Inventive Example 1, power generation of 5 kW could be achieved, whereas in Comparative Example 1, when the hot slab temperature was changed, the power generation amount was reduced to 2 kW.
〔実施例２〕
発明例２は、図１に示した構成とし、中央部分は、熱電発電ユニットと熱間スラブとの距離を２８０ｍｍに、端部分はその距離を２００ｍｍに制御した。一方、比較例２は、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
それぞれ、１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを設置し、熱間スラブ中央部温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
その結果、発明例２では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例２では、２ｋＷの発電量にとどまった。
[Example 2]
Inventive Example 2 has the configuration shown in FIG. 1, and the central portion controls the distance between the thermoelectric generator unit and the hot slab to 280 mm, and the end portion controls the distance to 200 mm. On the other hand, in Comparative Example 2, the thermoelectric power generation unit was simply installed in a plane.
Thermoelectric power generation units each having an area of 1 m 2 were installed, and thermoelectric power generation was performed at a hot slab center temperature of 1000 ° C. for 1 hour. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
As a result, the power generation amount of 5 kW was achieved in Invention Example 2, whereas the power generation amount of 2 kW was limited in Comparative Example 2.
〔実施例３〕
発明例３は、熱電発電ユニット中の熱電モジュールの配置を、図５の中央部分で５８ｍｍ間隔とし、端部分で６０ｍｍ間隔とした。比較例３は、単純に熱電発電モジュールを６７ｍｍ間隔で配置した。なお、熱電発電ユニットとスラブとの距離を６４０ｍｍとした。
それぞれ、１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを設置し、熱間スラブ中央部温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
その結果、発明例３では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例３では、２ｋＷの発電量にとどまった。
Example 3
In Invention Example 3, the arrangement of the thermoelectric modules in the thermoelectric power generation unit was set at 58 mm intervals at the center portion in FIG. 5 and at 60 mm intervals at the end portions. In Comparative Example 3, thermoelectric power generation modules were simply arranged at intervals of 67 mm. The distance between the thermoelectric generator unit and the slab was 640 mm.
Thermoelectric power generation units each having an area of 1 m 2 were installed, and thermoelectric power generation was performed at a hot slab center temperature of 1000 ° C. for 1 hour. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
As a result, the power generation amount of 5 kW was achieved in Invention Example 3, whereas the power generation amount of 2 kW was limited in Comparative Example 3.
〔実施例４〕
発明例４は、図６ａに示した構成とし、熱電発電ユニットを平面的に設置し、さらに熱を集約する熱反射材を設置した。比較例４は、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置し、熱反射材を設置しなかった。
それぞれ、１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを設置し、熱間スラブ温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
その結果、発明例４では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例４では、２ｋＷの発電量にとどまった。
Example 4
Invention Example 4 has the configuration shown in FIG. 6a, in which a thermoelectric power generation unit is installed in a plane and a heat reflecting material that collects heat is installed. In Comparative Example 4, the thermoelectric power generation unit was simply installed in a plane, and the heat reflecting material was not installed.
Thermoelectric power generation units each having an area of 1 m 2 were installed, and thermoelectric power generation was performed at a hot slab temperature of 1000 ° C. for 1 hour. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
As a result, the power generation amount of 5 kW was achieved in Invention Example 4, whereas the power generation amount of 2 kW was limited in Comparative Example 4.
〔実施例５〕
発明例５は、熱間スラブの直上において、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと熱間スラブとの距離を２８０ｍｍに、熱間スラブ中央部温度が９７５℃の場合、その距離を２００ｍｍに制御した。さらに、熱電発電ユニットの端においては、上記距離を、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合、２００ｍｍに、９７５℃の場合、９０ｍｍに、それぞれ制御した。
１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを用い、熱間スラブ中央部温度が１０００℃で０．５時間、熱間スラブ中央部温度が９７５℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例５では、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合と、９７５℃の場合の両方の合計で６ｋＷの発電量を実現した。なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
Example 5
Invention Example 5 is directly above the hot slab, when the hot slab center temperature is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric generator unit and the hot slab is 280 mm, and the hot slab center temperature is 975 ° C. The distance was controlled to 200 mm. Furthermore, at the end of the thermoelectric power generation unit, the distance was controlled to 200 mm when the hot slab center temperature was 1000 ° C. and to 90 mm when the temperature was 975 ° C.
Using a thermoelectric power generation unit having an area of 1 m 2 , thermoelectric power generation was performed at a hot slab center temperature of 1000 ° C. for 0.5 hours and a hot slab center temperature of 975 ° C. for 0.5 hours. In Example 5, a power generation amount of 6 kW was realized in both cases where the hot slab center temperature was 1000 ° C. and 975 ° C. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
〔実施例６〕
発明例６は、熱電発電ユニット中の熱電モジュールを中央部分では５８ｍｍ間隔に配置し、端部分では６０ｍｍ間隔配置とし、さらに、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合、ユニットと熱間スラブとの距離を２００ｍｍに、また熱間スラブ中央部温度が９５０℃の場合は、その距離を４０ｍｍに制御した。
１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを用い、熱間スラブ中央部温度が１０００℃で０．５時間、熱間スラブ中央部温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例６では、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合と、９５０℃の場合の両方の合計で６ｋＷの発電量を実現した。なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
Example 6
Invention example 6 arranges the thermoelectric modules in the thermoelectric power generation unit at intervals of 58 mm at the central portion and at intervals of 60 mm at the end portion, and when the temperature of the central portion of the hot slab is 1000 ° C., The distance was controlled to 200 mm, and when the hot slab center temperature was 950 ° C., the distance was controlled to 40 mm.
Using a thermoelectric power generation unit having an area of 1 m 2 , thermoelectric power generation was performed at a hot slab center temperature of 1000 ° C. for 0.5 hours and a hot slab center temperature of 950 ° C. for 0.5 hours. In Example 6, the power generation amount of 6 kW was realized in both cases where the hot slab center temperature was 1000 ° C. and 950 ° C. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
〔実施例７〕
発明例７は、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと熱間スラブとの距離を２００ｍｍに、熱間スラブ中央部温度が９５０℃の場合、その距離を４０ｍｍに制御した。さらに、熱電発電ユニットの端部における上記距離を、それぞれ、９０ｍｍ、２０ｍｍに制御した。加えて、熱電発電ユニット中の熱電モジュールを中央部分は５８ｍｍ間隔に配置し、端部分は６０ｍｍ間隔に配置した。
１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを用い、熱間スラブ中央部温度が１０００℃で０．５時間、熱間スラブ中央部温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例７では、熱間スラブ中央部温度が１０００℃の場合と、９５０℃の場合の両方の合計で７ｋＷの発電量を実現した。なお、本実施例は、図３に記載の熱電発電装置の設置場所において実施した。
Example 7
In Invention Example 7, when the hot slab center temperature was 1000 ° C., the distance between the thermoelectric generator unit and the hot slab was controlled to 200 mm, and when the hot slab center temperature was 950 ° C., the distance was controlled to 40 mm. . Furthermore, the distances at the ends of the thermoelectric generator units were controlled to 90 mm and 20 mm, respectively. In addition, the thermoelectric modules in the thermoelectric power generation unit were arranged at intervals of 58 mm at the central portion and at intervals of 60 mm at the end portions.
Using a thermoelectric power generation unit having an area of 1 m 2 , thermoelectric power generation was performed at a hot slab center temperature of 1000 ° C. for 0.5 hours and a hot slab center temperature of 950 ° C. for 0.5 hours. In Example 7, a power generation amount of 7 kW was realized in total when the hot slab center temperature was 1000 ° C. and 950 ° C. In addition, the present Example was implemented in the installation place of the thermoelectric generator shown in FIG.
上記した実施例の結果から、本発明を用いた連続鋳造設備列の優れた発電効果が確認できた。なお、以上の実施例は、熱間スラブの温度に応じて熱電発電ユニットの設置場所等を変更したが、熱電発電ユニットの出力に応じて熱電発電ユニットの設置場所を決定しても同様の結果が得られることはいうまでもない。 From the result of the above-mentioned Example, the outstanding electric power generation effect of the continuous casting equipment row | line | column using this invention has been confirmed. In the above example, the installation location of the thermoelectric power generation unit is changed according to the temperature of the hot slab, but the same result is obtained even if the installation location of the thermoelectric generation unit is determined according to the output of the thermoelectric generation unit. Needless to say, is obtained.
本発明によれば、スラブから発生する熱を、効果的に電力へと変換できるので、製造工場における省エネルギー化に貢献する。 According to the present invention, heat generated from the slab can be effectively converted into electric power, which contributes to energy saving in the manufacturing factory.
１ 熱電発電ユニット
２ 熱源
３ 熱電素子
４ 電極
５ 熱電発電モジュール
６ 絶縁材
７ 受熱手段
８ 放熱手段
９ 取鍋
１０ タンディッシュ
１１ 鋳型
１２ スラブ冷却装置
１３ 矯正ロール等ローラー群
１４ スラブ切断装置
１５ 温度計
１６ 熱電発電装置
１７ ダミーバーテーブル
１８ 熱反射材
DESCRIPTION OF
Claims (12)
スラブ冷却装置出側からスラブ切断装置の上流、スラブ切断装置の下面およびスラブ切断装置出側のうちから選んだ少なくとも一の位置で、該熱間スラブに対峙し、該熱間スラブの温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じて移動可能に設置された熱電発電ユニットを有する熱電発電装置を備えたことを特徴とする連続鋳造設備列。 In a continuous casting equipment line for continuously casting a hot slab equipped with a slab cooling device and a slab cutting device,
At least one position selected from the outlet side of the slab cooling device to the upstream side of the slab cutting device, the lower surface of the slab cutting device, and the outlet side of the slab cutting device, facing the hot slab, and the temperature of the hot slab and / or Or the continuous casting equipment row | line | column provided with the thermoelectric power generation apparatus which has the thermoelectric power generation unit movably installed according to the output of the thermoelectric power generation unit.
The thermoelectric power generation method according to claim 10 or 11, wherein the operation of the thermoelectric power generation unit is controlled using an operation determining means of the continuous casting equipment row.
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