KR20210012034A - 열 전달 방법 및 관련 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열 전달 방법에 관한 것으로, 넓은 면 및 400 ℃ 이상의 온도를 가지는 평평한 금속 제품이 고체 입자들의 유동층과 접촉하게 놓이고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 가지고, 상기 평평한 금속 제품은 상기 평평한 금속 제품의 넓은 면이 상기 고체 입자들의 상기 순환 방향 (D) 과 평행하도록 상기 고체 입자들과 접촉하게 놓이고, 상기 고체 입자들이 버블링 체제에 있도록 기체가 주입되고, 상기 고체 입자들은 상기 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 포획된 열을 전달 매체에 전달한다. 또한, 본 발명은 관련된 디바이스에 관한 것이다.

Description

열 전달 방법 및 관련 디바이스

본 발명은 고온의 평평한 금속 제품으로부터 매체로의 열 전달 방법, 및 관련 디바이스에 관한 것이다.

강 제조에서, 그러나 더 일반적으로는 금속 제조에서, 고온의 금속 제품을 제조한 후 주변 공기에서 냉각시키는 여러 플랜트가 있다. 이러한 제품으로부터 방출된 열 모두는 포획되지 않고, 따라서 여기에는 대기로 손실되는 많은 양의 에너지가 있다. 이는 예를 들어 약 900 ℃ 의 온도를 갖는 강 슬래브가 제조되어 추가 처리 또는 운송을 위해 기다리면서 주변 공기에서 냉각되는 주조 플랜트 에서의 경우이다. 다른 제품, 예컨대 플레이트 또는 보다 일반적으로 말하면 넓고 작은 면을 가지는 임의의 평평한 제품이 관련된다. 이러한 고온 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획할 수 있는 방법이 필요하다.

특허 US 4,351,633 는 슬래브를 쌓아서 냉각 챔버로 보내는 방법을 개시하고, 여기에서 공기가 순환하여 열 대류를 통해 슬래브에 의해 방출된 열을 포획한다. 그런 다음 가열된 공기는 추가 적용을 위해 스팀을 생성하도록 디자인된 일련의 열 교환기로 보내진다. 대류 수단은, 많은 에너지를 소비하여 프로세스 수율을 감소시키는 공기 순환 디바이스, 예컨대 팬을 필요로 한다. 또한, 이러한 방법은 공기와 슬래브 사이의 낮은 열 교환 계수로 인해 큰 사이즈의 장비 및 상기 장비 내 슬래브의 긴 체류 시간을 의미한다.

특허 GB 1　528　863 는 물이 순환하는 보일러 튜브로 만들어진 두 개의 냉각 벽 사이에서 슬롯 내 슬래브가 배치되는 강 제품의 냉각 방법을 개시한다. 주로 복사를 통해 슬래브에 의해 방출된 열은 튜브의 단부에서 스팀으로 변하는 보일러 튜브 내 순환수의 가열을 허용한다. 일단 적절한 온도에 도달하면, 슬래브는 슬롯으로부터 제거되고 다음 프로세스 단계로 운반된다. 이러한 방법은 긴 냉각 시간을 필요로 하고, 많은 열 손실로 인해 열 회수율이 매우 낮아진다.

특허 FR 2　996　470 는, 열 절연되는 챔버 내에서 슬래브가 연속적으로 이동하는 전도에 의한 열 포획 방법을 개시하고, 상기 챔버는 물이 순환하는 구리 파이프와 같은 슬래브에 의해 방출된 열을 회수하기 위한 복사 및 전도 수단을 포함하고, 이 수단은 슬래브 위아래에 위치된다. 이 방법은 완전 절연된 챔버를 얻기 위해 큰 사이즈의 장비와 큰 투자를 필요로 한다.

따라서, 전술한 단점들을 극복하는 방법이 필요하다.

본 발명에 따른 방법은 고온의 평평한 금속 제품으로부터, 제품에, 예를 들어 제품의 평탄도에 해로운 영향을 주지 않으면서 감소된 시간 내에서 높은 열 회수율을 갖는 매체로 열을 전달할 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 적은 투자로 기존의 플랜트 내에 쉽게 설치될 수 있는 장비를 필요로 한다.

본 발명에 따른 방법은 금속 제품의 균일한 냉각을 수행할 수 있고, 금속 제품의 품질에 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 금속 제품에 대한 유해한 화학적 영향을 포함하지 않을 뿐만 아니라, 표면 결함을 형성할 수 있는 표면에 대한 어떠한 물리적인 영향도 갖지 않는다.

이러한 방법은 본 발명에 따른 열 전달 방법에 의해 해결되고, 넓은 면 및 400 ℃ 이상의 온도를 갖는 평평한 금속 제품은 고체 입자들의 유동층과 접촉하게 놓이고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 가지고, 평평한 금속 제품은 금속 제품의 넓은 면이 고체 입자들의 순환 방향 (D) 에 평행하도록 고체 입자들과 접촉하게 놓이고, 상기 고체 입자들이 버블링 체제에 있도록 기체가 주입되고, 상기 고체 입자들은 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 포획된 열을 전달 매체에 전달한다.

본 발명의 방법은 또한 고려되는 이하의 선택적인 특징들을 별개로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라서 포함할 수도 있다:

- 전달 매체는 물이다,

- 전달 매체는 용융 염이다,

- 상기 물은 스틈을 생성하는데 사용된다,

- 방법은 스팀 네트워크를 갖는 플랜트 내에서 수행되고 상기 생성된 스팀은 상기 스팀 내트워크에 주입된다,

- 금속 제품은 슬래브 또는 플레이트이다,

- 금속 제품은 강 제품이다,

- 고체 입자들은 500 ~ 2000 J/kg/K 의 열용량을 가진다,

- 유동층 내 고체 입자들의 밀도는 1400 ~ 4000 kg/m³ 이다,

- 고체 입자들은 알루미나, SiC 또는 강 슬래그로 만들어진다,

- 고체 입자들은 30 ~ 300 ㎛ 의 평균 크기를 가진다,

- 금속 제품의 냉각 경로를 모니터링하기 위해 기체의 주입 유속이 제어된다,

- 기체는 5 ~ 30 cm/s 의 속도로 주입된다,

- 기체는 공기이다,

- 금속 제품은 슬래브이고, 상기 슬래브는 유동층 내 지지부 상에 배치되어 슬래브의 에지가 바닥과 평행하게 된다,

- 금속 제품은 금속 제품의 표면에 스케일 입자들을 포함하고, 상기 스케일 입자들은 고체 입자들에 의해 제거되고, 제거된 스케일 입자들이 유동층으로부터 규칙적으로 추출된다,

- 전달 매체는 나노입자들을 함유한다,

- 금속 제품은 60 분 이내에 900 ℃ 로부터 350 ℃ 로 냉각된다.

또한, 본 발명은 열 전달 디바이스에 관한 것이고, 상기 열 전달 디바이스는 고체 입자들의 유동층을 포함하는 챔버로서, 상기 고체 입자들은 넓은 면과 400 ℃ 이상의 온도를 갖는 평평한 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 따라서 순환하는, 상기 챔버, 상기 챔버 내에 기체를 주입하기 위한 기체 주입 수단, 전달 매체가 순환하는 열 교환기로서, 상기 열 교환기는 고체 입자들이 포획된 열을 전달 매체에 전달하도록 유동층과 접촉하는, 상기 열 교환기, 및 평평한 금속 제품의 넓은 면이 고체 입자들의 순환 방향 (D) 과 평행하도록 평평한 금속 제품을 지지하는 지지 수단을 포함한다.

본 발명의 디바이스는 또한 고려되는 이하의 선택적인 특징들을 별개로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라서 포함할 수도 있다:

- 열 교환기에서 순환하는 전달 매체는 물이다,

- 디바이스는 스케일 입자들을 추출하기 위한 디바이스를 더 포함한다,

- 스케일 입자들을 추출하기 위한 디바이스는 이동가능한 금속 그리드이다,

- 열 교환기는 다음을 포함한다:

o 열 교환기에 전달 매체를 이동시키기 위한 적어도 제 1 파이프,

o 챔버의 출구에서 전달 매체를 회수하기 위한 적어도 하나의 제 2 파이프, 및

o 적어도 제 1 파이프 및 적어도 하나의 제 2 파이프에 연결된 적어도 하나의 제 3 파이프로서, 상기 제 3 파이프는 고체 입자들의 유동층과 접촉하는, 상기 제 3 파이프,

- 적어도 하나의 제 2 파이프는 스팀 생성 유닛에 연결된다.

본 발명은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 주어진 다음의 설명을 읽으면 보다 양호하게 이해될 것이다.
도 1 은 슬래브를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 열 전달 방법을 수행하기 위한 디바이스의 실시형태를 도시한다.
도 3 은 상이한 유동화 체제들을 도시한다.
도 4 는 종래 기술 및 본 발명에 따른 방법으로 슬래브의 중앙과 표면의 열적 거동을 시뮬레이션하는 곡선이다.
도 5 는 본 발명 및 종래 기술에 따른 방법으로 슬래브 표면의 수직 이동을 시뮬레이션하는 곡선 및 그 이미지 표현이다.

도 1 에는, 슬래브 (3) 가 도시되어 있고, 이는 평평한 금속 제품의 예이다. 상기 슬래브 (3) 는 평행육면체 형상을 가지고, 상부 (3a) 및 하부 넓은 면, 두 개의 작은 면들 (3b) 및 두 개의 에지들 (3c) 을 포함한다. 넓은 면들은 슬래브의 폭 (W) 및 길이 (L) 를 규정하고, 상기 폭 (W) 은 일반적으로 700 ~ 2,500 mm 이고, 길이 (L) 는 5,000 ~ 15,000 mm 을 포함하고, 슬래브의 두께 (T) 는 일반적으로 150 ~ 350 mm 이다. 보다 일반적으로, 평평한 제품은 가장 작은 치수 (예컨대, 두께 (T)) 가 다른 치수들 (예컨대, 길이 (L)) 에 비해 무시할 수 있는 평행육면체로서 규정될 수 있고, 예를 들어 가장 작은 치수는 팩터 15 의 가장 큰 치수보다 적어도 더 작다. 평행육면체의 넓은 면들은 가장 작은 치수를 포함하지 않는 면들이다. 평평한 제품의 다른 예는 플레이트 또는 후판 (heavy plate) 이다.

이러한 평평한 제품들은 일반적으로 반제품이고, 이는 상기 평평한 제품들이 판매되기 전에 추가의 제조 단계들을 거치게 됨을 의미한다. 이러한 후속 단계들에 대해, 제품에 결함이 없고 특히 제품의 평탄도가 보장되는 것이 중요하다. 예를 들어, 슬래브가 수 밀리미터의 수직 굽힘을 갖는 경우, 추가 롤링 동안 어려움을 일으키거나 심지어 롤링하는 것을 불가능하게 만들 수도 있고, 이는 상기 슬래브의 폐기를 의미한다.

도 2 에서, 본 발명에 따른 열 전달 방법을 수행하기 위한 디바이스 (1) 가 도시되어 있다. 이 디바이스 (1) 는 슬래브 (3) 와 같은 고온의 평평한 금속 제품들이 배치되는 챔버 (2) 를 포함한다. 챔버 (2) 는 고온의 평평한 금속 제품들이 운반될 수도 있는 폐쇄가능한 개구를 갖는 폐쇄된 챔버일 수도 있지만, 또한 개방된 루프 또는 고온의 평평한 금속 제품들을 운반하기에 적합한 임의의 구성을 가질 수도 있다. 고온의 평평한 금속 제품들 (3) 은 롤링 컨페이어에 의해 챔버 (2) 내부로 운반될 수도 있거나, 또는 크레인 또는 임의의 적합한 픽업 수단과 같은 픽업 수단에 의해 챔버 (2) 내부에 배치될 수도 있다. 챔버 (2) 는 바람직하게는 하나 이상의 평평한 금속 제품 (3) 을 수용할 수 있다.

챔버 (2) 는 고체 입자들을 함유하고 기체 주입 수단 (4) 을 포함하고, 기체는 고체 입자들을 유동화하고 버블링 체제에 고체 입자들 (5) 의 유동층을 생성하기 위해 주입되고, 유동화된 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 따라서 순환한다. 고온의 평평한 금속 제품들 (3) 은 금속 제품들의 넓은 면 (3a) 이 유동화된 입자들의 순환 방향 (D) 에 평행하도록 지지 수단 상에서 챔버 (2) 에 배치된다. 바람직한 실시형태에서, 방향 (D) 은 수직이고, 슬래브 (3) 는 그의 넓은 면 (3a) 이 수직 방향과 평행하도록 그의 에지 (3c) 를 따라서 지지부 상에 배치된다. 이는 열 전달 효율을 촉진시키면서 금속 제품의 변형을 방지할 수 있게 한다. 고온의 평평한 금속 제품은 챔버 (2) 에 배치될 때 400 ℃ 이상의 온도를 가지고, 또한 예를 들어 슬래브들 또는 플레이트들이고, 강으로 만들어질 수도 있다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 여러 유동화 체제들이 있다. 유동화는 고체 입자들이 기체 또는 액체에서 현탁액을 통해 유체와 같은 상태로 변형되는 작업이다. 유체 속도에 따라, 입자들의 거동은 상이해진다. 본 발명의 하나인 기체-고체 시스템들에서, 최소 유동화를 초과하는 유속이 증가함에 따라, 기체들의 버블링 및 채널링에 의한 큰 불안정성이 관찰된다. 더 높은 속도에서, 교반이 더 격렬해지고, 고체들의 움직임이 더 강력해진다. 더욱이, 유동층은 최소 유동화에서 그의 부피 훨씬 이상으로 확장되지 않는다. 이 단계에서, 유동층은 버블링 체제에 있고, 이는 고체 입자들의 양호한 순환과 유동층의 균질한 온도를 갖기 위해 본 발명에 필요한 체제다. 주어진 체제를 얻기 위하여 적용되는 기체 속도는 사용된 기체의 종류, 입자들의 크기 및 밀도, 또는 챔버 (2) 의 크기와 같은 여러 매개변수들에 의존한다. 이는 당업자에 의해 쉽게 관리될 수 있다.

기체는 질소 또는 불활성 기체, 예컨대 아르곤 또는 헬륨일 수 있고, 바람직한 실시형태에서 공기일 수 있다. 이는 바람직하게는 낮은 통기력과 따라서 감소된 에너지 소비를 필요로 하는 5 ~ 30cm/s 의 속도로 주입된다. 바람직한 실시형태에서, 기체의 주입 유속은 고온의 금속 제품들 (3) 의 냉각 속도를 모니터링하기 위해 냉각된다. 이는 강과 같이 냉각 속도에 의해 품질이 영향을 받는 금속 제품들에 유리할 수 있을 뿐만 아니라, 플랜트에서 생산을 조절하는 데에도 유리할 수도 있다.

고체 입자들은 500 ~ 2000 J/Kg/K 의 열용량을 우선적으로 가진다. 고체 입자들의 밀도는 우선적으로 1400 ~ 4000 kg/m³ 이다. 고체 입자들은 SiC, 알루미나 또는 강 슬래그와 같은 세라믹 입자들일 수도 있다. 고체 입자들은 유리 또는 1000 ℃ 까지 안정한 임의의 다른 고체 재료들로 만들어질 수도 있다. 고체 입자들은 바람직하게는 30 ~ 300 ㎛ 의 크기를 갖는다. 이러한 입자들은 바람직하게는 고온의 금속 제품 (3) 과의 임의의 반응을 방지하기 위해 불활성이다.

디바이스 (1) 는 전달 매체가 순환하는 적어도 하나의 열 교환기 (6) 를 더 포함하고, 열 교환기는 유동층 (5) 과 접촉한다. 이 열 교환기는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉각 전달 매체 (10) 가 순환하여 냉각 전달 매체 (10) 를 열 교환기로 이동시키는 제 1 파이프 (61), 가열된 전달 매체 (11) 가 회수되는 제 2 파이프 (62), 및 제 1 파이프 (61) 와 제 2 파이프 (62) 를 연결하고 또한 제 1 파이프 (61) 로부터의 냉각 전달 매체 (11) 를 가열하는 유동층 (5) 및 챔버 (2) 를 통과하는 제 3 파이프 (63) 로 이루어질 수도 있다. 이 디바이스 (1) 로, 고온의 금속 제품들 (3) 이 고체 입자들의 유동층 (5) 에 잠기고, 그런 다음 고체 입자들은 고온의 금속 제품들 (3) 에 의해 방출된 열을 포획할 수 있다. 이는 금속 제품의 모든 부분들이 유동화된 고체 입자들과 접촉하기 때문에 금속 제품의 균질한 냉각을 허용한다. 고체 입자들은 주입 수단 (4) 에 의한 기체의 주입에 의해 운동을 유지하고, 열 교환기 (6) 와 접촉하여 포획된 열을 내부를 순환하는 전달 매체에 방출한다. 열 교환기 내부에 전달 매체의 유속은 냉각 속도를 제어하기 위해 조절될 수 있고, 실제로 열 교환기 내부에서 더 많은 매체가 순환할수록, 더 많은 열이 고체 입자들로부터 방출된다.

바람직한 실시형태에서, 열 교환기 내에서 순환하는 전달 매체 (10) 는, 일단 유동화된 고체 입자들에 의해 방출된 열에 의해 가열되면, 스팀 (11) 으로 변하는 가압수이다. 가압수는 1 ~ 30 Bar 의 절대 압력을 가질 수도 있다. 그런 다음 가압수는 플래시 드럼 (7) 또는 임의의 다른 적합한 스팀 생성 장비에 의해 스팀으로 변할 수도 있다. 우선적으로, 물은 열 교환기 내부에서 액체로 남아 있다. 그런 다음, 생성된 스팀 (11) 은 예를 들어 수소 생산을 위해 또는 강 플랜트의 경우에 CO₂ 기체 분리 유닛들 또는 RH 진공 탈기장치들 (vacuum degassers) 을 위해, 플랜트 스팀 네트워크 내 주입에 의해 금속 제조 플랜트 내에서 재사용될 수도 있다. 플랜트의 동일 네트워크 내 금속 제품 제조 플랜트 및 스팀 재사용 플랜트를 모두 보유하면, 상기 네트워크의 전반적인 에너지 효율을 향상시키는 것이 가능하다.

열 교환기 내에서 순환하는 전달 매체 (10) 는 또한 포획된 열을 저장하는 것을 허용하는 400 ~ 800 ℃ 의 상 변화를 바람직하게는 가지는 용융 염 또는 공기일 수도 있다. 전달 매체 (10) 는 열 전달을 촉진하기 위해 나노입자들을 포함할 수도 있다.

추가의 실시형태에서, 금속 제품 (3) 은 그의 표면들에 스케일 입자들을 포함할 수도 있다. 유동화된 고체 입자들과의 화학적 또는 물리적 상호작용에 의해, 이러한 스케일 입자들은 금속 제품 (3) 으로부터 제거될 수도 있고, 유동층의 저부에 떨어질 수도 있다. 이러한 경우에, 장비 (1) 에는 유동층으로부터 스케일 입자들을 빈번하게 제거하기 위해 제거가능한 금속 그리드와 같은 스케일 제거 디바이스가 제공된다.

본 발명에 따른 방법으로, 금속 제품들은 60 분 이내에 800 ℃ 에서 400 ℃ 로 냉각될 수도 있다.

본 발명에 따른 방법은 레벨링 또는 롤링 스탠드의 출구에서 또는 주조 플랜트의 출구에서 수행될 수도 있다.

본 발명에 따른 방법은 상기 제품의 변형 없이 금속 제품들에 의해 방출된 열의 적어도 90% 를 회수하면서 금속 제품의 빠르고 균질한 냉각을 허용한다. 더욱이, 본 발명에 따른 디바이스는 매우 콤팩트하고, 이용가능한 공간에 적응될 수 있다. 기밀성이 필요하지 않기 때문에, 효율을 유지하기 위해 큰 투자나 높은 레벨의 유지보수가 필요하지 않다.

실시예

열 회수

시뮬레이션은 본 발명에 따른 방법으로 강 슬래브로부터 회수될 수 있는 열의 양을 평가하기 위해 수행된다.

본 발명에 따른 방법에서, 상업용 저탄소 강 그레이드로 만들어지고 23 톤의 중량을 각각 가지는 네 개의 슬래브들이 320 kg/m³ 의 밀도 및 50㎛ 의 Sauter 직경을 갖는 탄화규소의 고체 입자들을 포함하는 장비 내에 배치되고, 이러한 입자들은 5 cm/s 의 공기 주입 덕분에 버블링 체제에서 유동화된다.

유체로서 물을 사용하는 도 1 에서 도시된 것과 같은 열 교환기가 시뮬레이션을 위해 사용되었다. 2 개의 시나리오가 고려되었고, 1 번째 시나리오는 800 ℃ 의 초기 슬래브 온도와 최대 400 ℃ 의 냉각 온도를 갖고, 2 번째 시나리오는 550 ℃ 의 초기 온도와 250 ℃ 의 최종 온도를 갖는다. 두 시나리오 모두에 대해, 회수된 에너지, 및 생성된 스팀의 양과 압력이 평가되었다. 결과들은 표 1 에 제공된다.

슬래브들의 초기 온도가 동일하지 않으므로, 열 교환기들로부터의 물이 동일 온도에서 가열되지 않기 때문에, 스팀 압력은 두 시나리오 모두에서 동일하지 않다.

시뮬레이션에 따라, 슬래브에 의해 방출된 열의 거의 95% 는 본 발명에 따른 방법 덕분에 포획될 수 있다.

제품 영향

종래 기술 및 본 발명에 따른 냉각 방법의 변형 및 열 영향을 평가하기 위해 시뮬레이션이 수행되었다.

양자의 시나리오 A 및 시나리오 B 에서, 상업용 저탄소 강 그레이드로 만들어지고 10 m 의 길이 (L), 1 m 의 폭 (W) 및 0.25 m 의 두께 (T) 를 가지는 슬래브가 320 kg/m³ 의 밀도 및 50 ㎛ 의 Sauter 직경을 갖는 탄화 규소의 고체 입자들을 포함하는 장비 내에 배치되고, 이러한 입자들은 5 cm/s 의 공기 주입으로 인해 버블링 체제로 유동화되고 수직으로 순환하며, 챔버의 저부는 수평 방향이다.

유체로서 물을 사용하는 도 2 에서 도시된 것과 같은 열 교환기가 시뮬레이션을 위해 사용되었다. 양자의 시나리오에서, 초기 슬래브 온도는 800 ℃ 이고, 이는 400 ℃ 까지 냉각된다. 시나리오 A 에서 슬래브는 그의 넓은 면들 중 하나가 지지 수단 위에 놓이도록 유동층에 배치되고, 따라서 넓은 면들은 유동 입자들의 순환 방향에 수직인 반면, 시나리오 B 에서 그의 에지들 중 하나에 배치되고, 따라서 그의 넓은 면들이 유동화 입자들의 순환 방향에 평행하다.

양자의 시나리오들에 대해, 두께 (T) 내 상이한 깊이에 있는 슬래브의 온도 변화 (evolution) 와 상기 슬래브의 변형이 시뮬레이션되고, 각각 도 4 및 도 5 에 도시된다.

도 4 에서, 상부 넓은 면, 슬래브 중앙, 및 저부 넓은 면에서 취해진 한 지점의 시간에 따른 온도의 변화를 나타낸다.

시뮬레이션으로부터, 본 발명에 따른 방법에 의해 발생한 것 (양자의 곡선들이 중첩되어, 단 하나의 곡선만이 볼 수 있음) 과는 달리, 저부 넓은 면 및 상부 넓은 면은 동일한 열 경로를 따르지 않다는 것이 분명해진다.

이는 도 5 에서 볼 수 있는 바와 같이 제품에 미치는 영향이다. 이 도면은 먼저 종래 기술에 따른 방법과 본 발명에 따른 방법에 의한 냉각 시에 제품의 길이를 따라 수직 방향으로의 이동 곡선을 나타낸다. 두 개의 다른 그림들에서, 이러한 이동은 제품에 직접 표시될 수 있고, 본 발명자들은, 종래 기술에 따른 방법을 사용할 때, 제품의 명확한 굽힘이 발생하여 제품의 초기 평탄도로 돌아오지 않음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 방법은 제품에 해로운 영향을 가지 않으면서, 특히 상기 제품의 변형을 포함하지 않으면서, 고온의 평평한 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획할 수 있다.

Claims (24)

1. 열 전달 방법으로서,
   넓은 면 및 400 ℃ 이상의 온도를 가지는 평평한 금속 제품이 고체 입자들의 유동층 (fluidised bed) 과 접촉하게 놓이고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 가지고,
   상기 평평한 금속 제품은 상기 평평한 금속 제품의 넓은 면이 상기 고체 입자들의 상기 순환 방향 (D) 과 평행하도록 상기 고체 입자들과 접촉하게 놓이고,
   상기 고체 입자들이 버블링 체제 (bubbling regime) 에 있도록 기체가 주입되고, 상기 고체 입자들은 상기 금속 제품에 의해 방출된 열을 포획하고, 포획된 열을 전달 매체에 전달하는, 열 전달 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전달 매체는 물인, 열 전달 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전달 매체는 용융 염 (molten salts) 인, 열 전달 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 물은 스팀을 생성하기 위해 사용되는, 열 전달 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 방법은 스팀 네트워크를 갖는 플랜트 내에서 수행되고, 생성된 상기 스팀은 상기 스팀 네트워크 내에 주입되는, 열 전달 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 평평한 금속 제품은 슬래브 또는 플레이트인, 열 전달 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 평평한 금속 제품은 강 제품인, 열 전달 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고체 입자들은 500 ~ 2000 J/kg/K 의 열 용량을 가지는, 열 전달 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유동층 내 상기 고체 입자들의 밀도는 1400 ~ 4000 kg/m³ 인, 열 전달 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 입자들은 알루미나, SiC 또는 강 슬래그로 만들어지는, 열 전달 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 입자들은 30 ~ 300 ㎛ 의 평균 크기를 가지는, 열 전달 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평평한 금속 제품의 냉각 경로를 모니터링하기 위해 상기 기체의 주입 유속이 제어되는, 열 전달 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체는 5 ~ 30 cm/s 의 속도로 주입되는, 열 전달 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체는 공기인, 열 전달 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평평한 금속 제품은 슬래브이고, 상기 슬래브는 상기 유동층 내의 지지부 상에 배치되어 상기 슬래브의 에지가 바닥과 평행하게 되는, 열 전달 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평평한 금속 제품은 상기 평평한 금속 제품의 표면에 스케일 입자들을 포함하고, 상기 스케일 입자들은 상기 고체 입자들에 의해 제거되며, 제거된 상기 스케일 입자들은 상기 유동층으로부터 규칙적으로 추출되는, 열 전달 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전달 매체는 나노입자들을 함유하는, 열 전달 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평평한 금속 제품은 60 분 미만 내에 800 ℃ 로부터 400 ℃ 로 냉각되는, 열 전달 방법.
19. 열 전달 디바이스로서,
    a. 고체 입자들의 유동층 (5) 을 포함하는 챔버 (2) 로서, 상기 고체 입자들은 넓은 면 (3a) 및 400 ℃ 이상의 온도를 가지는 평평한 금속 제품 (3) 에 의해 방출된 열을 포획하고, 상기 고체 입자들은 순환 방향 (D) 을 따라서 순환하는, 상기 챔버 (2),
    b. 상기 챔버 (2) 내에 기체를 주입하기 위한 기체 주입 수단 (4),
    c. 전달 매체가 순환하는 열 교환기 (6) 로서, 상기 열 교환기는 상기 고체 입자들이 상기 전달 매체에 포획된 열을 전달하도록 상기 유동층과 접촉하는, 상기 열 교환기 (6),
    d. 상기 평평한 금속 제품 (3) 의 상기 넓은 면 (3a) 이 상기 고체 입자들의 상기 순환 방향 (D) 에 평행하도록 상기 평평한 금속 제품 (3) 을 지지하는 지지 수단
    을 포함하는, 열 전달 디바이스.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 열 교환기 내에서 순환하는 상기 전달 매체는 물인, 열 전달 디바이스.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    스케일 입자들을 추출하기 위한 디바이스를 추가로 포함하는, 열 전달 디바이스.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 스케일 입자들을 추출하기 위한 디바이스는 이동가능한 금속 그리드 (metallic grid) 인, 열 전달 디바이스.
23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환기 (6) 는
    a. 상기 열 교환기에 상기 전달 매체를 이동시키기 위한 적어도 제 1 파이프 (61),
    b. 상기 챔버 (2) 의 출구에서 상기 전달 매체를 회수하기 위한 적어도 하나의 제 2 파이프 (62), 및
    c. 상기 적어도 제 1 파이프 (61) 및 상기 적어도 하나의 제 2 파이프 (62) 에 연결된 적어도 하나의 제 3 파이프 (63) 로서, 상기 제 3 파이프 (63) 는 상기 고체 입자들의 유동층과 접촉하는, 상기 제 3 파이프 (63)
    를 포함하는, 열 전달 디바이스.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 2 파이프 (62) 는 스팀 생성 유닛 (7) 에 연결되는, 열 전달 디바이스.

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