DE102005058812A1

DE102005058812A1 - Vorrichtung zum Erwärmen von wenigstens einer Stranggussstange

Info

Publication number: DE102005058812A1
Application number: DE102005058812A
Authority: DE
Inventors: Keyhan Kouhestani; Izzet Toksoez
Original assignee: KTI ENGINEERING GbR VERTRETERB; KTI-engineering GbR (vertreterberechtigte Gesellschafter Keyhan Kouhestani 78333 Stockach und Izzet Toksoez 78333 Stockach)
Current assignee: KTI ENGINEERING GbR VERTRETERB; KTI-engineering GbR (vertreterberechtigte Gesellschafter Keyhan Kouhestani 78333 Stockach und Izzet Toksoez 78333 Stockach)
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-14
Also published as: WO2007065623A1; EP1957682A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erwärmen wenigstens einer Stranggussstange (20) mit wenigstens einer Hauptwärmeübertragungseinheit (10), die dazu vorgesehen ist, ein Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) zu nutzen, und mit wenigstens einer Vorwärmeübertragungseinheit (14).
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) wenigstens ein differierendes Vorwärmeübertragungsfluid (16) zu nutzen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erwärmen von wenigstens einer Stranggussstange nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Erwärmen von Stranggussstangen mit einer Hauptwärmeübertragungseinheit bekannt, die dazu vorgesehen ist, ein von einem entflammten Erdgas gebildetes Hauptwärmeübertragungsfluid zu nutzen. Ferner weist die Vorrichtung eine Vorwärmeübertragungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, ein aus dem entflammten Erdgas resultierendes Rauchgas zu nutzen.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein hoher Wirkungsgrad erzielbar ist. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erwärmen von wenigstens einer Stranggussstange mit wenigstens einer Hauptwärmeübertragungseinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Hauptwärmeübertragungsfluid zu nutzen, und mit wenigstens einer Vorwärmeübertragungseinheit.

Es wird vorgeschlagen, dass die Vorwärmeübertragungseinheit dazu vorgesehen ist, zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid wenigstens ein differierendes Vorwärmeübertragungsfluid zu nutzen. Dabei soll unter einem „differierenden Vorwärmeübertragungsfluid" insbesondere ein Fluid verstanden werden, das zumindest nicht allein durch einen chemischen Prozess aus dem Hauptwärmeübertragungsfluid und/oder durch die Beimengung von Luft resultiert. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Ferner soll unter einer Stranggussstange insbesondere ein stangenförmiges und/oder bolzenförmiges Metallteil verstanden werden, wie in erster Linie Aluminiumstranggussstangen usw.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Vorwärmeübertragungsfluid besonders vorteilhaft auf seine Funktion abgestimmt werden. Insbesondere kann ein Fluid mit einem im Vergleich zum Hauptwärmeübertragungsfluid und auch einem aus dem Hautwärmeübertragungsfluid zumindest im Wesentlichen resultierenden Wärmeübertragungsfluid, wie insbesondere Rauchgas, bei vergleichbaren Bedingungen höheren Wärmeübergangskoeffizienten eingesetzt werden, und damit kann insgesamt der Wirkungsgrad gesteigert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Vorwärmeübertragungseinheit dazu vorgesehen ist, ein bei einer Temperatur von 20°C und einem Atmosphärendruck bzw. bei einem Druck von 1,01325·10⁵ Pa flüssiges Vorwärmeübertragungsfluid zu nutzen, wodurch eine einfache Handhabung erzielbar ist.

Als Vorwärmeübertragungsfluid können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Fluids verwendet werden, wie beispielsweise verschiedene Öle usw., besonders vorteilhaft wird jedoch Wasser als Vorwärmeübertragungsfluid genutzt. Dabei soll unter „Wasser" auch Wasserdampf und/oder auch ein Wassergemisch verstanden werden, das vorzugsweise aus zumindest 50% und besonders bevorzugt aus zumindest 80% reinem Wasser besteht. Mit Wasser kann ein Vorwärmeübertragungsfluid mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten, einer hohen thermischen Stabilität und insbesondere einer hohen Umweltverträglichkeit geschaffen werden, das einfach rückstandsfrei von den Stranggussstangen entfernbar ist sowie preisgünstig erhältlich ist. Ferner kann vorteilhaft das Vorwärmeübertragungsfluid zur Reinigung der Stranggussstange vor, während und/oder nach einem Vorwärmprozess genutzt werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorwärmeübertragungseinheit wenigstens einen Druckbehälter zur Aufnahme des Vorwärmeübertragungsfluids aufweist. Dabei soll unter einem Druckbehälter insbesondere ein Behälter verstanden werden, in dem ein Druck von zumindest 3 bar und vorzugsweise von zumindest 5 bar erzeugbar ist. Mittels einer entsprechenden Ausgestaltung können besonders vorteilhaft hohe Vorwärmeübertragungsfluidtemperaturen bei flüssigem Vorwärmeübertragungsflu id, hohe Strömungsgeschwindigkeiten und hohe Wärmübergangskoeffizienten realisiert werden.

Weist die Vorwärmeübertragungseinheit wenigstens eine Pumpe zur Förderung des Vorwärmeübertragungsfluids auf, kann insbesondere ein konstruktiv einfacher Transport des Vorwärmeübertragungsfluids aus einem Vorwärmeraum und/oder in den Druckbehälter realisiert werden, und zwar insbesondere, wenn das Vorwärmeübertragungsfluid bei einer Temperatur von 20°C und Atmosphärendruck einen flüssigen Zustand aufweist und die Pumpe von einer Flüssigkeitspumpe gebildet ist.

Das Vorwärmeübertragungsfluid kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Heizmitteln und/oder Heizmedien erwärmt werden, wie beispielsweise von Holz usw., besonders vorteilhaft ist jedoch die Vorwärmeübertragungseinheit dazu vorgesehen, das Vorwärmeübertragungsfluid mit Rauchgas, insbesondere mit aus dem Hauptwärmeübertragungsfluid resultierendem Rauchgas, zu erwärmen, wodurch eine Abwärme eines Haupterwärmungsprozesses vorteilhaft genutzt, ein zusätzlicher Energieverbrauch vermieden und der Wirkungsgrad gesteigert werden kann.

Ferner kann der Wirkungsgrad gesteigert werden, indem die Vorwärmeübertragungseinheit wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Düsen bzw. besonders vorteilhaft ein Düsenfeld zur Bestrahlung einer Stranggussstange mit dem Vorwärmeübertragungsfluid aufweist. Unter einem „Düsenfeld" soll dabei insbesondere ein Feld verstanden werden, in dem in mehreren Zeilen und in mehreren Spalten Düsen angeordnet sind.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erwärmen von Stranggussstangen 20 und ein damit durchführbares Verfahren. Die Vorrichtung umfasst eine von einem Gasofen gebildete Hauptwärmeübertragungseinheit 10, die dazu vorgesehen ist, ein von einem entflammten Gas, und zwar Erdgas, gebildetes Hauptwärmeübertragungsfluid 12a zu nutzen. In der Hauptwärmeübertragungseinheit 10 werden die Stranggussstangen 20 direkt mit dem entflammten Hauptwärmeübertragungsfluid 12a bestrahlt.

Neben der Hauptwärmeübertragungseinheit 10 weist die Vorrichtung eine Vorwärmeübertragungseinheit 14 auf. Die Vorwärmeübertragungseinheit 14 ist dazu vorgesehen, ein zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid 12a differierendes Vorwärmeübertragungsfluid 16 zu nutzen, und zwar ist die Vorwärmeübertragungseinheit 14 dazu vorgesehen, Wasser als Vorwärmeübertragungsfluid 16 zu nutzen.

Die Vorwärmeübertragungseinheit 14 weist einen isolierten Speicherbehälter 26, einen Wasserfilter 34, eine Wasserpumpe 22, einen Druckbehälter 18 bzw. einen Abhitzekessel und eine Wasserstrahlvorwärmkammer 30 mit einem einzelne Düsen umfassenden Düsenfeld 24 zur Bestrahlung der Stranggussstangen 20 auf. Die Düsen des Düsenfelds 24 sind in Transportrichtung 28 der Stranggussstangen 20 betrachtet in mehreren Reihen angeordnet, die sich jeweils über den Umfang der Wasserstrahlvorwärmkammer 30 erstrecken und damit die Stranggussstange 20 in der Wasserstrahlvorwärmkammer 30 ringförmig umschließen.

Bei einem Verfahren mit der Vorrichtung wird mittels der Wasserpumpe 22 das von Wasser gebildete Vorwärmeübertragungsfluid 16 aus dem Speicherbehälter über ein Kanalsystem und über den Wasserfilter 34 der Vorwärmeübertragungseinheit 14 in den Druckbehälter 18 gepumpt. Der Druckbehälter 18 weist eine Art Durchlauferhitzer 32 auf, mittels dessen das Vorwärmeübertragungsfluid 16 über ein aus dem Hauptwärmeübertragungsfluid 12a resultierendes Rauchgas 12b erwärmt wird. Das von dem verbrannten Erdgas gebildete Rauchgas 12b wird aus dem Druckbehälter 18 nach außen geführt, könnte jedoch auch nach der Erwärmung des Vorwärmeübertragungsfluids 16 zusätzlich zur direkten Vorwärmung genutzt werden. Im Druckbehälter 18 wird das Rauchgas von ca. 600°C auf ca. 250°C abgekühlt, während das Vorwärmeübertragungsfluid 16 unter einem Druck von ca. 6 bar von ca. 75°C auf 150°C erhitzt wird.

Das erhitzte Vorwärmeübertragungsfluid 16 wird in der Wasserstrahlvorwärmkammer 30 mit Hochdruck über das Düsenfeld 24 auf die Stranggussstange 20 geschossen. Ein sich unter einem ergebenden Prallstrahl erzeugter Staudruck wirkt einer Flash verdampfung bzw. einer Verdampfung im Wesentlichen durch Druckerniedrigung des Vorwärmeübertragungsfluids 16 entgegen, so dass zumindest lokal mit Beaufschlagungstemperaturen zu rechnen ist, die deutlich über der Siedetemperatur des Vorwärmeübertragungsfluids 16 bzw. über der Siedetemperatur von Wasser bei Normaldruck liegen. In der Wasserstrahlvorwärmkammer 30 werden die Stranggussstangen 20 auf ca. 100°C vorgewärmt, so dass sie im nachgeschalteten Aufheizprozess in der vom Gasofen gebildeten Hauptwärmeübertragungseinheit 10 nur noch von ca. 100°C auf ca. 520°C erhitzt werden müssen. Ferner werden die Stranggussstangen 20 durch das Bestrahlen mit dem Vorwärmeübertragungsfluid 16 mit Hochdruck gereinigt.

Das sich am Boden des Speicherbehälters 26 sammelnde Vorwärmeübertragungsfluid 16, das eine Temperatur von ca. 75°C aufweist, wird anschließend wieder mittels der Wasserpumpe 22 abgepumpt. Von den Stranggussstangen 20 gelöste Verschmutzungen werden mittels des Wasserfilters 34 aus dem Vorwärmeübertragungsfluid 16 gefiltert. Die Vorwärmeübertragungseinheit 14 weist einen im Wesentlichen geschlossenen Vorwärmeübertragungsfluidkreislauf bzw. Wasserkreislauf auf, so dass ein geringer Verbrauch an Vorwärmeübertragungsfluid 16 erreicht wird.

10: Hauptwärmeübertragungseinheit
12a: Hauptwärmeübertragungsfluid
12b: Rauchgas
14: Vorwärmeübertragungseinheit
16: Vorwärmeübertragungsfluid
18: Druckbehälter
20: Stranggussstange
22: Pumpe
24: Düsenfeld
26: Speicherbehälter
28: Transportrichtung
30: Wasserstrahlvorwärmkammer
32: Durchlauferhitzer
34: Wasserfilter

Claims

Vorrichtung zum Erwärmen wenigstens einer Stranggussstange (20) mit wenigstens einer Hauptwärmeübertragungseinheit (10), die dazu vorgesehen ist, ein Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) zu nutzen, und mit wenigstens einer Vorwärmeübertragungseinheit (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) wenigstens ein differierendes Vorwärmeübertragungsfluid (16) zu nutzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, ein bei einer Temperatur von 20°C und einem Atmosphärendruck flüssiges Vorwärmeübertragungsfluid (16) zu nutzen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, Wasser als Vorwärmeübertragungsfluid (16) zu nutzen.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) wenigstens einen Druckbehälter (18) zur Aufnahme des Vorwärmeübertragungsfluids (16) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) wenigstens eine Pumpe (22) zur Förderung des Vorwärmeübertragungsfluids (16) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, das Vorwärmeübertragungsfluid (16) mit Rauchgas (12b) zu erwärmen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) wenigstens eine Düse zur Bestrahlung der Stranggussstange (20) mit dem Vorwärmeübertragungsfluid (16) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) ein Düsenfeld (24) aufweist.
Verfahren zum Erwärmen von wenigstens einer Stranggussstange (20), bei dem ein Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) zur Wärmeübertragung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) wenigstens ein differierendes Vorwärmeübertragungsfluid (16) zur Wärmeübertragung genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorwärmeübertragungsfluid (16) Wasser genutzt wird.