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JP2011202631A - Sensible heat recovery device for hot-rolled coil - Google Patents

Sensible heat recovery device for hot-rolled coil Download PDF

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JP2011202631A
JP2011202631A JP2010072494A JP2010072494A JP2011202631A JP 2011202631 A JP2011202631 A JP 2011202631A JP 2010072494 A JP2010072494 A JP 2010072494A JP 2010072494 A JP2010072494 A JP 2010072494A JP 2011202631 A JP2011202631 A JP 2011202631A
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hot
heater
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sensible heat
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Tomonori Sumi
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Toru Ikezaki
徹 池▲崎▼
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Nippon Steel Engineering Co Ltd
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Nippon Steel Engineering Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensible heat recovery device which recovers sensible heat of hot-rolled coils.SOLUTION: The sensible heat recovery device for recovering the sensible heat of the hot-rolled coils 20 includes a stirling engine 10 for repeating expansion of working gas due to a heating operation of a heater 13a and compression of the working gas due to a cooling operation of a cooler to generate kinetic energy, and heat transfer members 51, 52 for contacting the heater and the hot-rolled coils to transfer the sensible heat of the hot-rolled coils to the heater. The heater and the heat transfer members are inserted into inner diameter parts 21 which form spaces in the centers of the hot-rolled coils.

Description

本発明は、熱延コイルの顕熱を回収する顕熱回収装置に関するものである。   The present invention relates to a sensible heat recovery device that recovers sensible heat of a hot-rolled coil.

従来、熱間圧延の後に巻き取られたコイル(熱延コイル)の温度は、500〜800℃であるため、コイルヤードにおいて常温になるまで冷却されている。しかし、この冷却工程において熱延コイルの持つ膨大な顕熱は大気中に放出されることになり、この顕熱の有効活用が求められてきた。   Conventionally, since the temperature of the coil (hot rolled coil) wound after hot rolling is 500 to 800 ° C., the coil is cooled to room temperature in the coil yard. However, enormous sensible heat of the hot-rolled coil is released into the atmosphere in this cooling process, and effective utilization of this sensible heat has been demanded.

そこで、特許文献1には、熱延コイルを密閉容器内の水に接触させ、大気圧以上の圧力の蒸気を発生させることにより、熱延コイルの顕熱を回収する方法が記載されている。また、特許文献2には、熱延コイルを溶融塩に浸して蒸気を発生させることにより、熱延コイルの顕熱を回収する方法が記載されている。   Therefore, Patent Document 1 describes a method of recovering the sensible heat of a hot-rolled coil by bringing the hot-rolled coil into contact with water in a sealed container and generating steam having a pressure equal to or higher than atmospheric pressure. Patent Document 2 describes a method of recovering sensible heat of a hot-rolled coil by immersing the hot-rolled coil in molten salt to generate steam.

一方、特許文献3には、スターリング機関を用いて、スターリング機関と接続された冷凍室の内部における温度を下げる装置が記載されている。   On the other hand, Patent Document 3 describes a device that lowers the temperature inside a freezer compartment connected to a Stirling engine using a Stirling engine.

特開昭64−075801号公報Japanese Patent Laid-Open No. 64-075801 特開昭59−080730号公報JP 59-080730 A 特開平08−303896号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-303896

本発明は、特許文献1,2に記載の技術とは異なる手段によって、熱延コイルの顕熱を回収することができる顕熱回収装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sensible heat recovery device that can recover sensible heat of a hot-rolled coil by means different from the techniques described in Patent Documents 1 and 2.

本発明は、熱延コイルの顕熱を回収する顕熱回収装置であって、ヒータの加熱による作動ガスの膨張と、クーラの冷却による作動ガスの圧縮とを繰り返して運動エネルギを生成するスターリングエンジンと、ヒータおよび熱延コイルに接触して、熱延コイルの顕熱をヒータに伝達する伝熱部材と、を有する。   The present invention is a sensible heat recovery device that recovers sensible heat of a hot-rolled coil, and generates a kinetic energy by repeatedly expanding the working gas by heating the heater and compressing the working gas by cooling the cooler. And a heat transfer member that contacts the heater and the hot-rolled coil and transmits sensible heat of the hot-rolled coil to the heater.

ここで、ヒータおよび伝熱部材は、熱延コイルの中心に空間を形成する内径部に挿入することができる。そして、ヒータおよび伝熱部材のうち、互いに接触する領域に対して、内径部への挿入方向に対して傾斜したテーパ面を設けることができる。   Here, the heater and the heat transfer member can be inserted into an inner diameter portion that forms a space in the center of the hot-rolled coil. And the taper surface which inclined with respect to the insertion direction to an internal-diameter part can be provided with respect to the area | region which mutually contacts among a heater and a heat-transfer member.

伝熱部材のうち、内径部と接触する接触面は、内径部に沿った形状に形成することができる。これにより、伝熱部材および内径部の接触面積を確保することができる。また、伝熱部材の接触面は、内径部のうち、熱延コイルの端部が位置する領域とは異なる領域に接触させることができる。伝熱部材は、ヒータを覆う形状に形成することができる。これにより、熱延コイルから伝熱部材に伝達された熱を、ヒータに対して効率良く伝達することができる。   Of the heat transfer member, the contact surface that contacts the inner diameter portion can be formed in a shape along the inner diameter portion. Thereby, the contact area of a heat-transfer member and an internal diameter part is securable. Further, the contact surface of the heat transfer member can be brought into contact with a region different from the region where the end of the hot-rolled coil is located in the inner diameter portion. The heat transfer member can be formed in a shape that covers the heater. Thereby, the heat transmitted from the hot rolled coil to the heat transfer member can be efficiently transmitted to the heater.

熱延コイルを搬送するコンベヤに対して下方に配置され、ヒータが内径部に進入した位置と、ヒータが内径部から退避した位置との間でスターリングエンジンを昇降させる第1昇降機と、コンベヤに対して上方に配置され、内径部に進入した位置と、内径部から退避した位置との間で伝熱部材を昇降させる第2昇降機と、を設けることができる。これにより、コンベヤによって所定の位置に搬送された熱延コイルに対して、伝熱部材およびヒータを接触させることができ、熱延コイルをコンベヤに載せたままの状態で、熱延コイルの顕熱を回収することができる。   A first elevator that is disposed below the conveyor that conveys the hot-rolled coil and moves the Stirling engine between the position where the heater enters the inner diameter portion and the position where the heater retracts from the inner diameter portion, and the conveyor And a second elevator that raises and lowers the heat transfer member between a position that has entered the inner diameter portion and a position that has retreated from the inner diameter portion. Accordingly, the heat transfer member and the heater can be brought into contact with the hot rolled coil conveyed to a predetermined position by the conveyor, and the sensible heat of the hot rolled coil can be maintained while the hot rolled coil remains on the conveyor. Can be recovered.

本発明によれば、伝熱部材を用いて、熱延コイルの顕熱をスターリングエンジンのヒータに伝達することにより、熱延コイルの顕熱を無駄にすることなく、スターリングエンジンの動力源として利用することができる。   According to the present invention, the sensible heat of the hot-rolled coil is transmitted to the heater of the Stirling engine by using the heat transfer member, so that the sensible heat of the hot-rolled coil is not wasted and used as a power source for the Stirling engine. can do.

スターリングエンジンの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a Stirling engine. スターリングエンジンの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a Stirling engine. スターリングエンジンの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a Stirling engine. スターリングエンジンの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a Stirling engine. 熱延コイルの搬送機構を示す図である。It is a figure which shows the conveyance mechanism of a hot rolling coil. 本発明の実施形態1である顕熱回収装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the sensible heat recovery apparatus which is Embodiment 1 of this invention. 実施形態1において、一対の伝熱ブロックの外観図である。In Embodiment 1, it is an external view of a pair of heat-transfer block. 伝熱ブロックを熱延コイルの内径部に接触させる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making a heat-transfer block contact the internal diameter part of a hot-rolling coil. 伝熱ブロックを熱延コイルの内径部に接触させる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making a heat-transfer block contact the internal diameter part of a hot-rolling coil. 伝熱ブロックを熱延コイルの内径部に接触させる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making a heat-transfer block contact the internal diameter part of a hot-rolling coil. スターリングエンジンのヒータを伝熱ブロックに接触させる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making the heater of a Stirling engine contact a heat-transfer block. スターリングエンジンのヒータを伝熱ブロックに接触させる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making the heater of a Stirling engine contact a heat-transfer block. スターリングエンジンのヒータを伝熱ブロックに接触させる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making the heater of a Stirling engine contact a heat-transfer block.

以下、本発明の実施形態について説明する。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1)

本発明の実施形態1である顕熱回収装置について説明する。本実施形態である顕熱回収装置は、スターリングエンジンを用いて熱延コイルの熱エネルギを運動エネルギに変換するものである。   A sensible heat recovery apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. The sensible heat recovery apparatus according to the present embodiment converts the thermal energy of the hot-rolled coil into kinetic energy using a Stirling engine.

まず、スターリングエンジンの動作原理について、図1Aから図1Dを用いて説明する。図1Aから図1Dは、スターリングエンジンの構成を示すとともに、スターリングエンジンの動作を説明する図である。   First, the operation principle of the Stirling engine will be described with reference to FIGS. 1A to 1D. 1A to 1D are diagrams illustrating the configuration of the Stirling engine and explaining the operation of the Stirling engine.

スターリングエンジン10は、ディスプレーサピストン11を収容する第1シリンダ12を有しており、第1シリンダ12の内部には、膨張空間(高温空間)S1および圧縮空間(低温空間)S2が形成されている。第1シリンダ12には、第1シリンダ12の外部に配置された熱交換器13が接続されており、熱交換器13および第1シリンダ12には、作動ガスが充填されている。   The Stirling engine 10 includes a first cylinder 12 that accommodates the displacer piston 11. An expansion space (high temperature space) S <b> 1 and a compression space (low temperature space) S <b> 2 are formed in the first cylinder 12. . A heat exchanger 13 disposed outside the first cylinder 12 is connected to the first cylinder 12, and the heat exchanger 13 and the first cylinder 12 are filled with working gas.

ディスプレーサピストン11および第1シリンダ12の間には、作動ガスの漏れを防止するためのシールが設けられている。作動ガスとしては、伝熱性能を向上させたり、熱交換器13における圧力損失を低減させたりすることができるガスを用いることが好ましく、例えば、ヘリウムを用いることができる。   A seal is provided between the displacer piston 11 and the first cylinder 12 to prevent leakage of working gas. As the working gas, it is preferable to use a gas that can improve the heat transfer performance or reduce the pressure loss in the heat exchanger 13, and for example, helium can be used.

熱交換器13は、ヒータ13a、再生器13bおよびクーラ13cを有している。ヒータ13aは、第1シリンダ12内の膨張空間S1と接続されており、ヒータ13aおよび膨張空間S1の間で、作動ガスが移動するようになっている。また、クーラ13cは、第1シリンダ12内の圧縮空間S2と接続されており、クーラ13cおよび圧縮空間S2の間で、作動ガスが移動するようになっている。   The heat exchanger 13 includes a heater 13a, a regenerator 13b, and a cooler 13c. The heater 13a is connected to the expansion space S1 in the first cylinder 12, and the working gas moves between the heater 13a and the expansion space S1. The cooler 13c is connected to the compression space S2 in the first cylinder 12, and the working gas moves between the cooler 13c and the compression space S2.

ヒータ13aは、作動ガスを加熱して、作動ガスを膨張させる。クーラ13cは、作動ガスを冷やして、作動ガスを圧縮させる。ヒータ13aおよびクーラ13cの間には、再生器13bが配置されており、再生器13bは、ヒータ13aからの熱を蓄える機能を有している。ヒータ13aからクーラ13cに作動ガスが移動するときには、作動ガスの熱が再生器13bに蓄えられる。また、クーラ13cからヒータ13aに作動ガスが移動するときには、作動ガスは、再生器13bに蓄えられた熱を受けて高温状態となる。再生器13bは、例えば、ステンレス鋼で形成された金網を積層することによって構成することができる。   The heater 13a heats the working gas and expands the working gas. The cooler 13c cools the working gas and compresses the working gas. A regenerator 13b is disposed between the heater 13a and the cooler 13c, and the regenerator 13b has a function of storing heat from the heater 13a. When the working gas moves from the heater 13a to the cooler 13c, the heat of the working gas is stored in the regenerator 13b. When the working gas moves from the cooler 13c to the heater 13a, the working gas receives heat stored in the regenerator 13b and becomes a high temperature state. The regenerator 13b can be configured, for example, by laminating a wire mesh formed of stainless steel.

第1シリンダ12の圧縮空間S2には、第2シリンダ14が接続されており、第2シリンダ14内には、パワーピストン15が配置されている。パワーピストン15および第2シリンダ14の間には、作動ガスの漏れを防止するためのシールが設けられている。ディスプレーサピストン11およびパワーピストン15は、コンロッドを介してクランクシャフトに接続されており、ディスプレーサピストン11およびパワーピストン15の往復運動は、クランクシャフトの回転力に変換される。   A second cylinder 14 is connected to the compression space S <b> 2 of the first cylinder 12, and a power piston 15 is disposed in the second cylinder 14. A seal is provided between the power piston 15 and the second cylinder 14 to prevent leakage of working gas. The displacer piston 11 and the power piston 15 are connected to the crankshaft via a connecting rod, and the reciprocating motion of the displacer piston 11 and the power piston 15 is converted into the rotational force of the crankshaft.

次に、スターリングエンジン10の動作について説明する。   Next, the operation of the Stirling engine 10 will be described.

図1Aにおいて、ディスプレーサピストン11を矢印D1の方向に移動させると、圧縮空間S2に存在した作動ガスは、熱交換器13を通過して、膨張空間S1に移動する。ここで、圧縮空間S2内の作動ガスは、クーラ13cを通過し、再生器13bを通過するときに、再生器13bに蓄えられた熱を受け取り、ヒータ13aに移動する。ヒータ13aに移動した作動ガスは、ヒータ13aによって加熱されることによって膨張する。   In FIG. 1A, when the displacer piston 11 is moved in the direction of the arrow D1, the working gas existing in the compression space S2 passes through the heat exchanger 13 and moves to the expansion space S1. Here, when the working gas in the compression space S2 passes through the cooler 13c and passes through the regenerator 13b, it receives the heat stored in the regenerator 13b and moves to the heater 13a. The working gas that has moved to the heater 13a expands when heated by the heater 13a.

膨張した作動ガスは、膨張空間S1に移動することにより、ディスプレーサピストン11を矢印D1の方向に押し込む。このディスプレーサピストン11の移動によって、圧縮空間S2内の作動ガスは、第2シリンダ14にも移動し、図1Bに示すように、第2シリンダ14内のパワーピストン15を矢印D2の方向に移動させる。   The expanded working gas moves to the expansion space S1, thereby pushing the displacer piston 11 in the direction of the arrow D1. By the movement of the displacer piston 11, the working gas in the compression space S2 also moves to the second cylinder 14, and moves the power piston 15 in the second cylinder 14 in the direction of arrow D2, as shown in FIG. 1B. .

ディスプレーサピストン11およびパワーピストン15は、クランクシャフトを介して接続されているため、パワーピストン15が矢印D2の方向に移動することに応じて、ディスプレーサピストン11は、図1Cの矢印D3の方向に移動する。ディスプレーサピストン11が矢印D3の方向に移動すると、膨張空間S1内の作動ガスは、熱交換器13を通過して、圧縮空間S2に移動する。   Since displacer piston 11 and power piston 15 are connected via a crankshaft, displacer piston 11 moves in the direction of arrow D3 in FIG. 1C in response to movement of power piston 15 in the direction of arrow D2. To do. When the displacer piston 11 moves in the direction of the arrow D3, the working gas in the expansion space S1 passes through the heat exchanger 13 and moves to the compression space S2.

ここで、膨張空間S1内の作動ガスは、再生器13bを通過するときに熱を奪われ、クーラ13cで冷却される。クーラ13cによって冷却された作動ガスは圧縮するため、第2シリンダ14内の作動ガスが第1シリンダ12に移動する。これに伴って、パワーピストン15は、矢印D4の方向に移動する。   Here, the working gas in the expansion space S1 is deprived of heat when passing through the regenerator 13b and cooled by the cooler 13c. Since the working gas cooled by the cooler 13 c is compressed, the working gas in the second cylinder 14 moves to the first cylinder 12. Accordingly, the power piston 15 moves in the direction of the arrow D4.

上述したように、膨張空間S1および圧縮空間S2において、作動ガスを膨張および圧縮させることにより、ディスプレーサピストン11およびパワーピストン15を往復動作させて、クランクシャフトの回転力(運動エネルギ)を生成することができる。   As described above, the displacer piston 11 and the power piston 15 are reciprocated by expanding and compressing the working gas in the expansion space S1 and the compression space S2, thereby generating the rotational force (kinetic energy) of the crankshaft. Can do.

図1Aから図1Dに示す構成は、スターリングエンジン10の概略を示すものであり、ディスプレーサピストン11およびパワーピストン15の位置関係や、第1シリンダ12および第2シリンダ14の位置関係は、適宜変更することができる。すなわち、本実施形態で用いられるスターリングエンジン10は、作動ガスの膨張および収縮を繰り返して行わせて、運動エネルギを生成できるものであればよい。   1A to 1D shows an outline of the Stirling engine 10, and the positional relationship between the displacer piston 11 and the power piston 15 and the positional relationship between the first cylinder 12 and the second cylinder 14 are appropriately changed. be able to. That is, the Stirling engine 10 used in this embodiment may be any engine that can generate kinetic energy by repeatedly expanding and contracting the working gas.

次に、本実施形態の顕熱回収装置において、熱延コイルの熱をスターリングエンジン10のヒータ13aに伝達させる機構について説明する。   Next, in the sensible heat recovery apparatus of the present embodiment, a mechanism for transmitting the heat of the hot rolled coil to the heater 13a of the Stirling engine 10 will be described.

まず、図2に示すように、熱延コイル20は、一対のコンベヤ31,32に載置され、コンベヤ31,32によって一方向に搬送される。熱延コイル20の中心には、空間を形成する内径部21が設けられている。一対のコンベヤ31,32は、内径部21の空間を塞がない位置で熱延コイル20を保持している。   First, as shown in FIG. 2, the hot-rolled coil 20 is placed on a pair of conveyors 31 and 32, and is conveyed in one direction by the conveyors 31 and 32. An inner diameter portion 21 that forms a space is provided at the center of the hot rolled coil 20. The pair of conveyors 31 and 32 hold the hot-rolled coil 20 at a position that does not block the space of the inner diameter portion 21.

図3に示すように、コンベヤ31,32の下方には、スターリングエンジン10が配置されており、スターリングエンジン10は、第1昇降機40によって支持されている。第1昇降機40は、スターリングエンジン10をコンベヤ31,32に近づく方向に移動(上昇)させたり、コンベヤ31,32から離れる方向に移動(下降)させたりする。第1昇降機40は、公知の構成を適宜用いることができ、例えば、パンタグラフを利用した機構を採用することができる。   As shown in FIG. 3, the Stirling engine 10 is disposed below the conveyors 31 and 32, and the Stirling engine 10 is supported by the first elevator 40. The first elevator 40 moves (rises) the Stirling engine 10 in a direction approaching the conveyors 31 and 32 and moves (lowers) in a direction away from the conveyors 31 and 32. The 1st elevator 40 can use a well-known structure suitably, for example, can employ | adopt the mechanism using a pantograph.

スターリングエンジン10の上部には、ヒータ13aが設けられている。第1昇降機40によってスターリングエンジン10を上昇させると、ヒータ13aを、一対のコンベヤ31,32の間を通過して、熱延コイル20の内径部21に進入させることができる。また、第1昇降機40によってスターリングエンジン10を下降させると、ヒータ13aを内径部21から退避させ、一対のコンベヤ31,32の間を通過して初期位置に戻すことができる。   A heater 13 a is provided on the top of the Stirling engine 10. When the Stirling engine 10 is raised by the first elevator 40, the heater 13 a can pass between the pair of conveyors 31 and 32 and enter the inner diameter portion 21 of the hot rolled coil 20. Further, when the Stirling engine 10 is lowered by the first elevator 40, the heater 13a can be retracted from the inner diameter portion 21, and can be returned to the initial position through the pair of conveyors 31 and 32.

ヒータ13aは、テーパ面で構成された先端部13a1と、円柱状に形成された基端部13a2とを有している。基端部13a2の径R1は、熱延コイル20の内径部21における径R2よりも小さくなっている。先端部13a1においては、基端部13a2側から先端に向かうにつれて径が小さくなっている。   The heater 13a has a distal end portion 13a1 formed of a tapered surface and a proximal end portion 13a2 formed in a columnar shape. A diameter R1 of the base end portion 13a2 is smaller than a diameter R2 of the inner diameter portion 21 of the hot rolled coil 20. The distal end portion 13a1 has a diameter that decreases from the proximal end portion 13a2 side toward the distal end.

一対のコンベヤ31,32の上方には、一対の伝熱ブロック51,52が配置されている。伝熱ブロック51,52は、同一形状に形成されており、面対称に配置されている。伝熱ブロック51,52は、後述するように、熱延コイル20の顕熱を伝達するために用いられるため、熱伝導率の高い材料(例えば、銅合金)で形成することが好ましい。   A pair of heat transfer blocks 51 and 52 are disposed above the pair of conveyors 31 and 32. The heat transfer blocks 51 and 52 are formed in the same shape and are arranged in plane symmetry. As will be described later, the heat transfer blocks 51 and 52 are used to transmit the sensible heat of the hot-rolled coil 20, and thus are preferably formed of a material having a high thermal conductivity (for example, a copper alloy).

伝熱ブロック51,52は、第2昇降機53のアーム53a,53bに接続されており、第2昇降機53の動作によって、一対のコンベヤ31,32に近づく方向に移動(下降)したり、一対のコンベヤ31,32から離れる方向に移動(上昇)したりする。   The heat transfer blocks 51 and 52 are connected to the arms 53a and 53b of the second elevator 53, and move (lower) in a direction approaching the pair of conveyors 31 and 32 by the operation of the second elevator 53. It moves (rises) away from the conveyors 31 and 32.

伝熱ブロック51,52を下降させることにより、伝熱ブロック51,52を熱延コイル20の内径部21に進入させることができる。また、伝熱ブロック51,52を上昇させることにより、伝熱ブロック51,52を内径部21から退避させることができる。   By lowering the heat transfer blocks 51 and 52, the heat transfer blocks 51 and 52 can enter the inner diameter portion 21 of the hot rolled coil 20. Further, by raising the heat transfer blocks 51 and 52, the heat transfer blocks 51 and 52 can be retracted from the inner diameter portion 21.

また、第2昇降機53のアーム53a,53bは、互いに近づく方向に移動したり、離れる方向に移動したりすることができる。図3に示す状態では、伝熱ブロック51,52が互いに接触している。   Further, the arms 53a and 53b of the second elevator 53 can move in a direction approaching each other or in a direction away from each other. In the state shown in FIG. 3, the heat transfer blocks 51 and 52 are in contact with each other.

図4には、伝熱ブロック51,52の外観図を示している。伝熱ブロック51のうち、伝熱ブロック52と対向する面には、溝部51aが形成されている。同様に、伝熱ブロック52のうち、伝熱ブロック51と対向する面には、溝部52aが形成されている。溝部51a,52aは、スターリングエンジン10におけるヒータ13aの先端部13a1に沿って形成されており、先端部13a1と接触する。また、伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bは、熱延コイル20の内径部21に沿った形状に形成されている。   In FIG. 4, the external view of the heat-transfer blocks 51 and 52 is shown. A groove 51 a is formed on the surface of the heat transfer block 51 that faces the heat transfer block 52. Similarly, a groove portion 52 a is formed on the surface of the heat transfer block 52 that faces the heat transfer block 51. The groove portions 51a and 52a are formed along the tip portion 13a1 of the heater 13a in the Stirling engine 10 and are in contact with the tip portion 13a1. The outer peripheral surfaces 51 b and 52 b of the heat transfer blocks 51 and 52 are formed in a shape along the inner diameter portion 21 of the hot rolled coil 20.

次に、熱延コイル20から顕熱を回収するときの動作について説明する。   Next, the operation when recovering sensible heat from the hot rolled coil 20 will be described.

まず、コンベヤ31,32によって熱延コイル20を所定位置まで搬送する。所定位置とは、上述したように伝熱ブロック51,52やヒータ13aを内径部21に進入させることができる熱延コイル20の位置である。   First, the hot-rolled coil 20 is conveyed to a predetermined position by the conveyors 31 and 32. The predetermined position is a position of the hot rolled coil 20 that allows the heat transfer blocks 51 and 52 and the heater 13a to enter the inner diameter portion 21 as described above.

図5Aは、伝熱ブロック51,52の初期位置を示す。ここで、図5Aに示すように、第2昇降機53を駆動することにより、初期位置にある伝熱ブロック51,52を下降させ、熱延コイル20の内径部21に伝熱ブロック51,52を進入させる。   FIG. 5A shows the initial positions of the heat transfer blocks 51 and 52. Here, as shown in FIG. 5A, by driving the second elevator 53, the heat transfer blocks 51 and 52 in the initial position are lowered, and the heat transfer blocks 51 and 52 are placed on the inner diameter portion 21 of the hot rolled coil 20. Let it enter.

つぎに図5Bに示すように、伝熱ブロック51,52を互いに離れる方向、言い換えれば、熱延コイル20の径方向に移動させることにより、伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bを熱延コイル20の内径部21に接触させる。伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bは、内径部21に沿った形状に形成されているため、図5Cに示すように、外周面51b,52bを内径部21に対して隙間無く接触させることができる。図5Cは、図5Bの矢印D5の方向から見たときの上面図である。   Next, as shown in FIG. 5B, the outer peripheral surfaces 51b and 52b of the heat transfer blocks 51 and 52 are heated by moving the heat transfer blocks 51 and 52 away from each other, in other words, in the radial direction of the hot rolled coil 20. The inner diameter portion 21 of the extension coil 20 is brought into contact. Since the outer peripheral surfaces 51b and 52b of the heat transfer blocks 51 and 52 are formed in a shape along the inner diameter portion 21, as shown in FIG. 5C, the outer peripheral surfaces 51b and 52b contact the inner diameter portion 21 without a gap. Can be made. FIG. 5C is a top view when viewed from the direction of arrow D5 in FIG. 5B.

ここで、熱延コイル20の内径部21には、熱延コイル20の一端部が存在しているため、伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bは、熱延コイル20の一端に接触させないことが好ましい。熱延コイル20の一端部が位置する領域は、熱延コイル20の厚さの分だけ段差が生じているため、一端部が位置する領域に伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bを接触させてしまうと、外周面51b,52bおよび内径部21の間に隙間が生じてしまう。この隙間は、伝熱ブロック51,52よりも熱伝導率の低い空気層となるため、熱延コイル20の顕熱を電動ブロック51,52に効率良く伝達させることができなくなってしまう。   Here, since one end portion of the hot rolling coil 20 exists in the inner diameter portion 21 of the hot rolling coil 20, the outer peripheral surfaces 51 b and 52 b of the heat transfer blocks 51 and 52 are in contact with one end of the hot rolling coil 20. Preferably not. In the region where one end of the hot-rolled coil 20 is located, there is a step corresponding to the thickness of the hot-rolled coil 20, so that the outer peripheral surfaces 51b, 52b of the heat transfer blocks 51, 52 are placed in the region where the one-end is located. If they are brought into contact with each other, a gap is generated between the outer peripheral surfaces 51 b and 52 b and the inner diameter portion 21. Since this gap becomes an air layer having a lower thermal conductivity than the heat transfer blocks 51 and 52, the sensible heat of the hot rolled coil 20 cannot be efficiently transmitted to the electric blocks 51 and 52.

熱延コイル20をコンベヤ31,32に載置するときに、熱延コイル20の向きを揃えておけば、内径部21において、熱延コイル20の一端部が存在する位置を概ね固定することができる。一方、センサを用いることにより、内径部21のうち、熱延コイル20の一端部が存在する領域を検出することもできる。熱延コイル20の一端部を検出する場合には、検出結果に応じて、伝熱ブロック51,52の向きを変更して、伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bが熱延コイル20の一端部に接触しないようにすることができる。伝熱ブロック51,52の向きを変更するためには、内径部21への挿入方向を回転軸として、伝熱ブロック51,52を回転させればよい。   When the hot-rolled coil 20 is placed on the conveyors 31 and 32, if the orientation of the hot-rolled coil 20 is aligned, the position where the one end of the hot-rolled coil 20 exists can be generally fixed in the inner diameter portion 21. it can. On the other hand, by using a sensor, it is possible to detect a region in the inner diameter portion 21 where one end of the hot-rolled coil 20 exists. When detecting one end of the hot-rolled coil 20, the direction of the heat-transfer blocks 51 and 52 is changed according to the detection result, so that the outer peripheral surfaces 51b and 52b of the heat-transfer blocks 51 and 52 are hot-rolled coil 20. It can be made not to contact one end of. In order to change the direction of the heat transfer blocks 51 and 52, the heat transfer blocks 51 and 52 may be rotated with the insertion direction into the inner diameter portion 21 as the rotation axis.

次に、第1昇降機40を駆動することにより、図6Aに示すように、初期位置にあるスターリングエンジン10を上昇させ、ヒータ13aを熱延コイル20の内径部21に進入させる。熱延コイル20の内径部21には、既に伝熱ブロック51,52が位置しているため、スターリングエンジン10の上昇に応じて、ヒータ13aの先端部13a1は、図6Bに示すように、伝熱ブロック51,52の溝部51a,52aと接触する。図6Cは、図6Bの矢印D6の方向から見たときの上面図である。   Next, by driving the first elevator 40, the Stirling engine 10 at the initial position is raised as shown in FIG. 6A, and the heater 13a enters the inner diameter portion 21 of the hot-rolled coil 20. Since the heat transfer blocks 51 and 52 are already positioned in the inner diameter portion 21 of the hot-rolled coil 20, as the Stirling engine 10 is raised, the tip portion 13a1 of the heater 13a is transferred as shown in FIG. 6B. It contacts the groove portions 51a and 52a of the heat blocks 51 and 52. FIG. 6C is a top view when viewed from the direction of arrow D6 in FIG. 6B.

ここで、ヒータ13aの先端部13a1および伝熱ブロック51,52の溝部51a,52aは、テーパ面で構成されているため、先端部13a1を溝部51a,52aに接触させた状態で、先端部13a1を上方に変位させれば、伝熱ブロック51,52の外周面51b,52bを熱延コイル20の内径部21に密接させることができる。これにより、熱延コイル20の顕熱は、伝熱ブロック51,52を介してヒータ13aに伝達され、スターリングエンジン10の熱源として利用することができる。   Here, since the tip portion 13a1 of the heater 13a and the groove portions 51a and 52a of the heat transfer blocks 51 and 52 are configured with tapered surfaces, the tip portion 13a1 is in a state where the tip portion 13a1 is in contact with the groove portions 51a and 52a. Is displaced upward, the outer peripheral surfaces 51 b and 52 b of the heat transfer blocks 51 and 52 can be brought into close contact with the inner diameter portion 21 of the hot-rolled coil 20. Thereby, the sensible heat of the hot-rolled coil 20 is transmitted to the heater 13 a via the heat transfer blocks 51 and 52 and can be used as a heat source of the Stirling engine 10.

本実施形態によれば、熱延コイル20の顕熱を運動エネルギとして回収することができ、発電機を用いて電気エネルギーとして有効活用することができる。また、本実施形態では、熱延コイル20の顕熱を積極的に回収することができるため、熱延コイル20をコイルヤードで放熱する場合に比べて、熱延コイル20の冷却期間を短縮することもできる。   According to this embodiment, the sensible heat of the hot-rolled coil 20 can be recovered as kinetic energy, and can be effectively utilized as electrical energy using a generator. Moreover, in this embodiment, since the sensible heat of the hot-rolled coil 20 can be positively collected, the cooling period of the hot-rolled coil 20 is shortened compared with the case where the hot-rolled coil 20 is radiated by a coil yard. You can also

本実施形態では、図4に示す形状の伝熱ブロック51,52を用いているが、これに限るものではない。すなわち、スターリングエンジン10のヒータ13aを熱延コイル20の内径部21に進入させた状態において、伝熱ブロックがヒータ13aおよび内径部21に接触することができればよい。   In this embodiment, although the heat transfer blocks 51 and 52 of the shape shown in FIG. 4 are used, it is not restricted to this. That is, it is only necessary that the heat transfer block can come into contact with the heater 13a and the inner diameter portion 21 in a state where the heater 13a of the Stirling engine 10 has entered the inner diameter portion 21 of the hot rolling coil 20.

本実施形態では、2つの伝熱ブロック51,52を用いているが、3つ以上の伝熱ブロックを用いることもできる。すなわち、ヒータ13aの外周面(内径部21と対向する面)を複数の領域に分けたときに、各領域に対応した位置に伝熱ブロックを配置することができる。この場合においても、各伝熱ブロックには、ヒータ13aのテーパ面と接触するテーパ面を形成しておけばよい。これにより、伝熱ブロックをヒータ13aおよび熱延コイル20の内径部21に効率良く接触させることができる。   In the present embodiment, the two heat transfer blocks 51 and 52 are used, but three or more heat transfer blocks may be used. That is, when the outer peripheral surface of the heater 13a (the surface facing the inner diameter portion 21) is divided into a plurality of regions, the heat transfer block can be arranged at a position corresponding to each region. In this case as well, each heat transfer block may be formed with a tapered surface that contacts the tapered surface of the heater 13a. Thereby, the heat transfer block can be efficiently brought into contact with the heater 13a and the inner diameter portion 21 of the hot rolled coil 20.

本実施形態では、図2に示すように熱延コイル20を横置きにした状態でスターリングエンジン10および伝熱ブロック51,52を上下方向から内径部21に進入させるようにしているが、これに限るものではない。すなわち、熱延コイル20を縦置きにし、スターリングエンジン10および伝熱ブロック51,52を水平方向の左右から内径部21に進入させる方法を用いても良い。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, the Stirling engine 10 and the heat transfer blocks 51 and 52 are caused to enter the inner diameter portion 21 from the vertical direction in a state where the hot-rolled coil 20 is placed horizontally. It is not limited. That is, a method in which the hot-rolled coil 20 is placed vertically and the Stirling engine 10 and the heat transfer blocks 51 and 52 enter the inner diameter portion 21 from the left and right in the horizontal direction may be used.

10:スターリングエンジン、11:ディスプレーサピストン、12:第1シリンダ、
13:熱交換器、13a:ヒータ、13a1:先端部、13a2:基端部、
13b:再生器、13c:クーラ、14:第2シリンダ、15:パワーピストン、
S1:膨張空間、S2:圧縮空間、20:熱延コイル、21:内径部、
31,32:コンベヤ、40:第1昇降機、51,52:伝熱ブロック、
51a,52a:溝部、51b,52b:外周面、53:第2昇降機、
53a,53b:アーム、
10: Stirling engine, 11: Displacer piston, 12: First cylinder,
13: heat exchanger, 13a: heater, 13a1: distal end, 13a2: proximal end,
13b: regenerator, 13c: cooler, 14: second cylinder, 15: power piston,
S1: expansion space, S2: compression space, 20: hot rolled coil, 21: inner diameter part,
31, 32: conveyor, 40: first elevator, 51, 52: heat transfer block,
51a, 52a: groove, 51b, 52b: outer peripheral surface, 53: second elevator,
53a, 53b: arm,

Claims (7)

熱延コイルの顕熱を回収する顕熱回収装置であって、
ヒータの加熱による作動ガスの膨張と、クーラの冷却による作動ガスの圧縮とを繰り返して運動エネルギを生成するスターリングエンジンと、
前記ヒータおよび前記熱延コイルに接触して、前記熱延コイルの顕熱を前記ヒータに伝達する伝熱部材と、
を有することを特徴とする顕熱回収装置。
A sensible heat recovery device for recovering sensible heat of a hot-rolled coil,
A Stirling engine that generates kinetic energy by repeatedly expanding the working gas by heating the heater and compressing the working gas by cooling the cooler;
A heat transfer member that contacts the heater and the hot-rolled coil to transmit sensible heat of the hot-rolled coil to the heater;
A sensible heat recovery device comprising:
前記ヒータおよび前記伝熱部材は、前記熱延コイルの中心に空間を形成する内径部に挿入されることを特徴とする請求項1に記載の顕熱回収装置。   The sensible heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the heater and the heat transfer member are inserted into an inner diameter portion that forms a space in the center of the hot-rolled coil. 前記ヒータおよび前記伝熱部材は、互いに接触する領域において、前記内径部への挿入方向に対して傾斜したテーパ面を有することを特徴とする請求項2に記載の顕熱回収装置。   The sensible heat recovery apparatus according to claim 2, wherein the heater and the heat transfer member have a tapered surface inclined with respect to a direction of insertion into the inner diameter portion in a region where they are in contact with each other. 前記伝熱部材のうち、前記内径部と接触する接触面は、前記内径部に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の顕熱回収装置。   The sensible heat recovery apparatus according to claim 2 or 3, wherein a contact surface of the heat transfer member that contacts the inner diameter portion is formed in a shape along the inner diameter portion. 前記伝熱部材の前記接触面は、前記内径部のうち、前記熱延コイルの端部が位置する領域とは異なる領域と接触することを特徴とする請求項4に記載の顕熱回収装置。   The sensible heat recovery apparatus according to claim 4, wherein the contact surface of the heat transfer member is in contact with a region of the inner diameter portion different from a region where an end of the hot-rolled coil is located. 前記伝熱部材は、前記ヒータを覆う形状に形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の顕熱回収装置。   The sensible heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat transfer member is formed in a shape covering the heater. 前記熱延コイルの内径部に対して進入可能な位置に配置され、前記ヒータが前記内径部に進入した位置と、前記ヒータが前記内径部から退避した位置との間で前記スターリングエンジンを移動させる第1の駆動機構と、
前記第1の駆動機構と同様に、前記熱延コイルの前記内径部に対して進入可能な位置に配置され、前記内径部に進入した位置と、前記内径部から退避した位置との間で前記伝熱部材を移動させる第2の駆動機構と、
を有することを特徴とする請求項2から6のいずれか1つに記載の顕熱回収装置。
The Stirling engine is moved between a position where the heater enters the inner diameter portion and a position where the heater retracts from the inner diameter portion. A first drive mechanism;
Similar to the first driving mechanism, the hot rolling coil is disposed at a position where it can enter the inner diameter portion, and the position between the position where the hot rolling coil enters the inner diameter portion and the position retracted from the inner diameter portion. A second drive mechanism for moving the heat transfer member;
The sensible heat recovery apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein
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