Verfahren zur Gewinnung der Wärme von einem im Stranggiessverfahren gegossenen Gussstrang und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Beim Stranggießen wird der Gußstrang (3) durch eine Kühlkammer (5) geführt und dort in direkten Kontakt mit einem Kühlmittel gebracht, welches teilweise verdampft.
Um zumindest einen Teil der fühlbaren Wärme eines Gußstranges (3) nutzen zu können, wobei jedoch ein Absaugen des Kühlmitteldampfes nicht notwendig ist, wird der Kühlmitteldampf mit einem innerhalb der Kühlkammer (5) angeordneten geschlossenen Oberflächenkondensator (9, 12) in Wärmeaustausch und ein Durchflußmedium des Oberflächenkondensators (9, 12) mit einem außerhalb der Kühlkammer (5) angeordneten Wärmeumsetzer (21) in weiteren Wärmeaustausch gebracht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung-fühlbarer Wärme von einem im Stranggießverfahren gegossenen Gußstrang, der durch eine Kühlkammer geführt und in direk- . ten Kontakt mit einem Kühlmittel gebracht wird, welches teilweise verdampft.

[0002] Der innerhalb der Kühlkammer entstehende Kühlmitteldampf wurde bisher (DE-PS 2 117 621) mittels eines Ventilators durch einen Kamin aus der Stranggießanlage und der diese Anlage umgebenden Halle abgeführt. Dadurch wird zwar die Stranggießanlage von Dampf frei gehalten, jedoch benötigt man für die Dampfabsaugung einen großen mechanischen Aufwand, der auch einen Energieverbrauch bedingt. Abgesehen davon stellt das Ableiten des Dampfes ins Freie eine negative Umweltbeeinflussung dar. Dazu kommt noch, daß der ins Freie gelangende Dampf als Kühlmittel verloren ist, sodaß das Kühlmittel laufend ergänzt werden muß.

[0003] Es ist weiters zur Vermeidung des Einhüllens einer StranggieEanlage in eine Dampfwolke aus der CH-PS 333 805 bekannt, an der Nachkühlstrecke eine Abdeckung vorzusehen, an der sich der kondensierte Dampf niederschlägt und abfließt. Zur Steigerung dieser Wirkung kann gemäß der CH-PS 333 805 der Dampf zusätzlich abgesaugt und einem Kondensator zugeführt werden. Für moderne Stranggießanlagen, insbesondere Brammenstranggießanlagen, mit großer Gießgeschwindigkeit kann mit dieser bekannten Dampfniederschlagung nicht das Auslangen gefunden werden, es würde infolge der großen umzusetzenden Wärmemengen Dampf in die Halle gelangen und die Anlage trotz Abdeckung in eine Dampfwolke hüllen. Eine Absaugung des Dampfes bedingt wiederum einen großen mechanischen Aufwand und einen ständigen Energieverbrauch.

[0004] Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welche es ermöglichen, zumindest einen Teil der fühlbaren Wärme des Gußstranges zu gewinnen und zu nutzen, wobei sich ein Absaugen des Kühlmitteldampfes erübrigt und ein Auswallen von Kühlmitteldampf in die Halle vermieden wird.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kühlmitteldampf mit einem innerhalb der Kühlkammer angeordneten geschlossenen Oberflächenkondensator in Wärmeaustausch gebracht und ein Durchflußmedium des Oberflächenkondensators mit einem außerhalb der Kühlkammer angeordneten Wärmeumsetzer in weiteren Wärmeaustausch gebracht wird.

[0006] Um stets dasselbe aufbereitete Durchflußmedium verwenden zu können, wird vorteilhaft das Durchflußmedium in einem geschlossenen Kreislauf unabhängig vom Kühlmittel geführt.

[0007] Vorzugsweise wird das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei das Kondensat zum Teil abermals zur Kühlung der Strangoberfläche und zum Teil als Durchflußmedium für den Oberflächenkondensator verwendet wird, und wird das aus dem Wärmeumsetzer austretende Durchflußmedium ebenfalls zum Teil zur Kühlung der Strangoberfläche und zum Teil als Durchflußmedium für den Kondensator verwendet.

[0008] Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einer Stranggießanlage, insbesondere bei einer Brammenstranggießanlage, mit einer geschlossenen Kühlkammer, in der die Sekundärkühlzone für den Gußstrang mit gegen den Gußstrang gerichteten Sprühdüsen für das Kühlmittel vorgesehen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kühlkammer mindestens ein von einem Durchflußmedium durchflossener, geschlossener Oberflächenkondensator vorgesehen ist, der mit mindestens einem außerhalb der Kühlkammer angeordneten Wärmeumsetzer verbunden ist.

[0009] Vorzugsweise ist der Oberflächenkondensator mit dem Wärmeumsetzer zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden.

[0010] Um für das Durchflußmedium eine möglichst hohe Temperatur zu erreichen, sind innerhalb der Kühlkammer eine Mehrzahl von Oberflächenkondensatoren in Serie geschaltet.

[0011] Soll das Durchflußmedium auf niedrigerer Temperatur gehalten werden, sind innerhalb der Kühlkammer eine Mehrzahl von Oberflächenkondensatoren parallel geschaltet.

[0012] Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Oberflächenkondensatoren an der Decke der Kühlkammer angeordnet und die Seitenwände der Kühlkammer mit einer Isolations- bzw. Dichtfolie bedeckt, wobei zweckmäßig ein Oberflächenkondensator als die Kühlkammer bedeckende, vom Durchflußmedium durchflossene Platte mit im Inneren vorgesehenen 'Umlenkstegen und ein weiterer Oberflächenkondensator als unmittelbar unterhalb der Platte liegende Rohrschlange ausgebildet sind.

[0013] Es ist weiters von Vorteil, wenn die Oberflächenkondensatoren mit dem Wärmeumsetzer parallel geschaltet sind zu dem Kühlmittelfluß in der Sekundärkühlzone innerhalb der Kühlkammer.

[0014] .Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 einen-Schnitt durch eine Kühlkam- . mer einer Brammenstranggießanlage und Fig. 2 ein Detail dieses Schnittes in vergrößertem Maßstab gemäß einer Ausführungsform zeigen. In Fig. 3 ist das Fließschema für das Durchflußmedium nach einer zweiten Ausführungsform dargestellt.

[0015] Mit 1 ist eine wassergekühlte Kokille mit Brammenquerschnitt bezeichnet, die in Höhe der mit 2 bezeichneten Gießbühne angeordnet ist. Unterhalb der Kokille befinden sich die Strangschale des Gußstranges 3 stützende Strangführungsrollen 4, die in einem nicht dargestellten Gerüst drehbar gelagert sind. Der in einem Viertelkreisbogen in die Horizontale umgelenkte Stahlstrang 3 ist von einer allseits geschlossenen Kühlkammer 5 umgeben, er tritt durch eine Öffnung 6 aus der Kühlkammer aus und gelangt anschließend zu einer nachfolgend angeordneten, nicht dargestellten horizontalen Strängführungszone. In die Kühlkammer ragen Zuführungsleitungen 7 für ein Kühlmittel (vorzugsweise aufbereitetes Kühlwasser), welches mittels zwischen den Rollen 4 angeordneter Düsen 8 gegen die Stahlstrangoberflächen gesprüht wird. Die Decke 9 der Kühlkammer ist als geschlossener Oberflächenkondensator, nämlich als hohle Platte mit in ihrem Inneren vorgesehenen Umlenkstegen 10 ausgebildet, wodurch über die Platte verteilt angeordnete, meanderförmige Kühlmittelkanäle 11 gebildet sind. Unterhalb dieser Platte ist ein weiterer geschlossener Oberflächenkondensator,.u.zw. eine meanderförmig verlegte Rohrschlange 12 vorgesehen. Die Kühlmittelkanäle 11 und die Rohrschlange 12 stehen über ihre Zuleitungen 13, 14 und einem Dreiwegehahn 15 miteinander in Verbindung. Die Abflußleitungen 16 bzw. 17 der Platte 9 und der Rohrschlange 12 sind miteinander mittels zweier Dreiwegehähne 18 und 19 verbunden. Von dem Dreiwegehahn 19 führt eine Nebenleitung 20 zur Kühlmittelzuführungsleitung 14 der Rohrschlange 12. Vom Dreiwegehahn 18 wird das Durchflußmedium, welches die Platte bzw. die Rohrschlange durchflossen hat, einem Wärmeumsetzer 21, der auch als Boiler ausgebildet sein kann, zugeführt. Über eine Rücklaufleitung 22 gelangt das Durchflußmedium in die Kühlkammer 5. Der Boden der Kühlkammer 5 weist einen Zunderkanal 23 auf, von dessen Ende eine Leitung 24 das Sekundärkühlwasser zu einer schematisch dargestellten Wasseraufbereitungsanlage 25 führt. Von dieser Wasseraufbereitungsanlage wird das Sekundärkühlwasser mittels einer Pumpe 26 über die Leitung 27 den Zuführungsleitungen 7 zugeleitet.

[0016] Die Blechwände 28 der Kühlkammer 5 sind innenseitig mit einer Isolier- und Dichtfolie 29 ausgekleidet. Die in Fig. 2 schematisch dargestellten Folienbefestigungen 30 sind an den Blechwänden 28 montiert. Die Kühlkammer 5 ist außenseitig von Stützträgern 31 umgeben.

[0017] Die Funktion der Einrichtung ist folgende: Das zur Kühlung des innerhalb der Kühlkammer 5 befindlichen Strangteiles, d.h. für die Sekundärkühlzone vorgesehene Kühlmittel wird über Leitungen 7 und Sprühdüsen 8 auf die Strangoberfläche aufgesprüht, wo es teilweise verdampft. Ein Teil des Kühlmittels wird über die Zuführungsleitungen 13, 14 als Durchflußmedium der Platte 9 und der Rohrschlange 12 zugeführt. Die Platte 9 und die Rohrschlange 12 können je nach Stellung der Dreiwegehähne entweder parallel oder in Serie geschaltet werden. Die Parallel-Schaltung ist in Fig. 3 mit voll ausgezogenen Pfeilen, die Serien-Schaltung mit strichliert gezeichneten Pfeilen versinnbildlicht.

[0018] Der innerhalb der Kühlkammer 5 entstehende Kühlmitteldampf wird an der vom Durchflußmedium durchflossenen Rohrschlange 12 und an der ebenfalls vom Durchflußmedium durchflossenen Platte 9 kondensiert und tropft ab. Sind die Platte und die Rohrschlange in Serie geschaltet, ist eine möglichst hohe Temperatur des Durchflußmediums erreichbar, bei Parallel-Schaltung hingegen läßt sich eine größere Menge des Durchflußmediums mit gegenüber Serienschaltung niedrigerer Temperatur erzielen.

[0019] Die an das Durchflußmedium abgegebene Kondensationswärme wird in dem außerhalb der Kühlkammer angeordneten Wärmeumsetzer 21 an ein Heizmedium, beispielsweise Nutzwasser zur Gebäudeheizung etc., abgegeben. Anschließend gelangt das Durchflußmedium über die Rücklaufleitung 22 in die Kühlkammer 5; es könnte auch direkt der Wasseraufbereitungsanlage 25 zugeführt werden.

[0020] Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird das die Platte 9 bzw. die Rohrschlange 12 durchströmende Durchflußmedium in geschlossenem Kreislauf unabhängig von dem für die Sekundärkühlung verwendeten Kühlmittel geführt..Die aus dem Wärmeumsetzer 21 austretende Leitung 22' ist daher unter Zwischenschaltung einer Förderpumpe 32 an den die Zuleitungen 13, 14 verbindenden Dreiwegehahn 15 angeschlossen.

[0021] Neben der Energierückgewinnung weist das erfindungsgemäße Verfahren noch weitere Vorteile auf, so z.B. erspart man sich die aufwendige Mechanik für eine Dampfabsaugung, woraus Kosten-und Energieeinsparungen resultieren. Auch sind keine Schächte für die Dampfabsaugung im Bereich der Stahlkonstruktion der Halle unterzubringen, wodurch der Hallenbau vereinfacht wird.

[0022] Da aus der Stranggießanlage kein Dampf austritt, wird die durch die Anlage bewirkte Umweltbelastung gering gehalten. Das Sekundärkühlwasser kann im Kreislauf geführt werden; der Kühlmittelverlust ist äußerst gering bzw. kann überhaupt verhindert werden, sodaß sich die Möglichkeit der Verwendung eines aufbereiteten (entkalkten) Kühlwassers anbietet. Nicht aufbereitetes Kühlwasser führt zu starken Kalkablagerungen in den Spritzdüsen sowie an den Anlagenbauteilen. Dieser Nachteil kann somit eliminiert werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Kühlkammer wesentlich einfacher ausgeführt werden kann, da innerhalb der Kühlkammer kein Unterdruck mehr vorhanden ist und die Dichtheit der Kühlkammer von einer Folie übernommen wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung fühlbarer Wärme von einem im - Stranggießverfahren gegossenen Gußstrang (3), der durch eine Kühlkammer (5) geführt und in direkten Kontakt mit einem Kühlmittel gebracht wird, welches teilweise verdampft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldampf mit einem innerhalb der Kühlkammer (5) angeordneten geschlossenen Oberflächenkondensator (9 bis 12) in Wärmeaustausch gebracht und ein Durchflußmedium des Oberflächenkondensators mit einem außerhalb der Kühlkammer angeordneten'Wärmeumsetzer (21) in weiteren Wärmeaustausch gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußmedium in einem geschlossenen Kreislauf unabhängig vom Kühlmittel geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, wobei das Kondensat zum Teil abermals zur Kühlung der Strangoberfläche und zum Teil als Durchflußmedium für den Oberflächenkondensator verwendet wird, und daß das aus dem Wärmeumsetzer austretende Durchflußmedium ebenfalls zum Teil zur Kühlung der Strangoberfläche und zum Teil als Durchflußmedium für den Kondensator verwendet wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei einer Stranggießanlage, insbesondere bei einer Brammenstranggießanlage, mit einer geschlossenen Kühlkammer, in der die Sekundärkühlzone für den Gußstrang mit gegen den Gußstrang gerichteten Sprühdüsen für das Kühlmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kühlkammer (5) mindestens ein von einem Durchflußmedium durchflossener geschlossener Oberflächenkondensator (9, 12) vorgesehen ist, der mit mindestens einem außerhalb der Kühlkammer angeordneten Wärmeumsetzer (21) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenkondensator (9, 12) mit dem Wärmeumsetzer (21) zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kühlkammer eine Mehrzahl von Oberflächenkondensatoren (9, 12) in Serie geschaltet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kühlkammer eine Mehrzahl von Oberflächenkondensatoren (9, 12) parallel geschaltet sind.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenkondensatoren (9, 12) an der Decke der Kühlkammer (5) angeordnet sind und die Seitenwände (28) der Kühlkammer mit einer Isolations- bzw. Dichtfolie (29) bedeckt sind.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberflächenkondensator (9) als die Kühlkammer (5) bedeckende, vom Durchflußmedium durchflossene Platte mit im Inneren vorgesehenen Umlenkstegen (10) und ein weiterer Oberflächenkondensator (12) als unmittelbar unterhalb der Platte (9) liegende Rohrschlange ausgebildet sind.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenkondensatoren (9, 12) mit dem Wärmeumsetzer (21) parallel geschaltet sind zu dem Kühlmittelfluß in der Sekundärkühlzone innerhalb der Kühlkammer (5).

Zeichnung