WO2014050126A1 - 製造設備列および熱電発電方法 - Google Patents

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WO2014050126A1
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thermoelectric power
slab
generation unit
temperature
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高志 黒木
壁矢　和久
藤林　晃夫
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • 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
    • 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing facility line of a steel mill having a moving heat source, and converts the heat energy generated by radiation of a slab, a rough bar, and a hot-rolled steel strip in a hot rolling process into electric energy and recovers it.
  • the present invention relates to a hot rolling equipment line provided with a power generation device and a thermoelectric power generation method using the same.
  • column performs casting and rolling provided with the thermoelectric power generation apparatus which converts the heat energy of a hot slab or a hot-rolled sheet into electrical energy in the steel plate manufacturing process which performs casting and rolling continuously, and collects it. It is a steel plate manufacturing equipment line, and further relates to a thermoelectric power generation method using the same.
  • Patent Document 1 describes a method in which a heat receiving device is disposed facing a high-temperature object, and the thermal energy of the high-temperature object is converted into electric energy and recovered.
  • Patent Document 2 describes a method of recovering heat energy that has been treated as waste heat by bringing a thermoelectric element module into contact with the heat energy and recovering it.
  • Patent Document 3 describes a method for recovering, as electric power, the amount of heat dissipated in the atmosphere from the cooling material in the cooling bed.
  • Patent Document 4 describes a heat recovery method and a cooling bed that can efficiently convert heat energy of a high-temperature material into electric energy by heat conduction of a lake.
  • Patent Document 5 describes a heat recovery apparatus that recovers heat generated by processing a metal material in a hot rolling line and stores it as electric power.
  • Patent Document 1 Although there is a description that it can be applied to a slab continuous casting line, due to changes in operating conditions such as temperature changes of slabs in actual operation and changes in the amount of heat released (thermal energy) due to changes in the amount of slabs. Changes in heat source temperature are not considered. Moreover, in patent document 2, since it is necessary to fix a module with respect to a heat source, there exists a problem that the said technique cannot be applied to a moving heat source like a hot rolling installation etc. In Patent Document 3, although there is a description that the material temperature of the middle / high temperature part is 300 ° C.
  • the temperature change of the high temperature material in the actual operation or the high temperature material It does not describe changes in heat source temperature due to fluctuations in operating conditions, such as fluctuations in the amount of heat released (thermal energy) due to fluctuations in temperature.
  • the technology described in Patent Document 4 is specialized only for heat recovery by heat conduction, and changes in operating conditions such as temperature changes of high-temperature materials in actual operation and fluctuations in the amount of heat released (thermal energy) due to fluctuations in high-temperature materials.
  • the change of the heat source temperature due to the fluctuation of is not considered.
  • the technology described in Patent Document 5 does not necessarily take into consideration the actual operation, and in addition, the power storage means described in the document is not necessarily required.
  • the present invention has been developed in view of the above situation, and in a hot rolling facility in which a heat source moves (flows) and a steel plate manufacturing facility in which casting and rolling are performed, a slab, a rough bar, A hot rolling equipment line equipped with a thermoelectric generator capable of efficiently recovering the heat energy of steel strips, hot slabs and hot-rolled sheets by converting them into electrical energy, and a steel sheet manufacturing equipment line for casting and rolling Is provided together with a thermoelectric power generation method using them.
  • thermoelectric power generation method using a hot rolling equipment line equipped with a thermoelectric power generation device capable of using heat in a new steelworks and a steel sheet manufacturing equipment line for casting and rolling is based on the above findings.
  • the gist configuration of the present invention is as follows. 1.
  • the manufacturing facility row includes a thermoelectric power generation device having a thermoelectric power generation unit, and the thermoelectric power generation unit faces the heat source, and further, at least one temperature of the heat source and / or an output of the thermoelectric power generation unit. Manufacturing equipment line installed accordingly.
  • the manufacturing equipment row is a hot rolling equipment row provided with a roughing mill that roughly rolls the heated slab into a rough bar, and a finish rolling mill that finish-rolls the rough bar into a hot-rolled steel strip.
  • the thermoelectric power generation unit is opposed to the slab, the rough bar and the hot-rolled steel strip at any position from before the rough rolling mill to the hot-rolled steel strip conveyance path, and further to the slab, the rough bar and the hot-rolled steel strip.
  • the manufacturing equipment row according to 1 above which is installed according to at least one temperature of the belt and / or an output of the thermoelectric power generation unit.
  • thermoelectric power generation unit 3.
  • the thermoelectric power generation unit is installed close to the high temperature portion in the low temperature portion according to at least one temperature of the slab, the coarse bar, and the hot rolled steel strip and / or the output of the thermoelectric power generation unit. Manufacturing equipment column.
  • thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit is arranged such that the high temperature portion is densely arranged with respect to the low temperature portion according to the temperature of at least one of the slab, the coarse bar, and the hot rolled steel strip and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
  • the manufacturing equipment column according to 2 or 3.
  • thermoelectric generator and the thermoelectric generator unit and the thermoelectric generator according to the temperature and / or output obtained by measuring the temperature of at least one of the slab, the coarse bar and the hot rolled steel strip and / or the output of the thermoelectric generator unit. 5.
  • the manufacturing equipment row according to any one of 2 to 4, further comprising a moving unit that controls a distance from at least one of the slab, the coarse bar, and the hot-rolled steel strip.
  • thermoelectric generator further includes a heat reflecting material.
  • thermoelectric power generation device has a shape surrounding at least one outer peripheral portion of a slab, a rough bar, and a hot-rolled steel strip.
  • thermoelectric generator is provided with at least one opening.
  • thermoelectric generator further includes an operation determining unit that determines whether the thermoelectric generator unit is in operation or not according to the output of the thermoelectric generator unit.
  • thermoelectric power generation method for performing thermoelectric generation by receiving at least one of a slab, a coarse bar, and a hot-rolled steel strip using the manufacturing equipment row according to any one of 2 to 10 above.
  • thermoelectric power generation method wherein the operation of the thermoelectric power generation unit is controlled by using the operation determining means of the manufacturing equipment row.
  • the production equipment row is a steel plate production equipment row for casting and rolling with a slab casting machine and a rolling line
  • the thermoelectric power generation unit includes a slab cooling device outlet side, a slab cutting device inside and a slab cutting device outlet side, a holding furnace for the rolling line, an induction furnace, and a rolling mill. At least one selected from before the holding furnace, after the holding furnace, before the induction furnace, after the induction furnace, before the rolling mill, after the rolling mill, on the roller table and between the roller tables.
  • thermoelectric power generation unit is installed close to the high temperature portion in the low temperature portion according to at least one temperature of the slab and the hot rolled plate and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
  • thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit is arranged in the above-described 13 or 14 in which the high temperature portion is densely arranged with respect to the low temperature portion according to the temperature of at least one of the slab and the hot rolled plate and / or the output of the thermoelectric power generation unit. Manufacturing equipment column as described.
  • thermoelectric power generation apparatus and the slab and hot-rolled plate according to the temperature and / or output obtained by measuring the temperature of at least one of the slab and the hot-rolled plate and / or the output of the thermoelectric power-generating unit. 16.
  • thermoelectric generator further includes a heat reflecting material.
  • thermoelectric generator has a shape surrounding at least one outer peripheral portion of a slab and a hot rolled plate.
  • thermoelectric generator is provided with at least one opening.
  • thermoelectric power generation device further includes an operation determining unit that determines whether the thermoelectric power generation unit is in operation or not according to the output of the thermoelectric power generation unit.
  • thermoelectric power generation method for performing thermoelectric power generation by receiving at least one heat of a slab and a hot-rolled sheet using the manufacturing equipment row according to any one of 13 to 21.
  • thermoelectric power generation method according to 22, wherein the operation of the thermoelectric power generation unit is controlled by using an operation determination unit of the manufacturing equipment row.
  • thermoelectric power generation unit and the heat source can be maintained in a state where the power generation efficiency is good, so that the power generation efficiency is effectively improved.
  • the heat energy released from the heat source can be recovered at a higher level than in the past.
  • thermoelectric power generation unit shows the example of installation of the thermoelectric power generator according to one Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the thermoelectric power generation unit according to one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the installation place (hot rolling installation) of the thermoelectric power generating apparatus according to one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the installation place (steel plate manufacturing equipment which performs casting and rolling) of the thermoelectric generator according to one Embodiment of this invention. It is the graph showing the relationship of the power generation output ratio with respect to the distance of steel materials and a thermoelectric power generation unit. It is sectional drawing which shows arrangement
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a thermoelectric generator of the present invention.
  • 1 is a thermoelectric power generation unit and 2 is a heat source.
  • the thermoelectric power generation apparatus includes a thermoelectric power generation unit 1 that is arranged in accordance with the temperature of the heat source 2 and / or the output of the thermoelectric power generation unit, facing the heat source 2.
  • the heat source in the present invention includes a slab, a rough bar and a hot-rolled steel strip (hereinafter also simply referred to as a slab) in a hot rolling apparatus, a slab or a hot-rolled sheet in a casting and rolling process (a rough bar, a heat
  • a slab a hot-rolled steel strip
  • the thermoelectric generator of the present invention includes at least one thermoelectric generator unit in the width direction and longitudinal direction of a slab or the like.
  • the thermoelectric power generation unit includes a heat receiving unit facing the slab, at least one thermoelectric power generation module, and a heat radiating unit.
  • 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.
  • 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 slabs etc. Is possible.
  • 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.
  • the low temperature side of the thermoelectric power generation unit is water cooled by spray cooling or the like, the low temperature side is efficiently cooled.
  • the thermoelectric generator unit is installed below the heat source, even if spray cooling is applied, if the spray is properly placed, the remaining water will fall under the table and cool the high temperature side of the thermoelectric generator unit. Without this, the low temperature side of the thermoelectric generator unit is efficiently cooled.
  • spray cooling is performed, the side to be cooled by contact with the spray refrigerant is the heat dissipating means.
  • the thermoelectric power generation module 5 used in the present invention has a two-dimensional thermoelectric element group in which P-type and N-type semiconductors which are thermoelectric elements 3 are connected by several tens to several hundreds of electrodes 4. And the insulating material 6 disposed on both sides thereof.
  • the thermoelectric power generation module 5 may include a heat conductive sheet or a protection plate on both sides or one side. Further, each of the protective plates may also serve as the heat receiving means 7 and the heat radiating means 8. When the cooling plate itself that is the heat receiving means 7 and / or the heat radiating means 8 is an insulating material or the surface is covered with an insulating material, the insulating plate may be substituted.
  • thermoelectric power generation unit 3 is a thermoelectric element
  • 4 is an electrode
  • 6 is an insulating material
  • 5 is a thermoelectric power generation module
  • 7 is a heat receiving means
  • 8 is a heat dissipation means.
  • 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.
  • 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.
  • the size of the thermoelectric generator module according to the present invention is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 2 m 2 or less.
  • 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.
  • heat energy by radiation such as slab in a hot rolling line is used as a heat source.
  • the hot rolling line is composed of a heating furnace, a rough rolling mill, a finish rolling mill, and a winder as shown in FIG.
  • the hot rolling step is a pre-process of a hot rolling line or a steel ingot (slab) of about 20 to 30 tons heated to about 1000 to 1200 ° C. in a heating furnace to form a rough bar with a roughing mill, This is a process of forming a hot-rolled steel strip having a sheet thickness of about 1.2 to 25 mm with a finish rolling mill.
  • the steel material in the finish rolling mill is called a hot-rolled steel strip.
  • thermoelectric power generation unit installed according to the output of the thermoelectric power generation unit.
  • the thermoelectric power generation unit is placed at any position (A to E in the figure) from the rough rolling mill to the hot rolling steel strip conveyance path through the finishing rolling mill and the temperature of the slab and the like.
  • FIG. 4 the structural example of the casting and rolling apparatus used by this invention is shown.
  • a casting machine 11 including a tundish 9 and a mold 10 is arranged, and then a holding furnace 12, an induction furnace 13, a roughing mill 14, a finishing rolling mill 15, a water cooling device 16 and a coiler 17 are provided.
  • the holding furnace arranged after the casting machine can be a normal gas burner furnace.
  • the order of the holding furnace and the induction furnace may be switched.
  • a shear 18 is disposed between the casting machine 11 and the holding furnace 12, a shear 19 is disposed after the roughing mill 14, and a strip shear 20 is disposed behind the finish rolling mill 15.
  • thermoelectric power generation unit is divided into a slab cooling device outlet side, a slab cutting device outlet side and a slab cutting device outlet side (FIG. 4F) in a slab cooling device and a slab cutting device of a slab casting machine, and , Holding furnace for rolling line, induction furnace (FIG. 4G), roughing mill (FIG. 4H), upstream side of descaling device before finish rolling (FIG. 4I), in finishing mill (FIG. 4J) and on hot-rolled sheet conveyance path (FIG. 4K) is installed according to the temperature of the slab and / or the output of the thermoelectric power generation unit at any position in FIG. 4K to efficiently generate power corresponding to the temperature variation of the heat source in actual operation. be able to.
  • thermoelectric generator thermoelectric generator unit
  • the installation of the thermoelectric generator (thermoelectric generator unit) in the present invention can be installed not only above but also below the slab and the like, and the installation location is not limited to one location, and may be multiple locations. Further, the thermoelectric generator can be installed near the water cooling device 16.
  • thermoelectric power generation unit In order for the thermoelectric power generation unit to maintain a high operating rate, it is preferable to install the thermoelectric power generation unit in a place where the time close to the slab or the like is long. For example, on the transfer table until the slab from the heating furnace reaches the roughing mill (FIG. 3A), the entry side or the exit side of the descaling device that removes the oxide scale generated on the surface during heating, the slab Near the sizing press, the roughing mill (FIG. 3B), or the upstream side of the descaling device before the finishing rolling where the rough bar stays for a relatively long time before the finishing mill (FIG. 3C). Inside the machine (FIG. 3D), on the hot-rolled steel strip conveyance path (FIG. 3E), and the like.
  • thermoelectric power generation unit can be attached to the cover.
  • the temperature of the rough bar here is about 1100 ° C., but the power generation efficiency of the thermoelectric unit is effectively improved by providing a heat dissipating means to cool one side and secure the temperature difference required for power generation. To do.
  • thermoelectric power generation device Electricity is generated when a slab, which is a heat source, passes through the thermoelectric power generation device while maintaining a slight space, and when there is no heat source near the thermoelectric power generation device, the conversion efficiency from heat to electricity deteriorates. If the power is connected to the system power via a power conditioner or the like, the generated electricity can be used efficiently. In addition, when using as an independent power supply, the fluctuation
  • thermometer can be installed on the upstream side of the thermoelectric generator, and the distance between the thermoelectric generator unit and the slab can be controlled according to the measured value of the thermometer. With this function, even if there is a change in the temperature of the slab, such as when switching product lots, thermoelectric power generation can be performed in response to the change in temperature, etc. Power generation efficiency is improved.
  • thermometer is preferably a non-contact type such as a radiation thermometer. If the relationship between the temperature of the slab or the like and the distance at which thermoelectric power generation is most efficient is determined in advance, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab or the like is determined according to the measured value of the thermometer. It is because it can change appropriately according to a temperature fluctuation.
  • the position of the thermoelectric power generation unit may be set in advance according to the size and type of slab or the like.
  • 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.
  • the installation location of the thermoelectric power generation unit 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.
  • the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab as a heat source, and the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit may be determined.
  • thermoelectric generation module interval in the thermoelectric generation unit is 60 mm
  • the slab size is 900 mm wide
  • the temperature is 1200 ° C.
  • the distance between the thermoelectric generation unit and the slab is 720 mm
  • the slab size is wide.
  • the most efficient thermoelectric power generation can be performed by controlling the distance to 530 mm.
  • the temperature of the hot-rolled steel strip and the hot-rolled sheet is 1000 ° C. at the interval of the thermoelectric power generation module, the distance between the thermoelectric power generation unit and the hot-rolled steel strip is 280 mm, and the temperature of the hot-rolled steel strip is 950.
  • the most efficient thermoelectric power generation can be performed by controlling the distance to 90 mm.
  • FIG. 5 shows 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, the thermoelectric power module spacing in the thermoelectric power generation unit is 70 mm, and the temperature of the steel material.
  • the result of having investigated as 850,900, and 950 degreeC is shown.
  • the heat source is a slab or the like instead of the steel material described above, and the distance between the thermoelectric generator unit and the slab or the like is adjusted so that the output of the thermoelectric generator unit is increased. At that time, an actual measurement output may be used, or an output value predicted from a temperature of a slab or the like may be used.
  • the target of the power generation output ratio can be lowered as appropriate, but it is preferable to set it to about 0.7.
  • thermoelectric power generation unit 1 is installed closer to the low temperature part than the high temperature part according to the temperature of the heat source 2, the temperature distribution, the form factor, and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
  • a thermoelectric generator is preferable. That is, the thermoelectric power generation unit can be installed close to the high temperature portion in the low temperature portion according to at least one temperature of the slab and / or the like and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
  • thermoelectric power generation unit can be optimized compared to the case where a thermoelectric power generation unit is installed.
  • thermoelectric power generation can be performed efficiently if the distance from the unit is 280 mm and the distance between the end portions is controlled to 200 mm.
  • the distance is preferably controlled as described above. This is because an end portion of a slab or the like and a portion corresponding to the above position is likely to result in less power being obtained than the power for moving the portion.
  • the shape of the installation location of the thermoelectric power generation unit can be a shape that halves an ellipse. It has the effect of enveloping and has the feature of being excellent in the heat retaining effect because the behavior of the heat flow is changed, and as a result, a thermoelectric power generator excellent in the effect of recovering thermal energy can be obtained.
  • a means for controlling the distance between the thermoelectric generation unit and the slab is further added to this embodiment, even if there is a temperature variation of the heat source in actual operation, the thermoelectric generation unit and the slab etc. By controlling the distance, a thermoelectric generator that can generate power more efficiently can be obtained.
  • thermoelectric power generation device is configured such that the arrangement density of the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit is higher than that of the low temperature portion according to the temperature of the slab and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
  • the parts 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 or the like (the direction perpendicular to the traveling direction of the slab or the like) and / or the output of the thermoelectric power generation unit is measured in advance and reflected in the arrangement density described above, so that it is simply constant. This is because the power generation efficiency of the thermoelectric power generation unit can be optimized compared to the case where the thermoelectric power generation units are installed at intervals.
  • 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, that is, the end portion of the slab, that is, If the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation units in the width direction are arranged sparsely in the low temperature part, a thermoelectric power generation apparatus that effectively improves the power generation efficiency of each thermoelectric power generation unit can be obtained. For example, in FIG.
  • thermoelectric power generation unit when the heat source is a slab or a rough bar having a temperature of 1200 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab or the rough bar is 640 mm, and the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the center portion of the unit is set at 55 mm intervals.
  • the heat source is a hot-rolled steel strip at a temperature of 1000 ° C.
  • the distance between the thermoelectric power generation unit and the hot-rolled steel strip is 280 mm
  • the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the central portion of the unit is at an interval of 60 mm. If the end portions are 63 mm apart, thermoelectric power generation can be performed efficiently.
  • thermoelectric generation unit may be investigated using the thermoelectric generation module interval in the thermoelectric generation unit shown in FIG. 5 as a parameter, and the investigation result may be used as the thermoelectric generation module interval setting data of the present invention.
  • the thermoelectric generation modules in the unit may be arranged densely or the unit itself may be installed densely.
  • thermoelectric power generation unit and the slab or the like are appropriately The distance can be controlled to generate power more efficiently.
  • thermoelectric power generation unit in the present invention includes changing the position of the thermoelectric power generation unit corresponding to the temperature of the slab or the like, or changing the density of the thermoelectric power generation module.
  • the unit that moves the unit with a small output to increase the output that is, installs close to the slab etc. included.
  • temperature it can be based not only on the temperature of a slab or the like but also on the temperature distribution or the form factor of the slab or the like.
  • the thermoelectric generator in the present invention can further include a heat reflecting material that collects heat.
  • 21 is a heat reflecting material.
  • 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.
  • fever reflective material is installed in the both sides of the slab etc. (heat source 2) (In the figure, the advancing direction of a slab etc. is the near side from the drawing.). Is preferable in terms of heat collection efficiency.
  • 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 varies depending on the angle of incidence of the concave surface on the heat reflecting material. It is preferable to install one heat reflecting material or a plurality of heat reflecting material surface groups so as to have a heat reflecting material shape (curvature). As shown in FIG. 7, this embodiment can collect heat at any location of the thermoelectric power generation unit. As described below, this embodiment has the advantage that the installation margin of the thermoelectric power generation device is further improved. is there.
  • thermoelectric power generation unit by collecting heat in a thermoelectric power generation unit in a well-balanced manner, even if a thermoelectric power generation device having a thermoelectric power generation unit as a conventionally known installation position is used, individual thermoelectric power generation units The power generation efficiency can be optimized. Furthermore, as shown in FIG. 7 (B), the thermoelectric power generation unit can be irradiated with thermal energy collected at an arbitrary location.
  • the advantage of this embodiment is that the heat reflecting material 21 is appropriately moved even when the installation area of the thermoelectric power generation unit is limited, when a large area thermoelectric power generation unit is not available, or when the thermoelectric power generation unit cannot be moved up and down. Therefore, it is possible to perform efficient thermoelectric power generation.
  • the heat reflecting material 21 can be provided with a drive unit, and the above-described heat collection point can be changed by changing the angle according to an external signal.
  • both sides such as a slab can be considered as shown in FIGS. 7A and 7B above, but depending on the installation position of the thermoelectric power generation unit, the lower part of the slab etc. It can also be installed at the top.
  • the heat reflecting material in the present invention is not particularly limited as long as it can reflect heat energy (infrared rays), such as a mirror-finished metal such as iron or a heat-resistant tile plated with tin. It can be selected as appropriate in consideration of the location, the procurement cost of goods, and the like.
  • thermoelectric power generation unit installed according to the temperature of the slab or the like and / or the output of the thermoelectric power generation unit in the present invention is not only the distance setting of the unit itself, but also the distance and angle of the heat reflecting material as described above. This includes units that have changed.
  • FIGS. 8A and 8B show an installation example of a thermoelectric power generation unit according to the present invention.
  • the thermoelectric power generation unit according to the present invention may have a shape surrounding the outer periphery of a slab or the like (heat source 2). Further, as shown in FIG. 8A, the thermoelectric generator according to the present invention can be provided with at least one opening.
  • thermoelectric power generation unit when a thermoelectric power generation unit is installed on the side surface or the lower surface of a slab or the like, the distance between the thermoelectric generator and the slab or the like: ds and the upper surface distance: du In comparison, it is preferable to install so as to satisfy the relationship of ds ⁇ du. 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.
  • thermoelectric power generation unit 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 insulation 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.
  • 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.
  • the present invention can include moving means for performing integral movement of the thermoelectric power generation unit.
  • This moving means the distance between the thermoelectric generator unit and the slab or the like can be controlled.
  • the distance control is preferably performed using a power cylinder.
  • 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.
  • a thermoelectric power generation unit or the like 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, You may employ
  • 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.
  • a moving means in at least one thermoelectric power generation unit. In an unsteady state such as at the start or end of production, in order to prevent damage to the device due to height fluctuations such as slabs, it can be moved from the power generation area to the retraction position of the non-power generation area, or again in the power generation area. It can be moved.
  • 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.
  • 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.
  • the thermoelectric power generation method according to the present invention includes a roughing mill that roughly rolls a slab to form a rough bar, and a finish rolling mill that finish-rolls the rough bar to form a hot-rolled steel strip.
  • a thermoelectric device installed at any position from before the rough rolling mill, through the finishing mill to the hot-rolled steel strip conveyance path, according to the temperature of the slab and / or the output of the thermoelectric power generation unit.
  • FIG. 4 in the steel plate manufacturing equipment line provided with the slab casting machine and the rolling line, as shown in FIG.
  • thermoelectric power generation method can use a thermoelectric power generation apparatus that changes the installation form of the thermoelectric power generation unit or includes a heat reflecting material.
  • the thermoelectric generators according to the plurality of embodiments described above can be used together.
  • the use of the operation determination means effectively acts on stable line operation.
  • Comparative Example 1 uses the same thermoelectric power generation unit as Invention Example 1, and the distance is fixed to 720 mm.
  • the hot slab (hereinafter simply referred to as slab) had a width of 900 mm and a thickness of 250 mm. Thermoelectric power generation with a slab temperature of 1200 ° C.
  • this Example was implemented in the installation place A of the apparatus shown in FIG. As a result, in Inventive Example 1, it was possible to generate 5 kW, whereas in Comparative Example 1, when the slab temperature was changed, the amount of generated power was reduced to 2 kW.
  • Example 2 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of Example 1, and has the configuration shown in FIG. 1, with the center portion having a distance of 720 mm between the thermoelectric power generation unit and the slab, and other width end portions (slabs). A portion within about 80 mm in the width direction from the width end surface of the head is shown.Hereafter, the term “width end portion” means a range thereof.) The distance was controlled to 640 mm.
  • the comparative example 2 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • Example 3 Invention Example 3 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and has the configuration shown in FIG. 6, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is 640 mm, and the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit is as follows. In the center portion of FIG. 6, the interval was 55 mm, and the width end portion was 60 mm.
  • the comparative example 3 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • Example 4 Invention Example 4 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of Example 1, and has the configuration shown in FIG. 7 (A). installed.
  • the comparative example 4 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 5 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and when the temperature immediately above the slab is 1200 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is 720 mm, and the temperature is 1100 ° C. The distance was set to 530 mm. Furthermore, at the end of the thermoelectric power generation unit, the distances were controlled to 640 mm and 430 mm, respectively. In addition, the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 6 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of Example 1, and has the configuration shown in FIG. 6.
  • the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 55 mm in the central portion, and the width end portion The interval was 60 mm.
  • the slab temperature was 1200 ° C.
  • the distance between the unit and the slab was controlled to 640 mm
  • the slab temperature was 1100 ° C.
  • the distance was controlled to 430 mm.
  • the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • FIG. When thermoelectric power generation was performed at a slab temperature of 1200 ° C. for 0.5 hour and a slab temperature of 1100 ° C. for 0.5 hour, Invention Example 6 realized a power generation amount of 6 kW.
  • Example 7 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and when the slab temperature is 1200 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is 580 mm, and when the slab temperature is 1100 ° C., the distance Was controlled to 350 mm. Further, the distances at the ends of the thermoelectric power generation unit were controlled to 540 mm and 300 mm, respectively. In addition, the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 52 mm in the central portion, and at intervals of 55 mm at the width end. In addition, the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 8 Invention Example 8 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, when the coarse bar temperature is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 280 mm, and the coarse bar temperature is 950 ° C. The distance was controlled to 90 mm.
  • the comparative example 5 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the installation place C of the apparatus shown in FIG.
  • the coarse bar had a width of 900 mm and a thickness of 40 mm.
  • Example 8 of the invention 5 kW of power could be generated, whereas in Comparative Example 5, when the coarse bar temperature changed, the amount of power generation decreased to 2 kW.
  • Example 9 Invention Example 9 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1 and has the configuration shown in FIG. 1, and the central portion has a distance of 280 mm between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar, and other steel material width end portions. (The range within about 80 mm in the width direction from the width end face of the coarse bar is shown. Hereinafter, the term “steel width end” means the same range.) Is a comparative example while the distance is controlled to 200 mm. No. 6 used a thermoelectric power generation unit having the same size as that of Example 1, and simply installed the thermoelectric power generation unit in a plane. In each case, thermoelectric power generation was performed at a coarse bar temperature of 1000 ° C. for 1 hour. In addition, the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 10 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and has the configuration shown in FIG. 6, the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 200 mm, and the arrangement of the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit was set at 58 mm intervals at the central portion of FIG. 6 and at 60 mm intervals at the other ends of the steel material.
  • Comparative Example 7 a thermoelectric power generation unit having the same size as that of Example 1 was used, the thermoelectric power generation unit was used, and the thermoelectric power generation unit was simply installed in a plane. In each case, thermoelectric power generation was performed at a coarse bar temperature of 1000 ° C. for 1 hour. In addition, the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 11 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and has the configuration shown in FIG. 7 (A).
  • the thermoelectric power generation unit is installed in a plane, and a heat reflecting material that collects heat is further installed. did.
  • the comparative example 8 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 12 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and when the temperature immediately above the coarse bar is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 280 mm, and the temperature is 950 ° C. In this case, the distance was controlled to 90 mm. Furthermore, at the end of the thermoelectric power generation unit, the distances were controlled to 200 mm and 40 mm, respectively. In addition, the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 13 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of Example 1, and has the configuration shown in FIG. 6.
  • the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 58 mm in the central portion, and the other ends of the steel material width.
  • the distance between the unit and the coarse bar was controlled to 200 mm when the coarse bar temperature was 1000 ° C., and the distance was controlled to 40 mm when the coarse bar temperature was 950 ° C.
  • the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • FIG. When thermoelectric power generation was performed at a coarse bar temperature of 1000 ° C. for 0.5 hour and a coarse bar temperature of 950 ° C. for 0.5 hour, Invention Example 13 realized a power generation amount of 6 kW.
  • Example 14 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, when the coarse bar temperature is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 100 mm, and the coarse bar temperature is 1050 ° C. The distance was controlled to 90 mm. Furthermore, the distances at the ends of the thermoelectric generator units were controlled to 90 mm and 80 mm, respectively. In addition, when the thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit has a coarse bar temperature of 1000 ° C., the central portion is arranged at 55 mm intervals, the steel width ends are arranged at 58 mm intervals, and the coarse bar temperature is 1050 ° C.
  • Example 14 When thermoelectric power generation was performed at a coarse bar temperature of 1000 ° C. for 0.5 hour and a coarse bar temperature of 1050 ° C. for 0.5 hour, Invention Example 14 realized a power generation amount of 7 kW.
  • Example 15 2 is a thermoelectric power generation unit having the configuration described in FIG. 2, and a thermoelectric power generation unit having an area of 1 m 2 and having a hot slab (hereinafter simply referred to as slab) temperature of 1200 ° C. as Invention Example 15
  • slab a hot slab
  • the distance between the unit and the slab was 720 mm and the slab temperature was 1100 ° C.
  • the distance was controlled to 530 mm.
  • Comparative Example 9 the same thermoelectric power generation unit as that of Invention Example 15 was used, and the distance was fixed to 720 mm.
  • the slab had a width of 900 mm and a thickness of 250 mm. Thermoelectric power generation with a slab temperature of 1200 ° C.
  • Example 16 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of Example 15 and has the configuration shown in FIG. 1, and the center portion has a distance of 720 mm between the thermoelectric power generation unit and the slab, and other width end portions (slabs). A portion within about 80 mm in the width direction from the width end surface of the head is shown.Hereafter, the term “width end portion” means a range thereof.) The distance was controlled to 640 mm.
  • the comparative example 10 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • Example 17 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 1, and has the configuration shown in FIG. 6, and the thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit is arranged at 55 mm intervals in the center portion of FIG. , And 60 mm intervals at the width end.
  • the comparative example 11 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 18 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15 and has the configuration shown in FIG. 7 (A). installed.
  • Comparative Example 12 a thermoelectric power generation unit having the same size as that of Example 15 was used, and the thermoelectric power generation unit was simply installed in a plane. In each case, thermoelectric power generation was performed at a slab temperature of 1200 ° C. for 1 hour.
  • the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 19 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15, and when the temperature immediately above the slab is 1200 ° C, the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is 720 mm, and when the temperature is 1100 ° C, The distance was set to 530 mm. Furthermore, at the end of the thermoelectric power generation unit, the distances were controlled to 640 mm and 430 mm, respectively. In addition, the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 20 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15, and has the configuration shown in FIG. 6.
  • the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 55 mm in the central portion, and other width end portions. The interval was 60 mm.
  • the slab temperature was 1200 ° C.
  • the distance between the unit and the slab was controlled to 640 mm
  • the slab temperature was 1100 ° C.
  • the distance was controlled to 430 mm.
  • the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Invention Example 20 realized a power generation amount of 6 kW.
  • Example 21 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15, and when the slab temperature is 1200 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the slab is 580 mm, and when the slab temperature is 1100 ° C., the distance Was controlled to 350 mm. Further, the distances at the ends of the thermoelectric power generation unit were controlled to 540 mm and 300 mm, respectively. In addition, the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 52 mm in the central portion, and at intervals of 55 mm at the width end. In addition, the present Example was implemented in the same place using the slab of the same magnitude
  • Example 22 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15, when the coarse bar temperature is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 280 mm, and the coarse bar temperature is 950 ° C. The distance was controlled to 90 mm.
  • the comparative example 13 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the installation place H of the apparatus shown in FIG.
  • the coarse bar had a width of 900 mm and a thickness of 40 mm.
  • Example 22 it was possible to generate power of 5 kW, whereas in Comparative Example 13, the amount of power generation was reduced when the coarse bar temperature was changed, resulting in a power generation amount of 2 kW.
  • Example 23 The invention example 23 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of the embodiment 15 and has the configuration shown in FIG. 1, and the center portion has a distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar of 280 mm, and other steel material width end portions (The range within about 80 mm in the width direction from the width end face of the coarse bar is shown. Hereinafter, the term “steel width end” means the same range.) Is a comparative example while the distance is controlled to 200 mm. No. 14 used a thermoelectric power generation unit having the same size as that of Example 15, and simply installed the thermoelectric power generation unit in a plane. In each case, thermoelectric power generation was performed at a coarse bar temperature of 1000 ° C. for 1 hour. In addition, the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 24 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15 and has the configuration shown in FIG. 6, and the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 58 mm in the center portion of FIG. The steel material width end was set at 60 mm intervals.
  • the comparative example 15 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 25 uses the thermoelectric power generation unit having the same size as that of the fifteenth embodiment, and has the configuration shown in FIG. 7A.
  • the thermoelectric power generation unit is installed in a plane, and a heat reflecting material that collects heat is further installed. did.
  • the comparative example 16 used the thermoelectric power generation unit of the same magnitude
  • the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 26 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15, and when the temperature immediately above the coarse bar is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 280 mm, and the temperature is 950 ° C. In this case, the distance was controlled to 90 mm. Furthermore, at the end of the thermoelectric power generation unit, the distances were controlled to 200 mm and 40 mm, respectively. In addition, the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 27 uses the thermoelectric power generation unit of the same size as that of Example 15 and has the configuration shown in FIG. 6, and thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit are arranged at intervals of 58 mm in the central portion, and other steel material width ends.
  • the distance between the unit and the coarse bar was controlled to 200 mm when the coarse bar temperature was 1000 ° C., and the distance was controlled to 40 mm when the coarse bar temperature was 950 ° C.
  • the present Example was implemented in the same place using the coarse bar of the same magnitude
  • Example 28 uses a thermoelectric power generation unit of the same size as in Example 15, when the coarse bar temperature is 1000 ° C., the distance between the thermoelectric power generation unit and the coarse bar is 100 mm, and the coarse bar temperature is 1050 ° C. The distance was controlled to 90 mm. Furthermore, the distances at the ends of the thermoelectric generator units were controlled to 90 mm and 80 mm, respectively. In addition, when the thermoelectric power generation module in the thermoelectric power generation unit has a coarse bar temperature of 1000 ° C., the central portion is arranged at 55 mm intervals, the steel width ends are arranged at 58 mm intervals, and the coarse bar temperature is 1050 ° C.
  • Example 28 When thermoelectric power generation was performed at a coarse bar temperature of 1000 ° C. for 0.5 hour and a coarse bar temperature of 1050 ° C. for 0.5 hour, Invention Example 28 realized a power generation amount of 7 kW.
  • thermoelectric power generation unit is changed according to the temperature of the slab and the rough bar and the temperature in the vicinity of the installation location.
  • the temperature of the hot-rolled steel strip and the slab cooling device of the slab casting machine are changed. Even if the installation location, installation form, etc. are changed according to the temperature of other heat sources such as the slab on the outlet side, hot-rolled sheet, or the output of the thermoelectric power generation unit, the same results can be obtained as long as the present invention is followed. I have confirmed that.
  • heat generated from a slab or the like can be effectively converted into electric power, which contributes to energy saving in a manufacturing factory.

Landscapes

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

Abstract

　本発明に従い、製造設備列に、熱電発電ユニットを有する熱電発電装置を備えると共に、該熱電発電ユニットを、上記熱源に対峙させ、さらに該熱源のうち少なくとも一の温度、および／または該熱電発電ユニットの出力に応じて設置することによって、熱源が移動する製造設備列において、放出状態が変動する熱源の熱エネルギーを、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、製造設備列を得ることができる。

Description

製造設備列および熱電発電方法
　本発明は、移動する熱源を有する製鉄所の製造設備列に関するものであって、熱間圧延工程におけるスラブ、粗バーおよび熱延鋼帯の輻射による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圧延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。
　また、上記製造設備列が、鋳造および圧延を連続して施す鋼板製造工程における熱間スラブ或いは熱延板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鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列であり、さらにそれを用いた熱電発電方法に関するものである。
　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、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯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。
　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。
　特許文献３には、冷却床において冷却材料から大気中に放散される熱量を電力として回収する方法について記載されている。
　特許文献４には、レイクの熱伝導によって高温材料の熱エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる熱回収方法及び冷却床について記載されている。
　特許文献５には、熱間圧延ラインにおける金属材料の処理により発生する熱を回収して、電力として貯蔵する熱回収装置について記載されている。
特開昭５９－１９８８８３号公報 特開昭６０－３４０８４号公報 特開平１０－２９６３１９号公報 特開２００６－２６３７８３号公報 特開２０１１－６２７２７号公報
　しかしながら、特許文献１では、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、熱間圧延設備などのように、移動する熱源に対しては、当該技術を適用できないという問題がある。
　特許文献３には、中・高温部の材料温度が３００℃以上あり、その輻射熱と材料を冷却した後の対流熱を用いるという記載はあるものの、実操業における高温材料の温度変化や、高温材料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記載されていない。
　特許文献４に記載の技術は、熱伝導による熱回収のみに特化したものであり、実操業における高温材料の温度変化や、高温材料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。
　特許文献５に記載の技術は、上記実操業上の考慮がないことに加え、同文献中に記載されている電力貯蔵手段は必ずしも必要ではない。
　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）する熱間圧延設備や、鋳造および圧延を行う鋼板製造設備において、放出状態が変動するスラブ、粗バー、熱延鋼帯、熱間スラブおよび熱延板の熱エネルギーを、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熱間圧延設備列と、鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列を、それらを用いた熱電発電方法と共に提供することを目的とする。
　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設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熱間圧延設備列と、鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列を、それら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。
　すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．移動する熱源を有する製鉄所の製造設備列において、
　上記製造設備列は、熱電発電ユニットを有する熱電発電装置を備えると共に、該熱電発電ユニットは、上記熱源に対峙し、さらに該熱源のうち少なくとも一の温度、および／または該熱電発電ユニットの出力に応じて設置された製造設備列。
２．前記製造設備列が、加熱されたスラブを粗圧延して粗バーとする粗圧延機と、粗バーを仕上げ圧延して熱延鋼帯とする仕上げ圧延機とを備えた熱間圧延設備列であって、
　前記熱電発電ユニットは、粗圧延機前から熱延鋼帯搬送路に至るまでのいずれかの位置で、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯に対峙し、さらに該スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度、および／または上記熱電発電ユニットの出力に応じて設置された前記１に記載の製造設備列。
３．前記熱電発電ユニットを、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度および／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前記２に記載の製造設備列。
４．前記熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じ、低温部に対して高温部を密に配置する前記２または３に記載の製造設備列。
５．前記熱電発電装置が、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度および／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スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一との距離を制御する移動手段を有する前記２乃至４のいずれかに記載の製造設備列。
６．前記熱電発電装置が、さらに熱反射材を備える前記２乃至５のいずれかに記載の製造設備列。
７．前記熱電発電装置が、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の外周部を囲む形状になる前記２乃至６のいずれかに記載の製造設備列。
８．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前記２乃至７のいずれかに記載の製造設備列。
９．前記移動手段が、熱電発電ユニットの一体移動を行う前記２乃至８のいずれかに記載の製造設備列。
１０．前記熱電発電装置が、さらに、記熱電発電ユニットの出力に応じて、該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前記２乃至９のいずれかに記載の製造設備列。
１１．前記２乃至１０のいずれかに記載の製造設備列を用い、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の熱を受熱して熱電発電を行う熱電発電方法。
１２．前記製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前記１１に記載の熱電発電方法。
１３．前記製造設備列が、スラブ鋳造機、および圧延ラインを備える鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列であって、
　前記熱電発電ユニットは、上記スラブ鋳造機のスラブ冷却装置およびスラブ切断装置における、スラブ冷却装置出側、スラブ切断装置内およびスラブ切断装置出側、並びに、上記圧延ラインの保持炉、誘導炉、圧延機およびローラーテーブルにおける保持炉の前、保持炉の後、誘導炉の前、誘導炉の後、圧延機の前、圧延機の後、ローラーテーブル上およびローラーテーブル間のうちから選ばれる少なくとも一の位置で、スラブおよび／または熱延板に対峙し、さらにスラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度、および／または上記熱電発電ユニットの出力に応じて設置された前記１に記載の製造設備列。
１４．前記熱電発電ユニットを、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度および／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前記１３に記載の製造設備列。
１５．前記熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じ、低温部に対して高温部を密に配置する前記１３または１４に記載の製造設備列。
１６．前記熱電発電装置が、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度および／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スラブおよび熱延板のうち少なくとも一との距離を制御する移動手段を有する前記１３乃至１５のいずれかに記載の製造設備列。
１７．前記熱電発電装置が、さらに熱反射材を備える前記１３乃至１６のいずれかに記載の製造設備列。
１８．前記熱電発電装置が、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の外周部を囲む形状になる前記１３乃至１７のいずれかに記載の製造設備列。
１９．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前記１３乃至１８のいずれかに記載の製造設備列。
２０．前記移動手段が、熱電発電ユニットの一体移動を行う前記１３乃至１９のいずれかに記載の製造設備列。
２１．前記熱電発電装置が、さらに、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前記１３乃至２０のいずれかに記載の製造設備列。
２２．前記１３乃至２１のいずれかに記載の製造設備列を用い、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の熱を受熱して熱電発電を行う熱電発電方法。
２３．前記製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前記２２に記載の熱電発電方法。
　本発明に従うことで、熱電発電ユニットと熱源（スラブ、粗バー、熱延鋼帯および熱延板）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、従来に比べて、熱源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。
本発明の一実施形態に従う熱電発電装置の設置例を示す図である。 本発明の一実施形態に従う熱電発電ユニットの断面図である。 本発明の一実施形態に従う熱電発電装置の設置場所（熱間圧延設備）を示す図である。 本発明の一実施形態に従う熱電発電装置の設置場所（鋳造および圧延を行う鋼板製造設備）を示す図である。 鋼材と熱電発電ユニットとの距離に対する発電出力比の関係を表したグラフである。 本発明の一実施形態に従う熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ)は、本発明に従う反射材付きの熱電発電装置の設置例を示す図である。 (Ａ)および(Ｂ)は、本発明に従う熱電発電ユニットの他の設置例を示す図である。
　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。
　本発明における熱源は、熱間圧延装置におけるスラブ、粗バーおよび熱延鋼帯（以下、単にスラブ等とも呼称する）や、鋳造および圧延工程におけるスラブ或いは熱延板（処理工程により粗バー、熱鋼板、熱延板、鋼板、熱鋼帯、鋼帯、ストリップ、厚板などと呼び方が変わるが、本発明では上記の熱源に含めてスラブ等と呼称する）である。
　また、本発明の熱電発電装置は、スラブ等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、スラブ等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。
　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、スラブ等とスラブ等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。
　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、熱電発電ユニットの低温側をスプレー冷却などで水冷しても、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、熱電発電ユニットの高温側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。
　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、さらに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。
　受熱手段７および／または放熱手段８である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。図中、１は熱電発電ユニット、３は熱電素子、４は電極、６は絶縁材、５は熱電発電モジュール、７は受熱手段および８は放熱手段である。
　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、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。なお、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。
　本発明では、熱源として、熱間圧延ラインにおけるスラブ等の輻射による熱エネルギーを用いる。熱間圧延ラインとは、図３に示すような、加熱炉、粗圧延機、仕上げ圧延機、巻取機で構成されている。なお、熱間圧延工程とは、熱間圧延ラインの前工程または加熱炉において１０００～１２００℃程度に加熱された約２０～３０ｔｏｎの鋼塊（スラブ）を、粗圧延機で粗バーとし、さらに仕上げ圧延機で、板厚：１．２～２５ｍｍ程度の熱延鋼帯とする工程である。なお、本発明において、仕上げ圧延機内の鋼材は、熱延鋼帯と言う。
　本発明では、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一（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（以下、単にスラブ等の温度と言う）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に示したように、かかる熱電発電ユニットを、粗圧延機前から仕上げ圧延機を経て熱延鋼帯搬送路までのいずれかの位置（図中Ａ乃至Ｅ）に、スラブ等の温度および／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。
　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、スラブ等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。
　図４に、本発明で用いる鋳造および圧延装置の構成例を示す。まず、スラブを鋳造するために、タンディッシュ９と鋳型１０を備える鋳造機１１が配置され、ついで保持炉１２、誘導炉１３、粗圧延機１４、仕上げ圧延機１５、水冷装置１６およびコイラー１７が配置されている。
　鋳造機の後に配置された保持炉は、通常のガスバーナー炉とすることができる。保持炉と誘導炉の配置は順序が入れ替わっていても良い。また、バッチ圧延の場合に使用する加熱炉を用いても良い。
　また、鋳造機１１と保持炉１２の間にはシャー１８が、そして粗圧延機１４の後にはシャー１９が配置され、仕上げ圧延機１５の後ろにはストリップシャー２０が配置されている。
　また、図４に示したように、かかる熱電発電ユニットを、スラブ鋳造機のスラブ冷却装置およびスラブ切断装置におけるスラブ冷却装置出側、スラブ切断装置内およびスラブ切断装置出側（図４Ｆ）、並びに、圧延ラインの保持炉、誘導炉（図４Ｇ）、粗圧延機（図４Ｈ）、仕上げ圧延前のデスケーリング装置より上流側（図４Ｉ）、仕上げ圧延機内（図４Ｊ）および熱延板搬送路上（図４Ｋ）のいずれかの位置に、スラブ等の温度および／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。
　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、スラブ等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、上記熱電発電装置は、水冷装置１６付近に設置することもできる。
　熱電発電ユニットが高い稼働率を維持するためには、スラブ等に近接する時間が長い場所に、熱電発電ユニットを設置することが好ましい。
　例えば、加熱炉から出たスラブが粗圧延機に到達するまでの搬送テーブル上（図３Ａ）で、加熱時などに表面に生成した酸化スケールを取り除くデスケーリング装置の入側あるいは出側や、スラブの幅調整を行うサイジングプレス付近、粗圧延機付近（図３Ｂ）、または仕上げ圧延機前で粗バーが比較的長時間滞留する仕上げ圧延前のデスケーリング装置より上流側（図３Ｃ）、仕上げ圧延機内（図３Ｄ）、熱延鋼帯搬送路上（図３Ｅ）などが挙げられる。
　また、鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列の場合、加熱炉から出たスラブが粗圧延機に到達するまでの搬送テーブル上（図４Ｇ－Ｈ間）で、加熱時などに表面に生成した酸化スケールを取り除くデスケーリング装置（図示せず）の入側あるいは出側や、スラブの幅調整を行うサイジングプレス付近（図示せず）、粗圧延機付近（図４Ｈ）、または仕上げ圧延機前で粗バーが比較的長時間滞留する仕上げ圧延前のデスケーリング装置より上流側（図４Ｉ）、仕上げ圧延機内（図４Ｊ）、熱延板搬送路上（図４Ｋ）などが挙げられる。
　また、仕上げ圧延機前の、粗圧延機から仕上げ圧延機に粗バーを搬送する間には、粗バーの温度低下抑制のために、カバーで搬送テーブルを覆う場所がある。このカバーは、開閉可能であって、温度低下を抑制する場合はカバーを閉じ、圧延機を使用しない場合はカバーを開けるような使用方法が常法である。
　上記のカバーに、本発明に従う熱電発電ユニットを取り付けることができる。
　ここでの粗バーの温度は、おおよそ１１００℃前後であるが、片側を冷却して発電に必要な温度差を確保するために、放熱手段を設けることで熱電ユニットの発電効率は効果的に向上する。
　熱源であるスラブ等が熱電発電装置とわずかな空間を保って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、生じた電気を効率よく利用することができる。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、蓄電池を用いることで、生じた電力の変動を吸収して使用することができる。
　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スラブ等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、スラブ等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。
　なお、上記した温度計は、放射温度計などの非接触型が好ましい。
　そして、スラブ等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等との距離を、その温度変動に応じて適切に変更することができるからである。
　本発明では、スラブ等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の設置場所を設定しても良い。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等との距離や、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。
　例えば、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュール間隔を６０ｍｍとし、スラブのサイズが幅：９００ｍｍで、温度が１２００℃の場合は、熱電発電ユニットとスラブとの距離を７２０ｍｍに、またスラブのサイズが幅：９００ｍｍで、温度が１１００℃の場合は、上記距離を５３０ｍｍ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。
　また、上記熱電発電モジュール間隔で、熱延鋼帯や熱延板の温度が１０００℃の場合は、熱電発電ユニットと熱延鋼帯との距離を２８０ｍｍに、また熱延鋼帯の温度が９５０℃の場合は、上記距離を９０ｍｍ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。
　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等との距離を制御することができる。図５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、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュール間隔を７０ｍｍ、鋼材の温度を８５０，９００および９５０℃として調査した結果を示す。
　上掲図５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等とし、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等との距離を調整する。その際、実測出力を用いても良いし、スラブ等の温度などから予測される出力値を用いても良い。
　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、０．７程度までとすることが好ましい。
　図１に示すように、本発明では、熱電発電ユニット１を、熱源２の温度や、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、スラブ等のうち少なくとも一の温度、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。
　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、スラブ等の幅方向（スラブ等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。
　例えば、図１の中央部分は、熱源が温度：１２００℃のスラブや粗バーの場合、ユニットとの距離を７２０ｍｍとして、端部分の距離を６４０ｍｍに制御し、また、熱源が温度：１０００℃の熱延鋼帯の場合、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、スラブ等の板端から板厚の２倍程度の位置で急激に低下する場合が多いので、上記したように距離を制御することが好ましい。というのは、スラブ等の端部であって、上記の位置に相当する部分は、当該部分を移動させる電力に対して、得られる電力が少ないという結果になる可能性が大きいためである。
　通常、スラブ等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等との距離を制御する手段をさらに付加すれば、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等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。
　本発明における熱電発電装置は、図６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、スラブ等の温度および／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、スラブ等の幅方向（スラブ等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。
　上記配置密度を変更した具体的な例としては、スラブ等の直上部（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、スラブ等の端部分、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６において、熱源が温度：１２００℃のスラブや粗バーの場合、熱電発電ユニットとスラブや粗バーとの距離を６４０ｍｍとし、ユニット中央部分の熱電発電モジュールの配置を５５ｍｍ間隔で、端部分は６０ｍｍ間隔とし、また、熱源が温度：１０００℃の熱延鋼帯の場合、熱電発電ユニットと熱延鋼帯との距離を２８０ｍｍとし、ユニット中央部分の熱電発電モジュールの配置を６０ｍｍ間隔で、端部分は６３ｍｍ間隔とすると、効率良く熱電発電が行える。また、前掲図５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、熱電発電ユニットの出力を調査し、調査した結果を、本発明の熱電発電モジュール間隔設定データとして用いても良い。
　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。
　また、上記配置密度の変更は、特に、スラブ等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等との距離を制御する手段をさらに付加すれば、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等との距離を制御し、一層効率良く発電できる。
　本発明における、熱電発電ユニットの出力に応じとは、スラブ等の温度に対応して熱電発電ユニットの位置を変更したり、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、スラブ等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、単にスラブ等の温度を基準とするだけではなく、スラブ等の温度分布や形態係数を基準にすることができる。
　本発明における熱電発電装置は、図７（Ａ）および（Ｂ）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、２１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７（Ａ）に示したように、スラブ等（熱源２）の両脇（図中、スラブ等の進行方向は、図面奥から手前である。）に、設置するのが集熱効率の点で好ましい。
　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あっても良い。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設置することが好ましい。
　この実施形態は、図７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。
　例えば、図７（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集めることで、熱電発電ユニットを従来公知の設置位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７（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照射することができる。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２１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。また、熱反射材２１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。
　さらに、熱反射材２１の設置場所は、上掲した図７（Ａ）および（Ｂ）のようにスラブ等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、スラブ等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を施したものなど、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。
　すなわち、本発明におけるスラブ等の温度および／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。
　図８(Ａ)および(Ｂ)に、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８(Ａ)および(Ｂ)に示したように、スラブ等（熱源２）の外周部を囲む形状とすることもできる。
　また、図８(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。
　本発明で、スラブ等の側面や下面に熱電発電ユニットを設置する場合は、スラブ等からの熱による対流影響から、熱電発電装置とスラブ等との距離：ｄsを、その上面の距離：ｄuと比して、ｄs≦ｄuの関係を満足するように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。
　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。
　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等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。
　なお、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。
　なお、製造開始もしくは終了時などの非定常状態においては、スラブ等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。
　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。
　上記したそれぞれの実施形態は、それぞれ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。
　本発明に従う熱電発電方法は、図３に示すように、スラブを粗圧延して粗バーとする粗圧延機と、粗バーを仕上げ圧延して熱延鋼帯とする仕上げ圧延機とを備えた熱間圧延設備列において、粗圧延機前から仕上げ圧延機を経て熱延鋼帯搬送路までのいずれかの位置に、スラブ等の温度および／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装置を用いて行ったり、図４に示すように、スラブ鋳造機、および圧延ラインを備える鋼板製造設備列において、スラブ鋳造機のスラブ冷却装置および、スラブ切断装置におけるスラブ冷却装置出側、スラブ切断装置内およびスラブ切断装置出側、並びに、圧延ラインの保持炉、誘導炉、圧延機およびローラーテーブルにおける保持炉の前、保持炉の後、誘導炉の前、誘導炉の後、圧延機の前、圧延機の後、ローラーテーブル上およびローラーテーブル間のいずれかの位置に、スラブ等の温度および／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装置を用いて行ったりするものである。
　また、本発明に従う熱電発電方法は、図１および６乃至８に示したように、熱電発電ユニットの設置形態を変更したり、熱反射材を備えたりした熱電発電装置を用いることもでき、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併せて用いることができる。特に、稼働判断手段を用いることは、安定的なライン操業に効果的に作用する。
　〔実施例１〕　
　図２に記載した構成の熱電発電ユニットであって、１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを用い、発明例１として、熱間スラブ温度が１２００℃の場合、熱電発電ユニットと熱間スラブとの距離を７２０ｍｍに、熱間スラブ温度が１１００℃の場合、上記距離を５３０ｍｍに、それぞれ制御した。一方、比較例１は、発明例１と同じ熱電発電ユニットを用い、上記距離を７２０ｍｍに固定した。なお、熱間スラブ（以下、単にスラブという）は幅：９００ｍｍ、厚み：２５０ｍｍとした。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で０．５時間、スラブ温度が１１００℃（本実施例では、単にスラブ温度といった場合は、鋼板の中央部分の温度を意味する。）で０．５時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図３に記載の装置の設置場所Ａ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、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。
　〔実施例２〕
　発明例２は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図１に示した構成とし、中央部分は、熱電発電ユニットとスラブとの距離を７２０ｍｍに、その他、幅端部（スラブの幅端面から幅方向におよそ８０ｍｍ以内の部分を示す。以下、単に幅端部と言った場合は、その範囲を意味する。）はその距離を６４０ｍｍに制御した。一方、比較例２は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で1時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例１と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　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。
　〔実施例３〕
　発明例３は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニットとスラブとの距離を６４０ｍｍとし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置を、図６の中央部分で５５ｍｍ間隔とし、その他、幅端部で６０ｍｍ間隔とした。一方、比較例３は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例１と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　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。
　〔実施例４〕
　発明例４は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図７（Ａ）に示した構成とし、熱電発電ユニットを平面的に設置して、さらに熱を集約する熱反射材を設置した。一方、比較例４は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例１と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　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。
　〔実施例５〕
　発明例５は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、スラブの直上における温度が１２００℃の場合、熱電発電ユニットとスラブとの距離を７２０ｍｍとし、上記温度が１１００℃の場合、その距離を５３０ｍｍとした。さらに、熱電発電ユニットの端においては、上記距離を、それぞれ、６４０ｍｍ、４３０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例１と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　上記温度が１２００℃で０．５時間、上記温度が１１００℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例５では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例６〕
　発明例６は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを中央部分では５５ｍｍ間隔に配置し、その他、幅端部で６０ｍｍ間隔とした。さらに、スラブ温度が１２００℃の場合、ユニットとスラブとの距離を６４０ｍｍに、またスラブ温度が１１００℃の場合は、その距離を４３０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例１と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　スラブ温度が１２００℃で０．５時間、スラブ温度が１１００℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例６では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例７〕
　発明例７は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、スラブ温度が１２００℃の場合、熱電発電ユニットとスラブとの距離を５８０ｍｍに、スラブ温度が１１００℃の場合、その距離を３５０ｍｍ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、５４０ｍｍ、３００ｍｍに制御した。加えて、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを中央部分は５２ｍｍ間隔に配置し、その他、幅端部で５５ｍｍ間隔とした。なお、本実施例は、実施例１と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　スラブ温度が１２００℃で０．５時間、スラブ温度が１１００℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例７では、７ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例８〕
　発明例８は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、粗バー温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２８０ｍｍに、粗バー温度が９５０℃の場合、上記距離を９０ｍｍに、それぞれ制御した。一方、比較例５は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、上記距離を２８０ｍｍに固定した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図３に記載の装置の設置場所Ｃにおいて実施した。また、粗バーは、幅：９００ｍｍ、厚み：４０ｍｍとした。
　その結果、発明例８では、５ｋＷの発電することができたのに対し、比較例５では、粗バー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。
　〔実施例９〕
　発明例９は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図１に示した構成とし、中央部分は、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２８０ｍｍに、その他、鋼材幅端部（粗バーの幅端面から幅方向におよそ８０ｍｍ以内の範囲を示す。以下、単に鋼材幅端部と言った場合は、同じ範囲を意味する。）はその距離を２００ｍｍに制御した一方、比較例６は実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例８と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例９では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例６では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例１０〕
　発明例１０は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２００ｍｍに、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置を、図６の中央部分で５８ｍｍ間隔とし、その他、鋼材幅端部で６０ｍｍ間隔とした。一方、比較例７は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例８と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例１０では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例７では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例１１〕
　発明例１１は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図７（Ａ）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。一方、比較例８は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例８と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例１１では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例８では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例１２〕
　発明例１２は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、粗バーの直上における温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２８０ｍｍに、上記温度が９５０℃の場合、その距離を９０ｍｍ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、それぞれ、２００ｍｍ、４０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例８と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例１２では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例１３〕
　発明例１３は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを中央部分では５８ｍｍ間隔に配置し、その他、鋼材幅端部では６０ｍｍ間隔配置とし、さらに、粗バー温度が１０００℃の場合、ユニットと粗バーとの距離を２００ｍｍに、また粗バー温度が９５０℃の場合は、その距離を４０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例８と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例１３では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例１４〕
　発明例１４は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、粗バー温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を１００ｍｍに、粗バー温度が１０５０℃の場合、その距離を９０ｍｍ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、８０ｍｍに制御した。加えて、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、粗バー温度が１０００℃の場合、中央部分は５５ｍｍ間隔に配置し、鋼材幅端部は５８ｍｍ間隔に配置し、粗バー温度が１０５０℃の場合、中央部分は５０ｍｍ間隔に配置し、鋼材幅端部は５２ｍｍ間隔に配置した。なお、本実施例は、実施例８と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が１０５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例１４では、７ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例１５〕
　図２に記載した構成の熱電発電ユニットであって、１ｍ２の面積を有する熱電発電ユニットを用い、発明例１５として、熱間スラブ（以下、単にスラブという）温度が１２００℃の場合、熱電発電ユニットとスラブとの距離を７２０ｍｍに、スラブ温度が１１００℃の場合、上記距離を５３０ｍｍに、それぞれ制御した。一方、比較例９は、発明例１５と同じ熱電発電ユニットを用い、上記距離を７２０ｍｍに固定した。なお、なお、スラブは幅：９００ｍｍ、厚み：２５０ｍｍとした。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で０．５時間、スラブ温度が１１００℃（本実施例では、単にスラブ温度といった場合は、スラブの中央部分の温度を意味する。）で０．５時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図４に記載の装置の設置場所Ｆにおいて実施した。
　その結果、発明例１５では、５ｋＷの発電することができたのに対し、比較例９では、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。
　〔実施例１６〕
　発明例１６は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図１に示した構成とし、中央部分は、熱電発電ユニットとスラブとの距離を７２０ｍｍに、その他、幅端部（スラブの幅端面から幅方向におよそ８０ｍｍ以内の部分を示す。以下、単に幅端部と言った場合は、その範囲を意味する。）はその距離を６４０ｍｍに制御した。一方、比較例１０は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例１５と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例１６では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例１０では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例１７〕
　発明例１７は、実施例１と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置を、図６の中央部分で５５ｍｍ間隔とし、その他、幅端部で６０ｍｍ間隔とした。一方、比較例１１は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例１５と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例１７では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例１１では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例１８〕
　発明例１８は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図７（Ａ）に示した構成とし、熱電発電ユニットを平面的に設置して、さらに熱を集約する熱反射材を設置した。一方、比較例１２は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、スラブ温度が１２００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例１５と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例１８では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例１２では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例１９〕
　発明例１９は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、スラブの直上における温度が１２００℃の場合、熱電発電ユニットとスラブとの距離を７２０ｍｍとし、上記温度が１１００℃の場合、その距離を５３０ｍｍとした。さらに、熱電発電ユニットの端においては、上記距離を、それぞれ、６４０ｍｍ、４３０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例１５と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　上記温度が１２００℃で０．５時間、上記温度が１１００℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例１９では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例２０〕
　発明例２０は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを中央部分では５５ｍｍ間隔に配置し、その他、幅端部で６０ｍｍ間隔とした。さらに、スラブ温度が１２００℃の場合、ユニットとスラブとの距離を６４０ｍｍに、またスラブ温度が１１００℃の場合は、その距離を４３０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例１５と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　スラブ温度が１２００℃で０．５時間、スラブ温度が１１００℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例２０では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例２１〕
　発明例２１は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、スラブ温度が１２００℃の場合、熱電発電ユニットとスラブとの距離を５８０ｍｍに、スラブ温度が１１００℃の場合、その距離を３５０ｍｍ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、５４０ｍｍ、３００ｍｍに制御した。加えて、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを中央部分は５２ｍｍ間隔に配置し、その他、幅端部で５５ｍｍ間隔とした。なお、本実施例は、実施例１５と同じ大きさのスラブを用い、同一の場所で実施した。
　スラブ温度が１２００℃で０．５時間、スラブ温度が１１００℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例２１では、７ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例２２〕
　発明例２２は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、粗バー温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２８０ｍｍに、粗バー温度が９５０℃の場合、上記距離を９０ｍｍに、それぞれ制御した。一方、比較例１３は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、上記距離を２８０ｍｍに固定した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、図４に記載の装置の設置場所Ｈにおいて実施した。また、粗バーは、幅：９００ｍｍ、厚み：４０ｍｍとした。
　その結果、発明例２２では、５ｋＷの発電することができたのに対し、比較例１３では、粗バー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。
　〔実施例２３〕
　発明例２３は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図１に示した構成とし、中央部分は、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２８０ｍｍに、その他、鋼材幅端部（粗バーの幅端面から幅方向におよそ８０ｍｍ以内の範囲を示す。以下、単に鋼材幅端部と言った場合は、同じ範囲を意味する。）はその距離を２００ｍｍに制御した一方、比較例１４は実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例２２と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例２３では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例１４では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例２４〕
　発明例２４は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールの配置を、図６の中央部分で５８ｍｍ間隔とし、その他、鋼材幅端部で６０ｍｍ間隔とした。一方、比較例１５は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例２２と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例２４では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例１５では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例２５〕
　発明例２５は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図７（Ａ）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。一方、比較例１６は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、単純に熱電発電ユニットを平面的に設置した。
　それぞれ、粗バー温度が１０００℃で１時間の熱電発電を行った。なお、本実施例は、実施例２２と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　その結果、発明例２５では、５ｋＷの発電量を達成したのに対し、比較例１６では、２ｋＷの発電量にとどまった。
　〔実施例２６〕
　発明例２６は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用い、粗バーの直上における温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を２８０ｍｍに、上記温度が９５０℃の場合、その距離を９０ｍｍ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、それぞれ、２００ｍｍ、４０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例２２と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例２６では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例２７〕
　発明例２７は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて図６に示した構成とし、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを中央部分では５８ｍｍ間隔に配置し、その他、鋼材幅端部では６０ｍｍ間隔配置とし、さらに、粗バー温度が１０００℃の場合、ユニットと粗バーとの距離を２００ｍｍに、また粗バー温度が９５０℃の場合は、その距離を４０ｍｍに制御した。なお、本実施例は、実施例２２と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が９５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例２７では、６ｋＷの発電量を実現した。
　〔実施例２８〕
　発明例２８は、実施例１５と同じ大きさの熱電発電ユニットを用いて、粗バー温度が１０００℃の場合、熱電発電ユニットと粗バーとの距離を１００ｍｍに、粗バー温度が１０５０℃の場合、その距離を９０ｍｍ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、８０ｍｍに制御した。加えて、熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、粗バー温度が１０００℃の場合、中央部分は５５ｍｍ間隔に配置し、鋼材幅端部は５８ｍｍ間隔に配置し、粗バー温度が１０５０℃の場合、中央部分は５０ｍｍ間隔に配置し、鋼材幅端部は５２ｍｍ間隔に配置した。なお、本実施例は、実施例２２と同じ大きさの粗バーを用い、同一の場所で実施した。
　粗バー温度が１０００℃で０．５時間、粗バー温度が１０５０℃で０．５時間の熱電発電を行ったところ、発明例２８では、７ｋＷの発電量を実現した。
　上記した発明例および比較例の結果から、本発明を用いた熱間圧延設備列や鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列の優れた発電効果が確認できた。なお、以上の実施例では、スラブおよび粗バーの温度や設置場所近傍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、熱延鋼帯の温度や、スラブ鋳造機のスラブ冷却装置出側のスラブや、熱延板などの他の熱源の温度や、熱電発電ユニットの出力に応じて、設置場所や設置形態等を変更しても、本発明に従う限り、同様の結果が得られることを確認している。
　本発明によれば、スラブ等から発生する熱を、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。
　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　タンディッシュ
　１０　鋳型
　１１　鋳造機
　１２　保持炉
　１３　誘導炉
　１４　粗圧延機
　１５　仕上げ圧延機
　１６　水冷装置
　１７　コイラー
　１８，１９　シャー
　２０　ストリップシャー
　２１　熱反射材 
 
 
 

Claims (23)

  1. 　移動する熱源を有する製鉄所の製造設備列において、
    　上記製造設備列は、熱電発電ユニットを有する熱電発電装置を備えると共に、該熱電発電ユニットは、上記熱源に対峙し、さらに該熱源のうち少なくとも一の温度、および／または該熱電発電ユニットの出力に応じて設置された製造設備列。
  2. 　前記製造設備列が、加熱されたスラブを粗圧延して粗バーとする粗圧延機と、粗バーを仕上げ圧延して熱延鋼帯とする仕上げ圧延機とを備えた熱間圧延設備列であって、
    　前記熱電発電ユニットは、粗圧延機前から熱延鋼帯搬送路に至るまでのいずれかの位置で、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯に対峙し、さらに該スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度、および／または上記熱電発電ユニットの出力に応じて設置された請求項１に記載の製造設備列。
  3. 　前記熱電発電ユニットを、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度および／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請求項２に記載の製造設備列。
  4. 　前記熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じ、低温部に対して高温部を密に配置する請求項２または３に記載の製造設備列。
  5. 　前記熱電発電装置が、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の温度および／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スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一との距離を制御する移動手段を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の製造設備列。
  6. 　前記熱電発電装置が、さらに熱反射材を備える請求項２乃至５のいずれかに記載の製造設備列。
  7. 　前記熱電発電装置が、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の外周部を囲む形状になる請求項２乃至６のいずれかに記載の製造設備列。
  8. 　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請求項２乃至７のいずれかに記載の製造設備列。
  9. 　前記移動手段が、熱電発電ユニットの一体移動を行う請求項２乃至８のいずれかに記載の製造設備列。
  10. 　前記熱電発電装置が、さらに、記熱電発電ユニットの出力に応じて、該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請求項２乃至９のいずれかに記載の製造設備列。
  11. 　請求項２乃至１０のいずれかに記載の製造設備列を用い、スラブ、粗バーおよび熱延鋼帯のうち少なくとも一の熱を受熱して熱電発電を行う熱電発電方法。
  12. 　前記製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請求項１１に記載の熱電発電方法。
  13. 　前記製造設備列が、スラブ鋳造機、および圧延ラインを備える鋳造および圧延を行う鋼板製造設備列であって、
    　前記熱電発電ユニットは、上記スラブ鋳造機のスラブ冷却装置およびスラブ切断装置における、スラブ冷却装置出側、スラブ切断装置内およびスラブ切断装置出側、並びに、上記圧延ラインの保持炉、誘導炉、圧延機およびローラーテーブルにおける保持炉の前、保持炉の後、誘導炉の前、誘導炉の後、圧延機の前、圧延機の後、ローラーテーブル上およびローラーテーブル間のうちから選ばれる少なくとも一の位置で、スラブおよび／または熱延板に対峙し、さらにスラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度、および／または上記熱電発電ユニットの出力に応じて設置された請求項１に記載の製造設備列。
  14. 　前記熱電発電ユニットを、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度および／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請求項１３に記載の製造設備列。
  15. 　前記熱電発電ユニット中の熱電発電モジュールを、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度および／または熱電発電ユニットの出力に応じ、低温部に対して高温部を密に配置する請求項１３または１４に記載の製造設備列。
  16. 　前記熱電発電装置が、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の温度および／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スラブおよび熱延板のうち少なくとも一との距離を制御する移動手段を有する請求項１３乃至１５のいずれかに記載の製造設備列。
  17. 　前記熱電発電装置が、さらに熱反射材を備える請求項１３乃至１６のいずれかに記載の製造設備列。
  18. 　前記熱電発電装置が、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の外周部を囲む形状になる請求項１３乃至１７のいずれかに記載の製造設備列。
  19. 　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請求項１３乃至１８のいずれかに記載の製造設備列。
  20. 　前記移動手段が、熱電発電ユニットの一体移動を行う請求項１３乃至１９のいずれかに記載の製造設備列。
  21. 　前記熱電発電装置が、さらに、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請求項１３乃至２０のいずれかに記載の製造設備列。
  22. 　請求項１３乃至２１のいずれかに記載の製造設備列を用い、スラブおよび熱延板のうち少なくとも一の熱を受熱して熱電発電を行う熱電発電方法。
  23. 　前記製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請求項２２に記載の熱電発電方法。
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