KR101686038B1 - 제조 설비열 및 열전 발전 방법 - Google Patents

제조 설비열 및 열전 발전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101686038B1
KR101686038B1 KR1020157008446A KR20157008446A KR101686038B1 KR 101686038 B1 KR101686038 B1 KR 101686038B1 KR 1020157008446 A KR1020157008446 A KR 1020157008446A KR 20157008446 A KR20157008446 A KR 20157008446A KR 101686038 B1 KR101686038 B1 KR 101686038B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slab
thermoelectric
thermoelectric generator
temperature
hot
Prior art date
Application number
KR1020157008446A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150053269A (ko
Inventor
타카시 구로키
카즈히사 가베야
아키오 후지바야시
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Publication of KR20150053269A publication Critical patent/KR20150053269A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101686038B1 publication Critical patent/KR101686038B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H01L35/32—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • H01L35/02—
    • H01L35/34—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

본 발명에 따른, 제조 설비열(facility line)에, 열전(thermoelectric) 발전 유닛을 갖는 열전 발전 장치를 구비함과 함께, 당해 열전 발전 유닛을, 상기 열원에 대치(face)시켜, 추가로 당해 열원 중 적어도 하나의 온도, 및/또는 당해 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치함으로써, 열원이 이동하는 제조 설비열에 있어서, 방출 상태가 변동하는 열원의 열에너지를, 효율 좋게 전기 에너지로 변환하여 회수할 수 있는, 제조 설비열을 얻을 수 있다.

Description

제조 설비열 및 열전 발전 방법{MANUFACTURING FACILITY LINE AND THERMOELECTRIC POWER GENERATION METHOD}
본 발명은, 이동하는 열원(heat source)을 갖는 제철소의 제조 설비열(facility line)에 관한 것으로서, 열간 압연 공정에 있어서의 슬래브(slab), 조바아(rough bar) 및 열연 강대(steel strip)의 복사(輻射)에 의한 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 회수하는 열전(thermoelectric) 발전 장치를 구비한 열간 압연 설비열 및 그것을 이용한 열전 발전 방법에 관한 것이다.
또한, 상기 제조 설비열이, 주조 및 압연을 연속하여 행하는 강판 제조 공정에 있어서의 열간 슬래브 혹은 열연판의 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 회수하는 열전 발전 장치를 구비한 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열이고, 또한 그것을 이용한 열전 발전 방법에 관한 것이다.
이종(different type)의 도체 또는 반도체에 온도차를 부여하면, 고온부와 저온부와의 사이에 기전력(electromotive force)이 발생하는 것은, 제베크 효과(Seebeck effect)로서 오래전부터 알려져 있고, 이러한 성질을 이용하여, 열전 발전 소자를 이용하여 열을 직접 전력으로 변환하는 것도 알려져 있다.
최근, 제철 공장 등의 제조 설비에서는, 예를 들면, 상기와 같은 열전 발전 소자를 이용한 발전에 의해, 지금까지 폐열로서 버려 왔던 에너지, 예를 들면, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 등의 강재의 복사에 의한 열에너지를 이용하는 대처가 추진되고 있다.
열에너지를 이용하는 방법으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 수열 장치(heat receiving device)를 고온 물체에 대치(face)하여 배치하고, 고온 물체의 열에너지를 전기 에너지로 변환하여, 회수하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 폐열로서 처리되고 있는 열에너지에, 열전 소자 모듈을 접촉시켜 전기 에너지로 변환하여, 회수하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 냉각 바닥에 있어서 냉각 재료로부터 대기 중으로 방산되는 열량을 전력으로서 회수하는 방법에 대해서 기재되어 있다.
특허문헌 4에는, 레이크(rake)의 열전도에 의해 고온 재료의 열에너지를 효율적으로 전기 에너지로 변환할 수 있는 열회수 방법 및 냉각 바닥에 대해서 기재되어 있다.
특허문헌 5에는, 열간 압연 라인에 있어서의 금속 재료의 처리에 의해 발생하는 열을 회수하여, 전력으로서 저장하는 열회수 장치에 대해서 기재되어 있다.
일본공개특허공보 소59-198883호 일본공개특허공보 소60-34084호 일본공개특허공보 평10-296319호 일본공개특허공보 2006-263783호 일본공개특허공보 2011-62727호
그러나, 특허문헌 1에서는, 슬래브 연주 라인(slab continuous casting line)에 적용할 수 있는 취지의 기재가 있기는 하지만, 실조업에 있어서의 슬래브의 온도 변화나, 슬래브량의 변동에 의한 방출 열량(열에너지)의 변동 등, 조업 조건의 변동에 의한 열원 온도의 변화에 대해서는 고려되고 있지 않다.
또한, 특허문헌 2에서는, 모듈을, 열원에 대하여 고정할 필요가 있기 때문에, 열간 압연 설비 등과 같이, 이동하는 열원에 대해서는, 당해 기술을 적용할 수 없다는 문제가 있다.
특허문헌 3에는, 중·고온부의 재료 온도가 300℃ 이상이고, 그 복사열과 재료를 냉각한 후의 대류열을 이용한다는 기재가 있기는 하지만, 실조업에 있어서의 고온 재료의 온도 변화나, 고온 재료의 변동에 의한 방출 열량(열에너지)의 변동 등, 조업 조건의 변동에 의한 열원 온도의 변화에 대해서는 기재되어 있지 않다.
특허문헌 4에 기재된 기술은, 열전도에 의한 열회수에만 특화된 것으로, 실조업에 있어서의 고온 재료의 온도 변화나, 고온 재료의 변동에 의한 방출 열량(열에너지)의 변동 등, 조업 조건의 변동에 의한 열원 온도의 변화에 대해서는 고려되고 있지 않다.
특허문헌 5에 기재된 기술은, 상기 실조업상의 고려가 없는 것에 더하여, 동(同) 문헌 중에 기재되어 있는 전력 저장 수단은 반드시 필요하지는 않다.
본 발명은, 상기한 현상을 감안하여 개발된 것으로, 열원이 이동(유동)하는 열간 압연 설비나, 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비에 있어서, 방출 상태가 변동하는 슬래브, 조바아, 열연 강대, 열간 슬래브 및 열연판의 열에너지를, 효율 좋게 전기 에너지로 변환하여 회수할 수 있는 열전 발전 장치를 구비한 열간 압연 설비열과, 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열을, 그들을 이용한 열전 발전 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명자들은, 전술한 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 열에너지의 방출 상태에 따라서, 열원과 열전 발전 유닛의 거리 등의 설치 위치를 조정함으로써, 고효율인 열전 발전을 행할 수 있는 것을 인식하고, 새로운 제철소에 있어서의 열이용이 가능한 열전 발전 장치를 구비한 열간 압연 설비열과, 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열을, 그들을 이용한 열전 발전 방법과 함께 개발했다.
본 발명은 상기 인식에 입각하는 것이다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.
1. 이동하는 열원을 갖는 제철소의 제조 설비열에 있어서,
상기 제조 설비열은, 열전 발전 유닛을 갖는 열전 발전 장치를 구비함과 함께, 당해 열전 발전 유닛은, 상기 열원에 대치하고, 또한 당해 열원 중 적어도 하나의 온도 및/또는, 당해 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 제조 설비열.
2. 상기 제조 설비열이, 가열된 슬래브를 조압연하여 조바아로 하는 조압연기와, 조바아를 마무리 압연하여 열연 강대로 하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연 설비열로서,
상기 열전 발전 유닛은, 조압연기 앞에서 열연 강대 반송로에 이르기까지의 어느 위치에서, 슬래브, 조바아 및 열연 강대에 대치하고, 또한 당해 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및/또는, 상기 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 상기 1에 기재된 제조 설비열.
3. 상기 열전 발전 유닛을, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 고온부에 대하여 저온부에서는 근접하게 설치하는 상기 2에 기재된 제조 설비열.
4. 상기 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 저온부에 대하여 고온부를 조밀하게 배치하는 상기 2 또는 3에 기재된 제조 설비열.
5. 상기 열전 발전 장치가, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력을 측정하여 구한 온도 및/또는 출력에 따라서, 당해 열전 발전 유닛과 당해 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나와의 거리를 제어하는 이동 수단을 갖는 상기 2 내지 4 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
6. 상기 열전 발전 장치가, 추가로 열 반사재를 구비하는 상기 2 내지 5 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
7. 상기 열전 발전 장치가, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 외주부를 둘러싸는 형상이 되는 상기 2 내지 6 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
8. 상기 열전 발전 장치는, 적어도 1개소의 개구부가 형성된 상기 2 내지 7 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
9. 상기 이동 수단이, 열전 발전 유닛의 일체 이동을 행하는 상기 2 내지 8 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
10. 상기 열전 발전 장치가, 추가로, 상기 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 당해 열전 발전 유닛의 가동 비(非)가동을 판단하는 가동 판단 수단을 구비하는 상기 2 내지 9 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
11. 상기 2 내지 10 중 어느 것에 기재된 제조 설비열을 이용하여, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 열을 수열하여 열전 발전을 행하는 열전 발전 방법.
12. 상기 제조 설비열의 가동 판단 수단을 이용하여, 열전 발전 유닛의 가동을 제어하는 상기 11에 기재된 열전 발전 방법.
13. 상기 제조 설비열이, 슬래브 주조기 및, 압연 라인을 구비하는 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열로서,
상기 열전 발전 유닛은, 상기 슬래브 주조기의 슬래브 냉각 장치 및 슬래브 절단 장치에 있어서의, 슬래브 냉각 장치 출측, 슬래브 절단 장치 내 및 슬래브 절단 장치 출측, 그리고, 상기 압연 라인의 유지로(holding furnace), 유도로(induction furnace), 압연기 및 롤러 테이블에 있어서의 유지로의 앞, 유지로의 뒤, 유도로의 앞, 유도로의 뒤, 압연기의 앞, 압연기의 뒤, 롤러 테이블 상 및 롤러 테이블 사이 중으로부터 선택되는 적어도 하나의 위치에서, 슬래브 및/또는 열연판에 대치하고, 또한 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및/또는, 상기 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 상기 1에 기재된 제조 설비열.
14. 상기 열전 발전 유닛을, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 고온부에 대하여 저온부에서는 근접하게 설치하는 상기 13에 기재된 제조 설비열.
15. 상기 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 저온부에 대하여 고온부를 조밀하게 배치하는 상기 13 또는 14에 기재된 제조 설비열.
16. 상기 열전 발전 장치가, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력을 측정하여 구한 온도 및/또는 출력에 따라서, 당해 열전 발전 유닛과 당해 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나와의 거리를 제어하는 이동 수단을 갖는 상기 13 내지 15 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
17. 상기 열전 발전 장치가, 추가로 열 반사재를 구비하는 상기 13 내지 16 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
18. 상기 열전 발전 장치가, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 외주부를 둘러싸는 형상이 되는 상기 13 내지 17 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
19. 상기 열전 발전 장치는, 적어도 1개소의 개구부가 형성된 상기 13 내지 18 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
20. 상기 이동 수단이, 열전 발전 유닛의 일체 이동을 행하는 상기 13 내지 19 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
21. 상기 열전 발전 장치가, 추가로, 상기 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 열전 발전 유닛의 가동 비가동을 판단하는 가동 판단 수단을 구비하는 상기 13 내지 20 중 어느 것에 기재된 제조 설비열.
22. 상기 13 내지 21 중 어느 것에 기재된 제조 설비열을 이용하여, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 열을 수열하여 열전 발전을 행하는 열전 발전 방법.
23. 상기 제조 설비열의 가동 판단 수단을 이용하여, 열전 발전 유닛의 가동을 제어하는 상기 22에 기재된 열전 발전 방법.
본 발명에 따름으로써, 열전 발전 유닛과 열원(슬래브, 조바아, 열연 강대 및 열연판)을, 발전 효율이 좋은 상태로 유지할 수 있기 때문에, 발전 효율이 효과적으로 향상된다. 그 결과, 종래에 비해, 열원으로부터 방출되는 열에너지를, 높은 레벨에서 회수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전 발전 장치의 설치예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전 발전 유닛의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전 발전 장치의 설치 장소(열간 압연 설비)를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전 발전 장치의 설치 장소(주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비)를 나타내는 도면이다.
도 5는 강재와 열전 발전 유닛과의 거리에 대한 발전 출력비의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 7(A) 및 도 7(B)는 본 발명에 따른 반사재가 부착된 열전 발전 장치의 설치예를 나타내는 도면이다.
도 8(A) 및 도 8(B)는 본 발명에 따른 열전 발전 유닛의 다른 설치예를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명을, 구체적으로 설명한다.
도 1은, 본 발명의 열전 발전 장치의 일 실시 형태를 설명하는 개략도이다. 도면 중, 1은 열전 발전 유닛 및 2는 열원이다.
본 발명에 있어서, 열전 발전 장치는, 열원(2)에 대치하여, 열원(2)의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 배치된 열전 발전 유닛(1)을 구비하고 있다.
본 발명에 있어서의 열원은, 열간 압연 장치에 있어서의 슬래브, 조바아 및 열연 강대(이하, 단순히 슬래브 등이라고도 호칭함)나, 주조 및 압연 공정에 있어서의 슬래브 혹은 열연판(처리 공정에 의해 조바아, 열강판, 열연판, 강판, 열강대, 강대, 스트립, 후판 등으로 부르는 방법이 바뀌지만, 본 발명에서는 상기의 열원에 포함하여 슬래브 등이라고 호칭함)이다.
또한, 본 발명의 열전 발전 장치는, 슬래브 등의 폭 방향 및 길이 방향에 적어도 하나의, 열전 발전 유닛을 구비하고 있다. 그리고, 그 열전 발전 유닛은, 슬래브 등에 대치하는 수열 수단과, 적어도 하나의 열전 발전 모듈과, 방열 수단을 갖는다.
수열 수단은, 재질에도 따르지만, 열전 소자의 고온측 온도 플러스 수도(several degrees)에서 수십도, 경우에 따라서는 수백도 정도의 온도가 된다. 그 때문에, 수열 수단은, 그 온도에서, 내열성이나, 내구성을 갖는 것이면 좋다. 예를 들면, 구리나 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 세라믹 외에, 일반적인 철강 재료를 이용할 수 있다.
또한, 알루미늄은 융점이 낮기 때문에, 열원에 따라서 열설계를 행하고, 열에 견딜 수 있는 경우에 사용할 수 있다. 또한, 세라믹스는, 열전도율이 작기 때문에, 수열 수단 중에서 온도차가 생겨 버리지만, 슬래브 등과 슬래브 등의 사이에 열원이 없는 상태가 발생하는 개소에 있어서는, 축열 효과도 기대할 수 있기 때문에 사용하는 것이 가능하다.
다른 한편, 방열 수단은, 종래 공지의 것이라도 좋고, 특별한 제한은 없지만, 핀(fin)을 구비한 냉각 디바이스나, 접촉 열전달을 활용한 수냉 디바이스, 비등열전달(boiling heat transfer)을 활용한 히트 싱크, 냉매 유로를 가진 수냉판(water-cooling sheet) 등이 바람직한 형태로서 예시된다.
또한, 열전 발전 유닛의 저온측을 스프레이 냉각 등으로 수냉해도, 저온측은 효율 좋게 냉각된다. 특히, 열전 발전 유닛을 열원보다 하방에 설치하는 경우에는, 스프레이 냉각을 적용해도, 스프레이를 적절하게 배치하면, 잔수(residual water)는 테이블 아래로 낙하하고, 열전 발전 유닛의 고온측을 냉각하는 일 없이, 열전 발전 유닛의 저온측은 효율 좋게 냉각된다. 스프레이 냉각을 행하는 경우에는, 스프레이 냉매가 접촉하여 냉각되는 측이 방열 수단이 된다.
본 발명에 이용되는 열전 발전 모듈(5)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 열전 소자(3)인 P형 및 N형의 반도체를 수십∼수백쌍의 전극(4)으로 접속한 열전 소자군이 2차원적으로 배열되어 있고, 또한 그 양(兩)측에 배치한 절연재(6)로 이루어진다. 또한, 상기 열전 발전 모듈(5)은, 양측 또는 편측(片側)에 열전도 시트나 보호판을 구비하고 있어도 좋다. 또한 그 보호판이 각각, 수열 수단(7)이나 방열 수단(8)을 겸비하고 있어도 좋다.
수열 수단(7) 및/또는 방열 수단(8)인 냉각판 자체가 절연재이거나, 표면에 절연재가 피복되거나 한 경우는, 절연재의 대체로 해도 좋다. 도면 중, 1은 열전 발전 유닛, 3은 열전 소자, 4는 전극, 6은 절연재, 5는 열전 발전 모듈, 7은 수열 수단 및 8은 방열 수단이다.
본 발명에서는, 수열 수단과 열전 발전 모듈의 사이나, 방열 수단과 열전 발전 모듈의 사이, 그리고 절연재와 보호판의 사이 등에, 부재끼리의 열접촉 저항을 저감하고, 열전 발전 효율의 한층의 향상을 도모하기 위해, 전술한 열전도 시트를 설치할 수 있다. 이 열전도 시트는, 소정의 열전도율을 갖고 있고, 열전 발전 모듈의 사용 환경하에서 이용할 수 있는 시트이면, 특별히 제한은 없지만, 그래파이트 시트(graphite sheet) 등이 예시된다.
또한, 본 발명에 따른 열전 발전 모듈의 크기는, 1×10－2㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. 모듈의 크기를 전술 정도로 함으로써 열전 발전 모듈의 변형을 억제할 수 있기 때문이다. 보다 바람직하게는, 2.5×10－3㎡ 이하이다.
또한, 열전 발전 유닛의 크기는, 1㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. 유닛을 1㎡ 이하로 함으로써 열전 발전 모듈의 상호 간이나, 열전 발전 유닛 자체의 변형을 억제할 수 있기 때문이다. 보다 바람직하게는, 2.5×10－1㎡ 이하이다. 또한, 본 발명에서는, 상기한 열전 발전 유닛을 복수개 동시에 이용할 수 있다.
본 발명에서는, 열원으로서, 열간 압연 라인에 있어서의 슬래브 등의 복사에 의한 열에너지를 이용한다. 열간 압연 라인이란, 도 3에 나타내는 바와 같은, 가열로, 조압연기, 마무리 압연기, 권취기로 구성되어 있다. 또한, 열간 압연 공정이란, 열간 압연 라인의 전(前) 공정 또는 가열로에 있어서 1000∼1200℃ 정도로 가열된 약 20∼30ton의 강괴(슬래브)를, 조압연기로 조바아로 하고, 추가로 마무리 압연기로, 판두께: 1.2∼25㎜ 정도의 열연 강대로 하는 공정이다. 또한, 본 발명에 있어서, 마무리 압연기 내의 강재는, 열연 강대라고 한다.
본 발명에서는, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나(열전 발전 유닛이 대치한 위치 및 온도 측정에 적합한 근방을 포함함)의 온도(이하, 단순히 슬래브 등의 온도라고 함) 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 열전 발전 유닛을 갖고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이러한 열전 발전 유닛을, 조압연기 앞에서 마무리 압연기를 거쳐 열연 강대 반송로까지의 어느 위치(도면 중 A 내지 E)에, 슬래브 등의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치함으로써, 실조업에 있어서의 열원의 온도 변동 등에 대응하여, 효율적인 발전을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 열전 발전 장치(열전 발전 유닛)의 설치는, 슬래브 등의 상방에 한정되지 않고 하방에도 설치할 수 있고, 설치 개소도 1개소에 한정되지 않고, 복수 개소라도 좋다.
도 4에, 본 발명에서 이용하는 주조 및 압연 장치의 구성예를 나타낸다. 우선, 슬래브를 주조하기 위해, 턴디시(tundish;9)와 주형(10)을 구비하는 주조기(11)가 배치되고, 이어서 유지로(12), 유도로(13), 조압연기(14), 마무리 압연기(15), 수냉 장치(16) 및 코일러(17)가 배치되어 있다.
주조기의 뒤에 배치된 유지로는, 통상의 가스 버너로로 할 수 있다. 유지로와 유도로의 배치는 순서가 바뀌어 있어도 좋다. 또한, 배치 압연(batch rolling)의 경우에 사용하는 가열로를 이용해도 좋다.
또한, 주조기(11)와 유지로(12)의 사이에는 시어(shearing machine;18)가, 그리고 조압연기(14)의 뒤에는 시어(19)가 배치되고, 마무리 압연기(15)의 뒤에는 스트립 시어(strip shearing machine;20)가 배치되어 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이러한 열전 발전 유닛을, 슬래브 주조기의 슬래브 냉각 장치 및 슬래브 절단 장치에 있어서의 슬래브 냉각 장치 출측, 슬래브 절단 장치 내 및 슬래브 절단 장치 출측(도 4F), 그리고, 압연 라인의 유지로, 유도로(도 4G), 조압연기(도 4H), 마무리 압연 전의 디스켈링 장치(descaling device)보다 상류측(도 4I), 마무리 압연기 내(도 4J) 및 열연판 반송로 상(도 4K)의 어느 위치에, 슬래브 등의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치함으로써, 실조업에 있어서의 열원의 온도 변동 등에 대응하여, 효율적인 발전을 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 열전 발전 장치(열전 발전 유닛)의 설치는, 슬래브 등의 상방에 한정되지 않고 하방에도 설치할 수 있고, 설치 개소도 1개소에 한정되지 않고, 복수 개소라도 좋다. 또한, 상기 열전 발전 장치는, 수냉 장치(16) 부근에 설치할 수도 있다.
열전 발전 유닛이 높은 가동률을 유지하기 위해서는, 슬래브 등에 근접하는 시간이 긴 장소에, 열전 발전 유닛을 설치하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 가열로로부터 나온 슬래브가 조압연기에 도달할 때까지의 반송 테이블 상(도 3A)에서, 가열시 등에 표면에 생성된 산화 스케일(oxide scale)을 제거하는 디스켈링 장치의 입측 혹은 출측이나, 슬래브의 폭 조정을 행하는 사이징 프레스(size press) 부근, 조압연기 부근(도 3B), 또는 마무리 압연기 전에 조바아가 비교적 장시간 체류하는 마무리 압연 전의 디스켈링 장치보다 상류측(도 3C), 마무리 압연기 내(도 3D), 열연 강대 반송로 상(도 3E) 등을 들 수 있다.
또한, 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열의 경우, 가열로로부터 나온 슬래브가 조압연기에 도달할 때까지의 반송 테이블 상(도 4G-H 사이)에서, 가열시 등에 표면에 생성된 산화 스케일을 제거하는 디스켈링 장치(도시하지 않음)의 입측 혹은 출측이나, 슬래브의 폭 조정을 행하는 사이징 프레스 부근(도시하지 않음), 조압연기 부근(도 4H), 또는 마무리 압연기 전에 조바아가 비교적 장시간 체류하는 마무리 압연 전의 디스켈링 장치보다 상류측(도 4I), 마무리 압연기 내(도 4J), 열연판 반송로 상(도 4K) 등을 들 수 있다.
또한, 마무리 압연기 전의, 조압연기로부터 마무리 압연기에 조바아를 반송하는 사이에는, 조바아의 온도 저하 억제를 위해, 커버로 반송 테이블을 덮는 장소가 있다. 이 커버는, 개폐 가능하고, 온도 저하를 억제하는 경우는 커버를 닫고, 압연기를 사용하지 않는 경우는 커버를 여는 바와 같은 사용 방법이 상법이다.
상기의 커버에, 본 발명에 따른 열전 발전 유닛을 부착할 수 있다.
여기에서의 조바아의 온도는, 대체로 1100℃ 전후이지만, 편측을 냉각하여 발전에 필요한 온도차를 확보하기 위해, 방열 수단을 설치함으로써 열전 유닛의 발전 효율은 효과적으로 향상된다.
열원인 슬래브 등이 열전 발전 장치와 약간의 공간을 유지하여 통과할 때에는 전기가 발생하고, 열전 발전 장치 근방에 열원이 없을 때에는 열에서 전기로의 변환 효율이 악화되지만, 그러한 경우는, 파워 컨디셔너(power conditioner) 등을 통하여, 계통 전력과 연계시키면, 발생한 전기를 효율 좋게 이용할 수 있다. 또한, 독립 전원으로서 사용하는 경우는, 태양광 발전과 동일하게, 축전지를 이용함으로써, 발생한 전력의 변동을 흡수하여 사용할 수 있다.
또한, 열전 발전 장치의 상류측에 온도계를 설치하고, 이 온도계의 측정값에 따라서, 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어할 수 있다. 이러한 기능을 가짐으로써, 제품 로트(production lot)의 전환 등, 슬래브 등의 온도에 변동 등이 있었던 경우라도, 그 온도 변동 등에 적격하게 대응하여, 열전 발전을 행할 수 있고, 결과적으로, 열전 발전의 효율이 향상된다.
또한, 상기한 온도계는, 방사 온도계 등의 비접촉형이 바람직하다.
그리고, 슬래브 등의 온도와 가장 열전 발전의 효율이 좋은 거리와의 관계를 미리 구해 두면, 상기의 온도계의 측정값에 따라서, 상기한 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를, 그 온도 변동에 따라서 적절하게 변경할 수 있기 때문이다.
본 발명에서는, 슬래브 등의 사이즈나 품종에 따라서, 미리 열전 발전 유닛의 위치를 설정해 두어도 좋다. 또한, 사이즈나 품종에 따른 열전 발전 유닛마다의 출력 전력 실적으로부터, 미리, 열전 발전 유닛의 설치 위치를 설정해도 좋다. 또한, 열전 발전 유닛마다의 출력 전력 실적으로부터 및/또는, 온도 등으로부터 예측되는 출력 전력 예측으로부터, 사이즈, 품종에 따라서 미리 열전 발전 유닛의 설치 장소를 설정해도 좋다. 게다가, 설비 도입시에, 열전 발전 유닛과 열원인 슬래브 등과의 거리나, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를 결정해 두어도 좋다.
예를 들면, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈 간격을 60㎜로 하고, 슬래브의 사이즈가 폭: 900㎜이고, 온도가 1200℃의 경우는, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 720㎜로, 또한 슬래브의 사이즈가 폭: 900㎜이고, 온도가 1100℃의 경우는, 상기 거리를 530㎜로 제어하면, 가장 효율이 좋은 열전 발전을 행할 수 있다.
또한, 상기 열전 발전 모듈 간격에서, 열연 강대나 열연판의 온도가 1000℃인 경우는, 열전 발전 유닛과 열연 강대와의 거리를 280㎜로, 또한 열연 강대의 온도가 950℃의 경우는, 상기 거리를 90㎜로 제어하면, 가장 효율이 좋은 열전 발전을 행할 수 있다.
또한, 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어할 수 있다. 도 5에, 강재에서 열전 발전 유닛까지의 거리와, 정격 출력시의 발전 출력비를 1로 한 경우의 발전 출력비와의 관계를, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈 간격을 70㎜, 강재의 온도를 850, 900 및 950℃로 하여 조사한 결과를 나타낸다.
상기 게재된 도 5에 나타낸 바와 같은 관계를 구함으로써, 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 강재와 열전 발전 유닛의 거리를 조절하는 것이 가능하다. 본 발명에서는, 상기한 강재 대신에 열원을 슬래브 등으로 하고, 열전 발전 유닛의 출력이 커지도록 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 조정한다. 그 때, 실측 출력을 이용해도 좋고, 슬래브 등의 온도 등으로부터 예측되는 출력값을 이용해도 좋다.
전술한 바와 같이 열전 발전 유닛의 출력은, 정격 출력이 되도록 설정하는 것이 바람직하지만, 열전 소자가 부서지지 않도록, 열전 발전 유닛의 내열 온도 상한을 고려하여 설정할 필요가 있다. 내열 상한을 고려한 경우는, 발전 출력비의 목표를 적절하게 낮출 수 있지만, 0.7 정도까지로 하는 것이 바람직하다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는, 열전 발전 유닛(1)을, 열원(2)의 온도나, 온도 분포, 형태 계수 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 고온부보다 저온부에서 근접시켜 설치한 열전 발전 장치로 하는 것이 바람직하다. 즉, 열전 발전 유닛을, 슬래브 등 중 적어도 하나의 온도 및/또는, 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 고온부에 대하여 저온부에서는 근접하여 설치할 수도 있다.
이러한 장치는, 특히, 온도의 변경이 그다지 없는 연속 라인에 적합하다. 그렇다고 하는 것은, 슬래브 등의 폭 방향(슬래브 등의 진행 방향으로 직각인 방향)의 온도 분포 및/또는 열전 발전 유닛의 출력을, 미리 측정하고, 상기의 거리에 반영함으로써, 단순히 평탄하게 열전 발전 유닛을 설치한 경우에 비해, 열전 발전 유닛의 발전 효율을 최적화할 수 있기 때문이다.
예를 들면, 도 1의 중앙 부분은, 열원이 온도: 1200℃의 슬래브나 조바아의 경우, 유닛과의 거리를 720㎜로 하여, 단부분(end portion)의 거리를 640㎜로 제어하고, 또한, 열원이 온도: 1000℃의 열연 강대의 경우, 유닛과의 거리를 280㎜로 하여, 단부분의 거리를 200㎜로 제어하면, 효율 좋게 열전 발전을 행할 수 있다.
여기에서, 폭 방향의 온도 분포는, 슬래브 등의 판단(板端)으로부터 판두께의 2배 정도의 위치에서 급격하게 저하되는 경우가 많기 때문에, 상기한 바와 같이 거리를 제어하는 것이 바람직하다. 그렇다고 하는 것은, 슬래브 등의 단부로서, 상기의 위치에 상당하는 부분은, 당해 부분을 이동시키는 전력에 대하여, 얻어지는 전력이 적다는 결과가 될 가능성이 크기 때문이다.
통상, 슬래브 등의 단부는 온도가 낮고, 도 1에 나타내는 바와 같은 실시 형태의 경우, 열전 발전 유닛의 설치 개소의 형상을, 타원을 반할한 바와 같은 형상으로 할 수 있기 때문에, 열원을 감싸는 효과가 있고, 열류(heat flow)의 거동이 변화하기 때문에 보온 효과가 우수하다는 특징을 갖고, 그 결과, 열에너지의 회수 효과가 우수한 열전 발전 장치로 할 수 있다.
또한, 이 실시 형태에 대하여, 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어하는 수단을 추가로 부가하면, 실조업에 있어서의 열원의 온도 변동 등이 있었던 경우라도, 적절하게 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어하고, 한층 효율 좋게 발전할 수 있는 열전 발전 장치로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 열전 발전 장치는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치 밀도(arrangement density)를, 슬래브 등의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 저온부에 대하여 고온부를 조밀하게 배치하거나 할 수 있다.
이러한 장치도 또한, 온도의 변경이 그다지 없는 연속 라인에 적합하다. 그렇다고 하는 것은, 슬래브 등의 폭 방향(슬래브 등의 진행 방향으로 직각인 방향)의 온도 분포 및/또는 열전 발전 유닛의 출력을, 미리 측정하고, 상기한 배치 밀도에 반영함으로써, 단순히 일정 간격으로 열전 발전 유닛을 설치한 경우에 비해, 열전 발전 유닛의 발전 효율을 최적화할 수 있기 때문이다.
상기 배치 밀도를 변경한 구체적인 예로서는, 슬래브 등의 직상부(直上部)(중앙 부분), 즉 고온부에 있어서는, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 조밀하게 배치하여, 슬래브 등의 단부분, 즉 저온부에 있어서는, 폭 방향의 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 성기게 배치하면, 개개의 열전 발전 유닛의 발전 효율을, 효과적으로 향상시킨 열전 발전 장치로 할 수 있다.
예를 들면, 도 6에 있어서, 열원이 온도: 1200℃의 슬래브나 조바아의 경우, 열전 발전 유닛과 슬래브나 조바아와의 거리를 640㎜로 하고, 유닛 중앙 부분의 열전 발전 모듈의 배치를 55㎜ 간격으로, 단부분은 60㎜ 간격으로 하고, 또한, 열원이 온도: 1000℃의 열연 강대의 경우, 열전 발전 유닛과 열연 강대와의 거리를 280㎜로 하고, 유닛 중앙 부분의 열전 발전 모듈의 배치를 60㎜ 간격으로, 단부분은 63㎜ 간격으로 하면, 효율 좋게 열전 발전을 행할 수 있다. 또한, 상기 게재된 도 5에 나타낸 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈 간격을 파라미터로서, 열전 발전 유닛의 출력을 조사하고, 조사한 결과를, 본 발명의 열전 발전 모듈 간격 설정 데이터로서 이용해도 좋다.
또한, 상기의 실시 형태는, 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를 소밀하게(varied in density) 해도 좋고, 유닛 자체를 소밀하게 설치해도 좋다.
또한, 상기 배치 밀도의 변경은, 특히, 슬래브 등의 상방향에 설비의 설치 여유가 없는 경우에 적합하다. 또한, 이 실시 형태도, 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어하는 수단을 추가로 부가하면, 실조업에 있어서의 열원의 온도 변동 등이 있었던 경우에, 적절하게 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어하고, 한층 효율 좋게 발전할 수 있다.
본 발명에 있어서의, 열전 발전 유닛의 출력에 따라서는, 슬래브 등의 온도에 대응하여 열전 발전 유닛의 위치를 변경하거나, 열전 발전 모듈의 소밀도(density)를 변경하거나 하는 경우가 포함되지만, 열전 발전 유닛을 초기 위치에 설치했을 때 등에, 유닛 간의 출력차가 있었던 경우, 출력이 작은 유닛을 출력이 커지도록 움직이는, 즉, 슬래브 등에 대하여 근접하게 설치한다는 대응도 포함된다. 또한, 온도에 따른다는 것은, 단순히 슬래브 등의 온도를 기준으로 할 뿐만 아니라, 슬래브 등의 온도 분포나 형태 계수를 기준으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 열전 발전 장치는, 도 7(A) 및 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 추가로, 열을 집약하는 열 반사재를 구비할 수 있다. 도면 중, 21은 열 반사재이다. 이러한 열 반사재를 이용함으로써, 개개의 열전 발전 유닛에 대한 집열 효과가 높아지고, 효율이 좋은 열전 발전을 행할 수 있다.
또한, 열 반사재는, 도 7(A)에 나타낸 바와 같이, 슬래브 등 (열원(2))의 양편(도면 중, 슬래브 등의 진행 방향은, 도면 안쪽에서 앞쪽임)에, 설치하는 것이 집열 효율의 점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서의 열 반사재의 형상은, 평면이나, 곡면, 또한 V자나 U자의 단면을 갖는 것이라도 좋다. 또한, 열 반사재는 평면∼오목면을 갖는 것이 좋지만, 오목면의 열 반사재로의 입사각에 의해 초점에 있어서의 수차(aberration)가 변화하기 때문에, 소정의 입사각에 대하여 가장 수차가 적어지도록 최적인 열 반사재 형상(곡률)을 가지도록, 하나의 열 반사재 또는 복수의 열 반사재 면군(a group of plurality of heat reflector surfaces)을 설치하는 것이 바람직하다.
이 실시 형태는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 열전 발전 유닛의 임의의 개소에 집열을 시킬 수 있기 때문에, 이하에 서술하는 바와 같이, 열전 발전 장치의 설치 유도가 한층 향상된다는 이점이 있다.
예를 들면, 도 7(A)에 나타낸 바와 같이, 열전 발전 유닛에 밸런스 좋게 열을 모음으로써, 열전 발전 유닛을 종래 공지의 설치 위치로 한 열전 발전 장치를 이용해도, 개개의 열전 발전 유닛의 발전 효율을 최적화할 수 있다. 또한, 도 7(B)에 나타낸 바와 같이, 임의의 개소에 집약한 열에너지를, 열전 발전 유닛에 조사할 수 있다. 이 실시 형태의 이점은, 열전 발전 유닛의 설치 면적이 한정되어 있는 경우나, 대면적의 열전 발전 유닛이 입수되지 않는 경우, 열전 발전 유닛을 위 아래로 움직일 수 없는 경우 등이라도, 열 반사재(21)를 적절하게 움직임으로써 효율이 좋은 열전 발전을 행할 수 있는 데에 있다. 또한, 열 반사재(21)는, 구동부를 설치하고, 외부 신호에 의해 각도를 바꿈으로써, 상기의 집열 개소를 변경할 수도 있다.
또한, 열 반사재(21)의 설치 장소는, 상기 게재된 도 7(A) 및 도 7(B)와 같이 슬래브 등의 양 사이드를 생각할 수 있지만, 열전 발전 유닛의 설치 위치에 따라서, 슬래브 등의 하부나 상부에 설치할 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 열 반사재로서는, 열에너지(적외선)를 반사할 수 있는 것이면 특별히 규정은 없고, 경면(鏡面) 마무리를 한 철 등의 금속이나 내열 타일 등에 주석 도금을 행한 것 등, 설치 장소, 물품의 조달 비용 등을 고려하여, 적절하게 선택할 수 있다.
즉, 본 발명에 있어서의 슬래브 등의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 열전 발전 유닛이란, 유닛 자신의 거리 설정뿐만 아니라, 전술한 바와 같은 열 반사재의 거리나 각도의 변경을 행한 유닛도 포함하는 것이다.
도 8(A) 및 도 8(B)에, 본 발명에 따른 열전 발전 유닛의 설치예를 나타낸다.
본 발명에 있어서의 열전 발전 유닛은, 도 8(A) 및 도 8(B)에 나타낸 바와 같이, 슬래브 등 (열원(2))의 외주부를 둘러싸는 형상으로 할 수도 있다.
또한, 도 8(A)로 한 바와 같이, 본 발명에 따른 열전 발전 장치는, 적어도 1개소의 개구부를 형성할 수 있다.
본 발명에서, 슬래브 등의 측면이나 하면에 열전 발전 유닛을 설치하는 경우는, 슬래브 등에서의 열에 의한 대류 영향으로부터, 열전 발전 장치와 슬래브 등과의 거리: ds를, 그 상면의 거리: du와 비교하여, ds≤du의 관계를 만족하도록 설치하는 것이 바람직하다.
따라서, 도면 중 예시한, 거리: a 및 c는, 전술한 거리: du에 상당하는 것이라고 하면, 거리: b 및 d는, 전술한 거리: ds에 상당하는 것이 된다. 또한, 도면 중 동일한 기호로 나타낸 b는, 각각이 상이한 거리라도 좋지만, 각각의 거리가 상기 du 및 ds의 관계를 만족하고 있는 것이 중요하다.
이와 같이, 본 발명에서는, 열원과 열전 발전 유닛과의 거리를, 동일 장치 내라도, 적절하게 바꿀 수 있다.
열전 발전 유닛을 전체면에 설치하지 않는 경우는, 열원의 열을 외부로 방출시키지 않도록 판(보온판)을 설치하면, 효율적인 열전 발전을 행할 수 있다. 보온판의 재질은, 철이나 인코넬(Inconel) 등의 금속(합금)이나 세라믹스 등, 일반적으로 고온물의 보온판으로서 사용되고 있는 것으로서, 설치 장소의 온도에 견딜 수 있는 것이면, 특별히 제한은 없지만, 판의 방사율은 작은 것으로 하고, 열원으로부터의 방사열이, 판에 흡수되는 것을 저감하여, 열전 발전 유닛을 향하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 열전 발전 유닛의 일체 이동을 행하는 이동 수단을 구비할 수 있다. 이 이동 수단에 의해, 열전 발전 유닛과 슬래브 등과의 거리를 제어할 수 있다. 거리 제어는, 파워 실린더를 이용하여 행하는 것이 적합하다.
상기의 이동하는 수단으로서는, 열전 발전 유닛을 일체로 상하로 승강 이동할 수 있는 것을 들 수 있다. 또한, 전후 좌우로 이동할 수 있는 것이라도, 특별히 문제는 없어 사용할 수 있다.
또한, 온도 변동이 적은 곳에서는, 거리를 제어하는 수단으로서, 예를 들면, 열전 발전 유닛 등을, 철판에 볼트로 고정하고, 열전 발전 유닛의 이동시에는, 당해 볼트를 느슨하게 하여 적절하게 이동시키고, 재차, 당해 볼트로 고정하는 등의 수단을 채용해도 상관없다. 또한, 본 발명에서는, 복수의 열전 발전 유닛을 갖는 열전 발전 장치로 해도 좋고, 이와 같이 복수의 열전 발전 유닛을 갖는 경우는, 적어도 하나의 열전 발전 유닛에 이동 수단을 갖고 있으면 좋다.
또한, 제조 개시 또는 종료시 등의 비정상 상태에 있어서는, 슬래브 등의 높이 변동 등에 기인하는 장치의 파손을 막기 위해, 발전 영역으로부터 비발전 영역의 퇴피 위치로 이동시키거나, 재차 발전 영역으로 이동시키거나 할 수 있다.
본 발명에서는, 열전 발전 유닛의 거리의 조정, 또는 온도계를 동작시키기 위해, 열전 발전 장치에 의해 변환된 전력의 일부 또는 전부를 사용해도 좋다. 열전 발전 장치에 의해 생성되는 전력과, 열전 발전 유닛을 가동시키는 소비 전력을, 각각 예측하는 전력 예측 수단을 구비하고, 생성 전력과 소비 전력에 기초하여, 열전 발전 유닛을 가동시킬지, 시키지 않을지를 판단하는 가동 판단 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 생성되는 전력 예측에 의해, 열전 발전 유닛을 가동시키는 전력이, 발전 전력보다 작다고 예측되는 경우는, 열전 발전 유닛을 동작시키지 않아도 좋다. 또한, 열전 소자의 내열 온도를 초과하는 것이 예측되는 경우는, 열전 발전 유닛을, 적어도 내열 온도 이하가 될 때까지 퇴피시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가동 판단 수단은, 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 발전 영역에서 비발전 영역으로의 이동의 여부를 판단할 수 있다.
상기한 각각의 실시 형태는, 각각 임의로 조합할 수 있다. 예를 들면, 거리의 변경만으로 최적인 열전 발전 효율을 얻으려고 하면, 극단적으로 큰 곡률의 타원호 형상의 설치로 하지 않으면 안 되는 경우 등에는, 열 반사재를 이용하는 실시 형태를 조합하여, 그 곡률을 느슨하게 할 수도 있다.
물론, 본 발명은, 모든 실시 형태의 기능을 동시에 구비하고 있어도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
본 발명에 따른 열전 발전 방법은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 슬래브를 조압연하여 조바아로 하는 조압연기와, 조바아를 마무리 압연하여 열연 강대로 하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연 설비열에 있어서, 조압연기 앞에서 마무리 압연기를 거쳐 열연 강대 반송로까지의 어느 위치에, 슬래브 등의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 열전 발전 장치를 이용하여 행하거나, 도 4에 나타내는 바와 같이, 슬래브 주조기 및, 압연 라인을 구비하는 강판 제조 설비열에 있어서, 슬래브 주조기의 슬래브 냉각 장치 및, 슬래브 절단 장치에 있어서의 슬래브 냉각 장치 출측, 슬래브 절단 장치 내 및 슬래브 절단 장치 출측, 그리고, 압연 라인의 유지로, 유도로, 압연기 및 롤러 테이블에 있어서의 유지로의 앞, 유지로의 뒤, 유도로의 앞, 유도로의 뒤, 압연기의 앞, 압연기의 뒤, 롤러 테이블 상 및 롤러 테이블 사이의 어느 위치에, 슬래브 등의 온도 및/또는 열전 발전 유닛의 출력에 따라서 설치된 열전 발전 장치를 이용하여 행하거나 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 열전 발전 방법은, 도 1 및 도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 열전 발전 유닛의 설치 형태를 변경하거나, 열 반사재를 구비하도록 한 열전 발전 장치를 이용할 수도 있고, 그 때, 전술한 복수의 실시 형태에 따른 열전 발전 장치를 아울러 이용할 수 있다. 특히, 가동 판단 수단을 이용하는 것은, 안정적인 라인 조업에 효과적으로 작용한다.
실시예
[실시예 1]
도 2에 기재된 구성의 열전 발전 유닛으로서, 1㎡의 면적을 갖는 열전 발전 유닛을 이용하여, 발명예 1로서, 열간 슬래브 온도가 1200℃의 경우, 열전 발전 유닛과 열간 슬래브와의 거리를 720㎜로, 열간 슬래브 온도가 1100℃의 경우, 상기 거리를 530㎜로, 각각 제어했다. 한편, 비교예 1은, 발명예 1과 동일한 열전 발전 유닛을 이용하여, 상기 거리를 720㎜로 고정했다. 또한, 열간 슬래브(이하, 단순히 슬래브라고 함)는 폭: 900㎜, 두께: 250㎜로 했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 0.5시간, 슬래브 온도가 1100℃(본 실시예에서는, 단순히 슬래브 온도로 한 경우는, 강판의 중앙 부분의 온도를 의미함)에서 0.5시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 도 3에 기재된 장치의 설치 장소 A에 있어서 실시했다.
그 결과, 발명예 1에서는, 5㎾의 발전을 할 수 있던 것에 대하여, 비교예 1에서는, 슬래브 온도가 변화했을 때에 발전량이 저하되어, 2㎾의 발전량이 되었다.
[실시예 2]
발명예 2는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 1에 나타낸 구성으로 하고, 중앙 부분은, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 720㎜로, 그 외, 폭 단부(슬래브의 폭 단면에서 폭 방향으로 대략 80㎜ 이내의 부분을 나타낸다. 이하, 단순히 폭 단부라고 한 경우는, 그 범위를 의미함)는 그 거리를 640㎜로 제어했다. 한편, 비교예 2는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 1과 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 2에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 2에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 3]
발명예 3은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 640㎜로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를, 도 6의 중앙 부분에서 55㎜ 간격으로 하고, 그 외, 폭 단부에서 60㎜ 간격으로 했다. 한편, 비교예 3은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 1과 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 3에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 3에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 4]
발명예 4는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 7(A)에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치하여, 추가로 열을 집약하는 열 반사재를 설치했다. 한편, 비교예 4는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 1과 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 4에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 4에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 5]
발명예 5는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 슬래브의 바로 위에 있어서의 온도가 1200℃의 경우, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 720㎜로 하고, 상기 온도가 1100℃의 경우, 그 거리를 530㎜로 했다. 또한, 열전 발전 유닛의 가장자리에 있어서는, 상기 거리를, 각각, 640㎜, 430㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 1과 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
상기 온도가 1200℃에서 0.5시간, 상기 온도가 1100℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 5에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 6]
발명예 6은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 중앙 부분에서는 55㎜ 간격으로 배치하고, 그 외, 폭 단부에서 60㎜ 간격으로 했다. 또한, 슬래브 온도가 1200℃의 경우, 유닛과 슬래브와의 거리를 640㎜로, 또한 슬래브 온도가 1100℃의 경우는, 그 거리를 430㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 1과 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
슬래브 온도가 1200℃에서 0.5시간, 슬래브 온도가 1100℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 6에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 7]
발명예 7은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 슬래브 온도가 1200℃의 경우, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 580㎜로, 슬래브 온도가 1100℃의 경우, 그 거리를 350㎜로 제어했다. 또한, 열전 발전 유닛의 단부에 있어서의 상기 거리를, 각각, 540㎜, 300㎜로 제어했다. 게다가, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 중앙 부분은 52㎜ 간격으로 배치하고, 그 외, 폭 단부에서 55㎜ 간격으로 했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 1과 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
슬래브 온도가 1200℃에서 0.5시간, 슬래브 온도가 1100℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 7에서는, 7㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 8]
발명예 8은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 280㎜로, 조바아 온도가 950℃의 경우, 상기 거리를 90㎜로, 각각 제어했다. 한편, 비교예 5는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 상기 거리를 280㎜로 고정했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 950℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 도 3에 기재된 장치의 설치 장소 C에 있어서 실시했다. 또한, 조바아는, 폭: 900㎜, 두께: 40㎜로 했다.
그 결과, 발명예 8에서는, 5㎾의 발전을 할 수 있었던 것에 대하여, 비교예 5에서는, 조바아 온도가 변화했을 때에 발전량이 저하되고, 2㎾의 발전량이 되었다.
[실시예 9]
발명예 9는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 1에 나타낸 구성으로 하고, 중앙 부분은, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 280㎜로, 그 외, 강재 폭 단부(조바아의 폭 단면으로부터 폭 방향으로 대략 80㎜ 이내의 범위를 나타낸다. 이하, 단순히 강재 폭 단부라고 한 경우는, 동일한 범위를 의미함)는 그 거리를 200㎜로 제어한 한편, 비교예 6은 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 8과 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 9에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 6에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 10]
발명예 10은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 200㎜로, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를, 도 6의 중앙 부분에서 58㎜ 간격으로 하고, 그 외, 강재 폭 단부에서 60㎜ 간격으로 했다. 한편, 비교예 7은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하고, 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 8과 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 10에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 7에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 11]
발명예 11은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 7(A)에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치하고, 추가로 열을 집약하는 열 반사재를 설치했다. 한편, 비교예 8은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 8과 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 11에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 8에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 12]
발명예 12는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 조바아의 바로 위에 있어서의 온도가 1000℃의 경우, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 280㎜로, 상기 온도가 950℃의 경우, 그 거리를 90㎜로 제어했다. 또한, 열전 발전 유닛의 가장자리에 있어서는, 상기 거리를, 각각, 200㎜, 40㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 8과 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 950℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 12에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 13]
발명예 13은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 중앙 부분에서는 58㎜ 간격으로 배치하고, 그 외, 강재 폭 단부에서는 60㎜ 간격 배치로 하고, 또한, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 유닛과 조바아와의 거리를 200㎜로, 또한 조바아 온도가 950℃의 경우는, 그 거리를 40㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 8과 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 950℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 13에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 14]
발명예 14는, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 100㎜로, 조바아 온도가 1050℃의 경우, 그 거리를 90㎜로 제어했다. 또한, 열전 발전 유닛의 단부에 있어서의 상기 거리를, 각각, 90㎜, 80㎜로 제어했다. 게다가, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 중앙 부분은 55㎜ 간격으로 배치하고, 강재 폭 단부는 58㎜ 간격으로 배치하고, 조바아 온도가 1050℃의 경우, 중앙 부분은 50㎜ 간격으로 배치하고, 강재 폭 단부는 52㎜ 간격으로 배치했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 8과 동일한 크기의 조바아를 이용하여 동일한 장소에서 실시했다.
조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 1050℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 14에서는, 7㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 15]
도 2에 기재된 구성의 열전 발전 유닛으로서, 1㎡의 면적을 갖는 열전 발전 유닛을 이용하여, 발명예 15로서, 열간 슬래브(이하, 단순히 슬래브라고 함) 온도가 1200℃의 경우, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 720㎜로, 슬래브 온도가 1100℃의 경우, 상기 거리를 530㎜로, 각각 제어했다. 한편, 비교예 9는, 발명예 15와 동일한 열전 발전 유닛을 이용하여, 상기 거리를 720㎜로 고정했다. 또한, 슬래브는 폭: 900㎜, 두께: 250㎜로 했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 0.5시간, 슬래브 온도가 1100℃(본 실시예에서는, 단순히 슬래브 온도라고 한 경우는, 슬래브의 중앙 부분의 온도를 의미함)에서 0.5시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 도 4에 기재된 장치의 설치 장소 F에 있어서 실시했다.
그 결과, 발명예 15에서는, 5㎾의 발전을 할 수 있었던 것에 대하여, 비교예 9에서는, 슬래브 온도가 변화했을 때에 발전량이 저하되어, 2㎾의 발전량이 되었다.
[실시예 16]
발명예 16은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 1에 나타낸 구성으로 하고, 중앙 부분은, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 720㎜로, 그 외, 폭 단부(슬래브의 폭 단면으로부터 폭 방향으로 대략 80㎜ 이내의 부분을 나타낸다. 이하, 단순히 폭 단부라고 한 경우는, 그 범위를 의미함)는 그 거리를 640㎜로 제어했다. 한편, 비교예 10은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 15와 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 16에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 10에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 17]
발명예 17은, 실시예 1과 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를, 도 6의 중앙 부분에서 55㎜ 간격으로 하고, 그 외, 폭 단부에서 60㎜ 간격으로 했다. 한편, 비교예 11은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 15와 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 17에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 11에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 18]
발명예 18은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 7(A)에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치하고, 추가로 열을 집약하는 열 반사재를 설치했다. 한편, 비교예 12는, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 슬래브 온도가 1200℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 15와 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 18에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 12에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 19]
발명예 19는, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 슬래브의 바로 위에 있어서의 온도가 1200℃의 경우, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 720㎜로 하고, 상기 온도가 1100℃의 경우, 그 거리를 530㎜로 했다. 또한, 열전 발전 유닛의 가장자리에 있어서는, 상기 거리를, 각각, 640㎜, 430㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 15와 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
상기 온도가 1200℃에서 0.5시간, 상기 온도가 1100℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 19에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 20]
발명예 20은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 중앙 부분에서는 55㎜ 간격으로 배치하고, 그 외, 폭 단부에서 60㎜ 간격으로 했다. 또한, 슬래브 온도가 1200℃의 경우, 유닛과 슬래브와의 거리를 640㎜로, 또한 슬래브 온도가 1100℃의 경우는, 그 거리를 430㎜로 제어했다. 또한 본 실시예는, 실시예 15와 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
슬래브 온도가 1200℃에서 0.5시간, 슬래브 온도가 1100℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 20에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 21]
발명예 21은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 슬래브 온도가 1200℃의 경우, 열전 발전 유닛과 슬래브와의 거리를 580㎜로, 슬래브 온도가 1100℃의 경우, 그 거리를 350㎜로 제어했다. 또한, 열전 발전 유닛의 단부에 있어서의 상기 거리를, 각각, 540㎜, 300㎜로 제어했다. 게다가, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 중앙 부분은 52㎜ 간격으로 배치하고, 그 외, 폭 단부에서 55㎜ 간격으로 했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 15와 동일한 크기의 슬래브를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
슬래브 온도가 1200℃에서 0.5시간, 슬래브 온도가 1100℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 21에서는, 7㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 22]
발명예 22는, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 280㎜로, 조바아 온도가 950℃의 경우, 상기 거리를 90㎜로, 각각 제어했다. 한편, 비교예 13은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 상기 거리를 280㎜로 고정했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 950℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 도 4에 기재된 장치의 설치 장소 H에 있어서 실시했다. 또한, 조바아는, 폭: 900㎜, 두께: 40㎜로 했다.
그 결과, 발명예 22에서는, 5㎾의 발전을 할 수 있었던 것에 대하여, 비교예 13에서는, 조바아 온도가 변화했을 때에 발전량이 저하되고, 2㎾의 발전량이 되었다.
[실시예 23]
발명예 23은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 1에 나타낸 구성으로 하고, 중앙 부분은, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 280㎜로, 그 외, 강재 폭 단부(조바아의 폭 단면으로부터 폭 방향으로 대략 80㎜ 이내의 범위를 나타낸다. 이하, 단순히 강재 폭 단부라고 한 경우는, 동일한 범위를 의미함)는 그 거리를 200㎜로 제어한 한편, 비교예 14는 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 22와 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 23에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 14에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 24]
발명예 24는, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈의 배치를, 도 6의 중앙 부분에서 58㎜ 간격으로 하고, 그 외, 강재 폭 단부로 60㎜ 간격으로 했다. 한편, 비교예 15는, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 22와 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 24에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 15에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 25]
발명예 25는, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 7(A)에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치하고, 추가로 열을 집약하는 열 반사재를 설치했다. 한편, 비교예 16은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 단순히 열전 발전 유닛을 평면적으로 설치했다.
각각, 조바아 온도가 1000℃에서 1시간의 열전 발전을 행했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 22와 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
그 결과, 발명예 25에서는, 5㎾의 발전량을 달성한 것에 대하여, 비교예 16에서는, 2㎾의 발전량에 머물렀다.
[실시예 26]
발명예 26은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 조바아의 바로 위에 있어서의 온도가 1000℃의 경우, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 280㎜로, 상기 온도가 950℃의 경우, 그 거리를 90㎜로 제어했다. 또한, 열전 발전 유닛의 가장자리에 있어서는, 상기 거리를, 각각, 200㎜, 40㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 22와 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 950℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 26에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 27]
발명예 27은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여 도 6에 나타낸 구성으로 하고, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을 중앙 부분에서는 58㎜ 간격으로 배치하고, 그 외, 강재 폭 단부에서는 60㎜ 간격 배치로 하고, 또한, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 유닛과 조바아와의 거리를 200㎜로, 또한 조바아 온도가 950℃의 경우는, 그 거리를 40㎜로 제어했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 22와 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 950℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 27에서는, 6㎾의 발전량을 실현했다.
[실시예 28]
발명예 28은, 실시예 15와 동일한 크기의 열전 발전 유닛을 이용하여, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 열전 발전 유닛과 조바아와의 거리를 100㎜로, 조바아 온도가 1050℃의 경우, 그 거리를 90㎜로 제어했다. 또한, 열전 발전 유닛의 단부에 있어서의 상기 거리를, 각각, 90㎜, 80㎜로 제어했다. 게다가, 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈을, 조바아 온도가 1000℃의 경우, 중앙 부분은 55㎜ 간격으로 배치하고, 강재 폭 단부는 58㎜ 간격으로 배치하고, 조바아 온도가 1050℃의 경우, 중앙 부분은 50㎜ 간격으로 배치하고, 강재 폭 단부는 52㎜ 간격으로 배치했다. 또한, 본 실시예는, 실시예 22와 동일한 크기의 조바아를 이용하여, 동일한 장소에서 실시했다.
조바아 온도가 1000℃에서 0.5시간, 조바아 온도가 1050℃에서 0.5시간의 열전 발전을 행한 결과, 발명예 28에서는, 7㎾의 발전량을 실현했다.
상기한 발명예 및 비교예의 결과로부터, 본 발명을 이용한 열간 압연 설비열이나 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열이 우수한 발전 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 이상의 실시예에서는, 슬래브 및 조바아의 온도나 설치 장소 근방의 온도에 따라서 열전 발전 유닛의 설치 장소 등을 변경했지만, 열연 강대의 온도나, 슬래브 주조기의 슬래브 냉각 장치 출측의 슬래브나, 열연판 등의 다른 열원의 온도나, 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 설치 장소나 설치 형태 등을 변경해도, 본 발명에 따르는 한, 동일한 결과가 얻어지는 것을 확인하고 있다.
본 발명에 의하면, 슬래브 등으로부터 발생하는 열을, 효과적으로 전력으로 변환할 수 있기 때문에, 제조 공장에 있어서의 에너지 절약화에 공헌한다.
1 : 열전 발전 유닛
2 : 열원
3 : 열전 소자
4 : 전극
5 : 열전 발전 모듈
6 : 절연재
7 : 수열 수단(heat receiving means)
8 : 방열 수단
9 : 턴디시(tundish)
10 : 주형
11 : 주조기
12 : 유지로(holding furnace)
13 : 유도로(induction furnace)
14 : 조압연기(rougher)
15 : 마무리 압연기(finisher)
16 : 수냉 장치
17 : 코일러
18, 19 : 시어(shearing machine)
20 : 스트립 시어(strip shearing machine)
21 : 열 반사재

Claims (23)

  1. 이동하는 열원을 갖는 제철소의 제조 설비열(facility line)에 있어서,
    상기 제조 설비열은, 열전(thermoelectric) 발전 유닛을 갖는 열전 발전 장치를 구비함과 함께, 당해 열전 발전 유닛은, 상기 열원에 대치(face)하고, 또한 당해 열원 중 적어도 하나의 온도 및 당해 열전 발전 유닛의 출력 중 어느 한쪽에 따라서 설치되고,
    상기 열전 발전 유닛 중의 열전 발전 모듈이, 상기 열원의 폭 방향의 온도 분포에 따라서, 저온부보다도 고온부에 있어서 조밀하게 배치되어 있는 제조 설비열.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제조 설비열이, 가열된 슬래브를 조압연하여(rough-rolling) 조바아(rough bar)로 하는 조압연기와, 조바아를 마무리 압연하여 열연 강대로 하는 마무리 압연기를 구비한 열간 압연 설비열로서,
    상기 열전 발전 유닛은, 조압연기 앞에서 열연 강대 반송로에 이르기까지의 어느 위치에서, 슬래브, 조바아 및 열연 강대에 대치하고, 또한 당해 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및 상기 열전 발전 유닛의 출력 중 어느 한쪽에 따라서 설치된 제조 설비열.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전 발전 유닛을, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및 열전 발전 유닛의 출력 중 어느 한쪽에 따라서, 고온부에 대하여 저온부에서는 근접하게 설치하는 제조 설비열.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 온도 및 열전 발전 유닛의 출력 중 어느 한쪽에 따라서, 당해 열전 발전 유닛과 당해 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나와의 거리를 제어하는 이동 수단을 갖는 제조 설비열.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 추가로 열 반사재를 구비하는 제조 설비열.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 외주부를 둘러싸는 형상이 되는 제조 설비열.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치는, 적어도 1개소의 개구부가 형성된 제조 설비열.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 이동 수단이, 열전 발전 유닛의 일체 이동을 행하는 제조 설비열.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 추가로, 상기 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 당해 열전 발전 유닛의 가동 비(非)가동을 판단하는 가동 판단 수단을 구비하는 제조 설비열.
  11. 제2항에 기재된 제조 설비열을 이용하여, 슬래브, 조바아 및 열연 강대 중 적어도 하나의 열을 수열(受熱)하여 열전 발전을 행하는 열전 발전 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제조 설비열의 가동 판단 수단을 이용하여, 열전 발전 유닛의 가동을 제어하는 열전 발전 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제조 설비열이, 슬래브 주조기 및, 압연 라인을 구비하는 주조 및 압연을 행하는 강판 제조 설비열로서,
    상기 열전 발전 유닛은, 상기 슬래브 주조기의 슬래브 냉각 장치 및 슬래브 절단 장치에 있어서의, 슬래브 냉각 장치 출측, 슬래브 절단 장치 내 및 슬래브 절단 장치 출측, 그리고, 상기 압연 라인의 유지로(holiding furnace), 유도로(induction furnace), 압연기 및 롤러 테이블에 있어서의 유지로의 앞, 유지로의 뒤, 유도로의 앞, 유도로의 뒤, 압연기의 앞, 압연기의 뒤, 롤러 테이블 상 및 롤러 테이블 사이 중으로부터 선택되는 적어도 하나의 위치에서, 슬래브 및 열연판 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 대치하고, 또한 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및 상기 열전 발전 유닛의 출력 중 어느 한쪽에 따라서 설치된 제조 설비열.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열전 발전 유닛을, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및 열전 발전 유닛의 출력중 어느 한쪽에 따라서, 고온부에 대하여 저온부에서는 근접하게 설치하는 제조 설비열.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 온도 및 열전 발전 유닛의 출력 중 어느 한쪽에 따라서, 당해 열전 발전 유닛과 당해 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나와의 거리를 제어하는 이동 수단을 갖는 제조 설비열.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 추가로 열 반사재를 구비하는 제조 설비열.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 외주부를 둘러싸는 형상이 되는 제조 설비열.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치는, 적어도 1개소의 개구부가 형성된 제조 설비열.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 이동 수단이, 열전 발전 유닛의 일체 이동을 행하는 제조 설비열.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 열전 발전 장치가, 추가로, 상기 열전 발전 유닛의 출력에 따라서, 열전 발전 유닛의 가동 비가동을 판단하는 가동 판단 수단을 구비하는 제조 설비열.
  22. 제13항에 기재된 제조 설비열을 이용하여, 슬래브 및 열연판 중 적어도 하나의 열을 수열하여 열전 발전을 행하는 열전 발전 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제조 설비열의 가동 판단 수단을 이용하여, 열전 발전 유닛의 가동을 제어하는 열전 발전 방법.

KR1020157008446A 2012-09-27 2013-09-26 제조 설비열 및 열전 발전 방법 KR101686038B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-214934 2012-09-27
JP2012214934 2012-09-27
JPJP-P-2012-227418 2012-10-12
JP2012227418 2012-10-12
PCT/JP2013/005747 WO2014050126A1 (ja) 2012-09-27 2013-09-26 製造設備列および熱電発電方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150053269A KR20150053269A (ko) 2015-05-15
KR101686038B1 true KR101686038B1 (ko) 2016-12-13

Family

ID=50387558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157008446A KR101686038B1 (ko) 2012-09-27 2013-09-26 제조 설비열 및 열전 발전 방법

Country Status (6)

Country Link
JP (2) JP5958547B2 (ko)
KR (1) KR101686038B1 (ko)
CN (2) CN104703720B (ko)
IN (1) IN2015DN01327A (ko)
TW (2) TWI629443B (ko)
WO (1) WO2014050126A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109789479A (zh) * 2016-10-04 2019-05-21 杰富意钢铁株式会社 切断机以及热电发电方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034700A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Ihi Corp 熱処理装置
JP2011062727A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 熱回収装置
JP2012039756A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Sintokogio Ltd 熱電発電ユニット

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59198883A (ja) * 1983-04-21 1984-11-10 Nippon Steel Corp 高温物体表面放射熱の回収方法
JPS6034084A (ja) 1983-08-05 1985-02-21 Nippon Steel Corp 熱電素子モジュ−ル
CN2094850U (zh) * 1991-07-12 1992-01-29 李亚平 热电耦合继电保护电子镇流器
JPH10296319A (ja) 1997-04-25 1998-11-10 Nippon Steel Corp 冷却床での廃熱の利用方法
AU3273399A (en) * 1999-02-26 2000-09-14 Giovanni Arvedi In-line continuous cast-rolling process for thin slabs
US6297441B1 (en) * 2000-03-24 2001-10-02 Chris Macris Thermoelectric device and method of manufacture
US6959555B2 (en) * 2001-02-09 2005-11-01 Bsst Llc High power density thermoelectric systems
JP3704557B2 (ja) * 2001-10-29 2005-10-12 独立行政法人産業技術総合研究所 亜鉛、アンチモン及びカドミウムからなる化合物の焼結体及びその製造方法
US6914343B2 (en) * 2001-12-12 2005-07-05 Hi-Z Technology, Inc. Thermoelectric power from environmental temperature cycles
JP4366114B2 (ja) * 2003-05-15 2009-11-18 株式会社小松製作所 熱電発電装置
US20080023056A1 (en) * 2004-05-19 2008-01-31 Mitsuru Kambe Thermoelectric Conversion System and of Increasing Efficiency of Thermoelectric Conversion System
CN1773190B (zh) * 2004-11-12 2010-05-05 中国科学院电工研究所 一种太阳能热电联供系统
JP4367362B2 (ja) 2005-03-24 2009-11-18 住友金属工業株式会社 廃熱回収方法及び冷却床
DE102006040576B4 (de) * 2006-08-30 2009-10-08 Angaris Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Thermogenerators
JP5198455B2 (ja) * 2006-09-28 2013-05-15 ローズマウント インコーポレイテッド 改良された工業用熱電式発電機
EP2131406A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-09 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A method for manufacturing a thermoelectric generator, a wearable thermoelectric generator and a garment comprising the same
JP2010200520A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Toshiba Corp 熱電発電装置
CN101576244B (zh) * 2009-06-16 2010-12-01 张戈 热轧钢材余热回收工艺和余热回收装置
JP5523769B2 (ja) * 2009-08-28 2014-06-18 株式会社Ｋｅｌｋ 熱電モジュール
JP2011176131A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toshiba Corp 熱電発電装置および熱電発電システム
CN201680735U (zh) * 2010-04-08 2010-12-22 张淑强 炼钢和轧钢过程中钢材冷却和余热回收的发电锅炉
CN102647117A (zh) * 2011-02-22 2012-08-22 大连创达技术交易市场有限公司 一种复合发电方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034700A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Ihi Corp 熱処理装置
JP2011062727A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 熱回収装置
JP2012039756A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Sintokogio Ltd 熱電発電ユニット

Also Published As

Publication number Publication date
TWI600869B (zh) 2017-10-01
IN2015DN01327A (ko) 2015-07-03
WO2014050126A1 (ja) 2014-04-03
CN106925611A (zh) 2017-07-07
JP5958547B2 (ja) 2016-08-02
CN104703720B (zh) 2017-05-24
TW201423013A (zh) 2014-06-16
TWI629443B (zh) 2018-07-11
JPWO2014050126A1 (ja) 2016-08-22
WO2014050126A8 (ja) 2015-01-22
JP2016144830A (ja) 2016-08-12
JP6217776B2 (ja) 2017-10-25
CN104703720A (zh) 2015-06-10
TW201706551A (zh) 2017-02-16
KR20150053269A (ko) 2015-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5832698B2 (ja) 熱電発電装置および熱電発電方法
JP5920208B2 (ja) 連続鋳造設備列およびそれを用いた熱電発電方法
JP5991131B2 (ja) 鍛接管設備列およびそれを用いた熱電発電方法
JP5832697B2 (ja) 熱電発電装置およびそれを用いた熱電発電方法
KR101686038B1 (ko) 제조 설비열 및 열전 발전 방법
WO2014050127A1 (ja) 製造設備列および熱電発電方法
KR101686034B1 (ko) 제조 설비열 및 열전 발전 방법
JP5958433B2 (ja) 鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列およびそれを用いた熱電発電方法
JP5998983B2 (ja) 連続鋳造設備列およびそれを用いた熱電発電方法
JP5957843B2 (ja) 熱電発電装置
JP7063308B2 (ja) 切断機および熱電発電方法
JP6011208B2 (ja) 熱間圧延設備列およびそれを用いた熱電発電方法
JP6112154B2 (ja) 製鉄所の製造設備列及び熱電発電方法
JP6311805B2 (ja) 製鉄所の製造設備列及び熱電発電方法
JP6011221B2 (ja) 鍛接管設備列およびそれを用いた熱電発電方法
JP6107989B2 (ja) 熱電発電装置
JP2020068652A (ja) 製造設備列および熱電発電方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant