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WO2007065623A1 - Vorrichtung zum erwärmen von wenigstens einer stranggussstange - Google Patents

Vorrichtung zum erwärmen von wenigstens einer stranggussstange Download PDF

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WO2007065623A1
WO2007065623A1 PCT/EP2006/011625 EP2006011625W WO2007065623A1 WO 2007065623 A1 WO2007065623 A1 WO 2007065623A1 EP 2006011625 W EP2006011625 W EP 2006011625W WO 2007065623 A1 WO2007065623 A1 WO 2007065623A1
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WO
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preheat
transfer fluid
main heat
heat transfer
fluid
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PCT/EP2006/011625
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kouhestani Keyhan
Toksoez Izzet
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KTI-ENGINEERING GbR
Original Assignee
KTI-ENGINEERING GbR
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D13/00—Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges

Definitions

  • the invention is based on a device for heating at least one continuous casting rod according to the preamble of claim 1.
  • a device for heating continuous casting rods with a main heat transfer unit is already known, which is intended to use a main heat transfer fluid formed by an inflamed natural gas.
  • the device has a preheat transmission unit, which is provided to use a flue gas resulting from the inflamed natural gas.
  • the invention is particularly based on the object of providing a device with which a high degree of efficiency can be achieved. It is solved according to the invention by the features of the independent claims. Further refinements result from the subclaims. Advantages of the invention
  • the invention is based on a device for heating at least one continuous cast rod with at least one main heat transfer unit, which is provided to use a main heat transfer fluid, and with at least one preheat transfer unit.
  • the preheat transfer unit be provided to use at least one different preheat transfer fluid for the main heat transfer fluid.
  • a “differing preheat transmission fluid” is to be understood in particular to mean a fluid which at least does not result from the main heat transmission fluid and / or from the addition of air at least solely by a chemical process. “Provided” is to be understood in particular to be specially equipped and / or designed will.
  • a continuous casting rod is to be understood in particular as a rod-shaped and / or bolt-shaped metal part, such as primarily aluminum continuous casting rods, etc.
  • the preheat transfer fluid can be particularly advantageously matched to its function.
  • a fluid with a heat transfer fluid that is at least essentially resulting from the skin heat transfer fluid, such as flue gas in particular can be used under comparable conditions in comparison to the main heat transfer fluid, and thus the overall efficiency can be increased.
  • the Vor139übertragungsaku is intended to use a liquid at a temperature of 20 0 C and an atmospheric pressure or at a pressure of 1.01325 * 10 5 Pa Vorebenstedtra- supply fluid, thus allowing easy handling achievable is.
  • water should also be understood to mean water vapor and / or a water mixture which preferably consists of at least 50% and particularly preferably at least 80% pure water.
  • a preheat transfer fluid with a high heat transfer coefficient, a high thermal stability and in particular can be used of high environmental compatibility, which can be easily removed without residue from the continuous cast bars and which is inexpensive to buy.
  • the preheating transmission fluid can advantageously be used to clean the continuous cast bar before, during and / or after a preheating process.
  • the preheat transfer unit has at least one pressure vessel for receiving the preheat transfer fluid.
  • a pressure vessel is to be understood in particular as a container in which a pressure of at least 3 bar and preferably of at least 5 bar can be generated.
  • high preheat transfer fluid temperatures in the case of liquid preheat transfer fluid can be particularly advantageously - A -
  • the preheat transfer unit has at least one pump for conveying the preheat transfer fluid, in particular a structurally simple transport of the preheat transfer fluid from a preheat room and / or into the pressure vessel can be realized, in particular if the preheat transfer fluid is a liquid at a temperature of 20 ° C. and atmospheric pressure Has state and the pump is formed by a liquid pump.
  • the preheat transfer fluid can be heated by various heating means and / or heating media which appear to be useful to the person skilled in the art, such as wood, etc.
  • the preheat transfer unit is particularly advantageously provided to carry the preheat transfer fluid with it
  • the efficiency can be increased by the preheat transfer unit having at least one and preferably a plurality of nozzles or, particularly advantageously, a nozzle array for irradiating a continuous cast rod with the preheat transfer fluid.
  • a “nozzle field” is to be understood in particular to mean a field in which nozzles are arranged in several rows and in several columns. drawing
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for heating continuous cast rods 20 and a method that can be carried out with it.
  • the device comprises a main heat transfer unit 10, which is formed by a gas furnace and is intended to use a main heat transfer fluid 12a formed by an ignited gas, namely natural gas.
  • the continuous cast bars 20 are directly irradiated with the ignited main heat transfer fluid 12a.
  • the device has a preheat transfer unit 14.
  • the preheat transfer unit 14 is provided to use a preheat transfer fluid 16 different from the main heat transfer fluid 12a, namely the preheat transfer unit 14 is provided to use water as the preheat transfer fluid 16.
  • the preheat transmission unit 14 has an insulated storage tank 26, a water filter 34, a water pump 22, a pressure tank 18 or a waste heat boiler and a water jet preheating chamber 30 with a nozzle array 24 comprising individual nozzles for irradiating the continuous cast rods 20.
  • the nozzles of the nozzle array 24, viewed in the direction of transport 28 of the continuous casting rods 20, are arranged in a plurality of rows, each of which extends over the circumference of the water jet preheating chamber 30 and thus surround the continuous casting rod 20 in a ring shape in the water jet preheating chamber 30.
  • the water heat pump 22 pumps the preheat transfer fluid 16 " from the storage tank through a channel system and via the water filter 34 of the preheat transfer unit 14 into the pressure tank 18.
  • the pressure tank 18 has a type of instantaneous heater 32, by means of which the preheat transfer fluid 16 is heated via a flue gas 12b resulting from the main heat transfer fluid 12.
  • the flue gas 12b formed by the burned natural gas is led outward from the pressure vessel 18, but could also be used for direct preheating even after the preheat transfer fluid 16 has been heated be.
  • the flue gas is cooled from about 600 0 C to about 25O 0 C, while the Vor139übertragungsfluid 16 is heated under a pressure of about 6 bar of about 75 0 C to 15O 0 C.
  • the heated preheat transfer fluid 16 is shot in the water jet preheating chamber 30 at high pressure via the nozzle array 24 onto the continuous cast rod 20.
  • a dynamic pressure generated under a resulting impact jet acts as a flash Evaporation or evaporation is essentially counteracted by lowering the pressure of the preheat transfer fluid 16, so that exposure temperatures to be expected at least locally which are significantly above the boiling temperature of the preheat transfer fluid 16 or above the boiling temperature of water at normal pressure.
  • the continuously cast bars are pre-heated 20 to about 100 0 C, it that in the subsequent heating process in the formed by the gas furnace main heat transfer unit 10 only to about 100 ° C to about 520 ° C have to be heated.
  • the continuous cast rods 20 are cleaned by the high-pressure radiation with the preheating transfer fluid 16.
  • the preheat transfer fluid 16 that collects at the bottom of the storage container 26 and has a temperature of approximately 75 ° C. is then pumped out again by means of the water pump 22. Contaminations loosened from the continuous casting rods 20 are filtered out of the preheat transmission fluid 16 by means of the water filter 34.
  • the preheat transfer unit 14 has an essentially closed preheat transfer fluid circuit or water circuit, so that a low consumption of preheat transfer fluid 16 is achieved.

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Abstract

Offenbart wird eine Vorrichtung zum Erwärmen wenigstens einer Stranggussstange (20) mit wenigstens einer Hauptwärmeübertragungseinheit (10), die dazu vorgesehen ist, ein Hauptwärmeübertragungsf luid (12a) zu nutzen, und mit wenigstens einer Vorwärmeübertragungseinheit (14), welche dazu vorgesehen ist, zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) wenigstens ein differierendes Vorwärmeübertragungsf luid (16) zu nutzen. Vorzugsweise wird Wasser als Vorwärmeübertragungsf luid eingesetzt, welches direkt auf die Stranggussstange gesprüht wird. Weiterhin bevorzugt erfolgt eine Erwärmung des Vorwärmeübertragungsf luids mittels Rauchgas, so dass ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.

Description

Vorrichtung zum Erwärmen von wenigstens einer Stranggussstan-
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 Haupt- Wärmeübertragungseinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Haupt- wärmeübertragungsfluid 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 Vorwärmeübertra- gungsfluid" 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 stan- genförmiges 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 200C und einem Atmosphärendruck bzw. bei einem Druck von 1,01325 * 105 Pa flüssiges Vorwärmeübertra- gungsfluid 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 Vorwärmeübertra- gungsfluid zur Reinigung der Stranggussstange vor, während und/oder nach einem Vorwärmprozess genutzt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorwärmeübertragungsein- heit 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 Ausgestal- tung können besonders vorteilhaft hohe Vorwärmeübertragungsfluidtemperaturen bei flüssigem VorwärmeübertragungsfIu- - A -
id, hohe Strömungsgeschwindigkeiten und hohe Wärmübergangsko- effizienten 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 200C 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 Zei- len 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
Figur 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 Vorwärme- Übertragungseinheit 14 ist dazu vorgesehen, ein zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid 12a differierendes Vorwärmeübertra- gungsfluid 16 zu nutzen, und zwar ist die Vorwärmeübertragungseinheit 14 dazu vorgesehen, Wasser als Vorwärmeübertra- gungsfluid 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 umfas- senden 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 VorwärmeübertragungsfIu- id 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 Vorwärmeübertra- gungsfluid 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. 6000C auf ca. 25O0C abgekühlt, während das Vorwärmeübertragungsfluid 16 unter einem Druck von ca. 6 bar von ca. 750C auf 15O0C 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 Vor- wärmeübertragungsfluids 16 bzw. über der Siedetemperatur von Wasser bei Normaldruck liegen. In der Wasserstrahlvorwärmkammer 30 werden die Stranggussstangen 20 auf ca. 1000C 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. 750C 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.
04.12.06 Bezugszeichen
10 Hauptwärmeübertragungs einheit
12a Hauptwärmeübertra- gungsfluid
12b Rauchgas
14 Vorwärmeübertragungs- einheit
16 Vorwärmeübertra- gungsfluid
18 Druckbehälter
20 Stranggussstange
22 Pumpe
24 Düsenfeld
26 Speicherbehälter
28 Transportriehtung
30 Wasserstrahlvorwärmkam mer
32 Durchlauferhitzer
34 Wasserfilter

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Erwärmen wenigstens einer Strangguss- Stange (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 Vorwärmeübertra- gungsfluid (16) zu nutzen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, ein bei einer Temperatur von 200C und einem Atmosphärendruck flüssiges Vorwärmeübertra- gungsfluid (16) zu nutzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, Wasser als Vorwärmeübertragungsfluid (16) zu nutzen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) wenigstens einen Druckbehälter (18) zur Aufnahme des Vorwärmeübertragungsfluids (16) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) wenigstens eine Pumpe (22) zur Förderung des Vorwärmeübertragungsfluids (16) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) dazu vorgesehen ist, das Vorwärmeübertragungsfluid (16) mit Rauchgas (12b) zu erwärmen.
7. 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.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorwärmeübertragungseinheit (14) ein Düsenfeld (24) aufweist.
9. Verfahren zum Erwärmen von wenigstens einer Stranggussstange (20) , bei dem ein Hauptwärmeübertra- gungsfluid (12a) zur Wärmeübertragung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass zu dem Hauptwärmeübertragungsfluid (12a) wenigstens ein differierendes Vorwärmeübertragungsfluid (16) zur Wärmeübertragung genutzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Vorwärmeübertragungsfluid (16) Wasser genutzt wird.
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