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Stossofen mit wassergekühlten Gleitbalken
Gegenstand der Erfindung ist ein Hochleistungs-Stossofen zum Aufheizen von Brammen, Knllppeln od. dgl., der mit wassergekühlten Gleitbalken sowie Beheizung des Walzgutes von oben und unten, also mit sogenannter Ober- und Unterfeuerung, ausgerüstet ist.
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mässigen Zunderbelag erhält.
Bei den bekannten Stossofenkonstruktionen kann die Forderung nach einer hinreichend gleichmässigen Durchwärmung des Walzgutes nicht erfüllt werden, da sich bei der üblichen Anordnung und Ausbildung der Unterfeuerungen sowie der wassergekühlten Gleitschienen eine Beheizung, die den oberen und unteren Flächen des Wlrmgutes über dessen ganze Breite die gleiche Wärmemenge zuführt, nicht erreichen lässt. Beispielsweise werden bei einer viel verwendeten Stossofen-Ausführungsform die wassergekühlten Gleitschienen, wo sie die Unterfeuerungskammem überbrücken, auf massiven durchgehenden oder unterbrochenen, in der Längsachse des Ofens in der Unterfeuerungskammer angeordneten Mauerpfeilern, die durch Querbogen versteift werden, gelagert.
Hiebei nehmen Pfeiler und Bögen einen grossen Teil des Raumes der Unterfeuerungskammer ein und trennen diese praktisch in eine Reihe von schmalen Kanälen auf. Durch diese Anordnung wird der Verbrennungsraum der Unterfeuerung stark verkleinert und die Flammenentwicklung in ihm behindert. Daraus ergibt sich, dass die Unterfeuerung nicht diejenigen Wärmemengen in derselben Gleichmässigkeit von sich gibt, wie die korrespondierende Oberfeuerung. Es wird daher bei der beschriebenen Stossofenbauweise dem Walzgut an der Unterseite nicht dieselbe Wärmemenge zugeführt, die der Oberseite des Walzgutes zugeleitet wird.
Um eine gleichmässige Energiebeaufschlagung des Wärmegutes von oben und unten zu erzielen, kann man bei den heute verlangten hohen Ofenleistungen als Abbilfemassnahme nicht zu dem Mittel greifen, die Energieabgabe der Oberfeuerung der eingeschränkten Energieabgabe der Unterfeuerung anzupassen.
Dasselbe gilt für eine andere, sehr häufig anzutreffende Anordnung, bei der die wassergekühlten Gleitschienen, die beispielsweise aus starkwandigen nahtlosen Rohren bestehen, auf mehreren Reihen von senkrechten, in der Unterfeuerungskammer stehenden wassergekühlten Rohrböcken liegen, die meistens noch durch Querrohre versteift werden. Auch bei derartigen Anordnungen wird der Verbrennungsraum in der Unterfeuerungskammer durch die wassergekühlten Stützrohr stark verkleinert, so dass sich aus den vorbeschriebenen Gründen eine ungleichmässige Beheizung der oberen und unteren Flächen des Wärmgutes ergibt.
Zu den im Vorstehenden geschilderten Nachteilen der bekannten Stossofenkonstruktionen kommt noch, dass-abgesehen von der ungleichmässigen Erwärmung des Einsatzgutes von unten und oben-dem Walzgut an denjenigen Stellen, an denen es mit den wassergekühlten Gleitbalken bzw. mit den auf diesen zur Verringerung des Verschleisses abgebrachten Verschleissleisten in Berührung steht, wegen der von der Wasserkühlung herrührenden Kühlwirkung eine zu geringe Wärmemenge zugeführt wird, so dass das Walzgut an diesen Stellen die von der ungenügenden Erwärmung herrührenden, sogenannten" schwarzen Streifen" aufweist.
Zur Vermeidung der sogenannten schwarzen Streifen wurden bereits Massnahmen vorgeschlagen, die
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bewirken sollten, dass die von dem wassergekühlten Gleitrohr ausgehende Kühlwirkung in möglichst ge- ringem Masse auf die Verschleissleiste übertragen wird. So hat man getrachtet, die Verbindungsstellen zwischen Kühlrohr und Verschleissleiste möglichst klein auszubilden, um zwischen diesen beiden Elemen- ten einen möglichst geringen Wärmeübergang zu erhalten. Man suchte dies dadurch zu erreichen, dass die Verschleiss leiste mit möglichst grossen Aussparungen versehen und/oder durch Unterteilung in kurze
Teilstücke aufgeteilt wurde, wobei im Extremfall jedes Teilstück nur punktförmig, also mit kleinster Fläche, mit dem Kühlrohr veischweisst wurde.
Bei der Verwirklichung solcher Vorschläge zeigt sich jedoch, dass Anlagen, bei denen die Verbindungsstellen zwischen Kühlrohr und Verschleissleiste zu klein waren, sehr störanfällig sind. Löst sich aber z. B. die punktförmige Verbindung auch nur eines Teilstükkes infolge Wärmespannungen oder bei starker Belastung durch schwere Blöcke oder Brammen, so ist der kontinuierliche Transport des Einsatzgutes aufgehalten und die Reparatur kann nur unter Stillsetzung des
Ofens vorgenommen werden. Das Ausbringen der Walzstrassen erleidet bei diesen nicht seltenen Reparaturen erhebliche Einbussen.
Andere bekannte Vorschläge gehen dahin, Wasser und Eisen als Bauelemente aus dem Ofen fernzuhalten und keramische Gleitbalken zu verwenden. Aber auch die Verwendung von aus reiner Sintertonerde hergestellten Herdschienen führt zu keinem befriedigenden Ergebnis, da diese Schienen empfindlich gegen flüssigen und backenden Zunder sind und bei Belastung durch schwere Blöcke, Brammen od. dgl. keine ausreichende Haltbarkeit besitzen.
Ebensowenig ergibt sich eine Lösung der vorangeführten Probleme dadurch, dass zum Ausgleich der Temperaturen zwischen Ober- und Unterseite des Walzgutes an die Unterfeuerungszone eine sogenannte Ausgleichszone angeschlossen wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Temperaturunterschiede im Wärmgut in der kurzen Zeit, in der sich-besonders bei Öfen grosser Leistung - die Blöcke in der Ausgleichszone befinden, nicht zum Verschwinden zu bringen sind.
Im übrigen sind selbstverständlich Stossöfen bekannt, bei denen die beschriebenen Gleitbalken ledig- lich in der eigentlichen Heizzone, nicht aber über den in Richtung des Austrags- bzw. Kopfendes sich anschliessenden Teil angeordnet sind, der also keine Unterfeuerungskammern mehr aufweist. Vorschläge zur Lösung der oben aufgezeigten Probleme sind von diesen bekannten Massnahmen nicht abgeleitet worden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Stossofen die oben erläuterten Mängel zu be- seitigen und die Forderungen nach gleichmässiger Erwärmung des Einsatzgutes, weitgehender Wärmeausnutzung, guter Ofenleistung sowie befriedigender Haltbarkeit der Gleitelemente und Kühlrohre in hohem Masse zu erfüllen.
Die Erfindung betrifft einen Stossofen für Blöcke, Brammen od. dgl. mit wassergekühlten Gleitbalken sowie mit zur Beheizung des Gutes von oben und unten dienenden Oberfeuerungskammern und Unterfeuerungskammem und besteht darin, lediglich die Unterfeuerungskammern mit wassergekühlten wärmeisolierten Gleitbalken zu Überbrücken, während in der Heizzone in den Bereichen zwischenden Unterfeuerungskammern für das Wärmgut nicht wassergekühlte, metallische Unterlagen (eingebaute Brammen od. dgl.) angeordnet sind.
Vorzugsweise ist im oberen Teil jeder Unterfeuerungskammer als Auflage für die Gleitbalken nur ein einziges, wassergekühltes, wärmeisolierte Querträgerrohr angeordnet, das auf nur einem einzigen, entsprechend dimensionierten, wassergekühlten, wärmeisolierten, in der Unterfeuerungskammer befindlichen Pfeiler abgestützt ist, wobei zweckmässigerweise Querträgerrohr und Stützpfeiler an einem gemeinsamen Wasserumlauf angeschlossen sind.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung bildet die Unterfeuerungskammer einen nahezu freien Raum, in dem sich die Flamme ungehindert entfalten kann und dem leicht in beliebiger Aufteilung die der korrespondierenden Oberfeuerung entsprechende Wärmemenge zugeführt werden kann. Damit ist die Gewähr gegeben, dass die Ober- und die Unterseiten des Walzgutes weitgehend gleichmässig erwärmt werden, ohne dass zusätzliche Massnahmen, wie A usgleic1Iszonen, vorgesehen werden müssen. Die erfindungsgemäss gestalteten Unterfeuerungskammem bringen noch den zusätzlichen Vorteil mit sich, dass sie viel leichter und einfacher von angefallener Schlacke und Zundergereinigtwerden können, als dies bei den bisher bekanntgewordenen Konstruktionen möglich ist.
In weiterer Ausbildung besteht die Erfindung darin, auf den die Unterfeuerungskammer überbrückenden, aus Rohren mit vorzugsweise rechteckigem oder quadratischem Profil bestehenden, wassergekühlten Gleitschienen aus starkwandigem, hochhitzebeständigem Metall bestehende, dem Profil der Kühlrohre angepasste, schalenartige, an der Aussenseite wärmeisolierte Aufsatzstücke, deren jedes mit einem in der Mitte nach oben ragenden, nicht wärmeisolierten, prismatischen Steg versehen ist, so anzubringen, dass die obersten Flächen der Stege die Gleitfläche für das Wärmgut bilden. Ein Teil der Gleitfläche jedes
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Steges wird in Stossrichtung so abgeschrägt, dass das auf den Gleitflächen bewegte Wärmgut beim Übergang von einem Reiter zum nächsten gegen keine Kante des Steges stösst.
Gemäss der Erfindung erhalten ferner die Stege der einzelnen Aufsatzstücke-der sogenannten Reiter-eine solche Höhe, dass der dem Wärmgut als Gleitfläche dienende Teil des Steges der von dem Kühlrohr ausgehenden Kühlwirkung nicht mehr unterliegt und praktisch die Temperatur des Wärmgutes erreicht. Um die von dem Kühlrohr auf den Steg ausgehende Kühlwirkung bzw. den in umgekehrter Richtung vor sich gehenden Wärmeübergang möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, die Aufsatzstücke auf dem Kühlrohr in der Weise anzubringen, dass sie auf der oberen Fläche des Kühlrohre nicht satt aufliegen, sondern dass sich zwischen Aufsatzstück und oberer Fläche des Kühlrohre eine wärmeisolierend wirkende Luftschicht befindet. Bereits eine Luftschicht von verhältnismässig geringer Dicke erfüllt diesen Zweck in durchaus befriedigender Weise.
Das Vorhandensein einer entsprechenden Luftschicht kann z. B. durch auf die Kühlrohre aufgelegte Blechstreifen von entsprechender Dicke oder in ähnlicher Weise bewirkt werden. Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird die Bildung von" schwarzen Streifen" auf dem Walzgut unmöglich gemacht.
Es hängt von den jeweils gegebenen Umständen ab, ob die Kühlrohre mit einem langen oder mit zwei oder mehreren entsprechend kürzeren Aufsatzstücken versehen werden, die in Stossrichtung hintereinander angebracht sind. Werden zwei oder mehrere Aufsatzstücke auf einem Kühlrohr hintereinander angeordnet, so muss die Anbringung so erfolgen, dass die einzelnen Aufsatzstücke einander im Betrieb, also während der Bewegung des Wärmgutes auf den Gleitflächen, nicht berühren. Das heisst, sie müssen auf den Kühlrohren in solchen Abständen unverrückbar festsitzen, dass sie auch in durch Wärmeausdehnung und Wachsen vergrössertem Zustand sich nicht berühren, und im Bedarfsfall leicht abgehoben und ausgewechselt werden können.
Um dies zu erreichen, werden die dem Kühlrohr zugekehrten Innenseiten der Reiter mit Ausnehmungen versehen, die leistenartigen Vorsprüngen entsprechen, die an dem Kühlrohr angeschweisst sind. Diese Leisten bestehen aus hitzebeständigem Material. Die Reiter sind so auf die Kühlrohre aufgesetzt, dass die Leisten an den Kühlrohren und die Ausnehmungen in den Wänden der Reiter sich mit dem erforderlichen Spiel wie Patrize und Matrize ineinanderfügen. Man kann jedem Reiter ein eigenes Leistenpaar zuordnen oder auch zwei Reiter auf ein Leistenpaar aufsetzen, wie dies in dem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
In jedem Falle muss darauf geachtet werden, dass die Abstände der Leistenpaare voneinander sowie die Länge der Aufsatzstücke in Stossrichtung, so aufeinander abgestimmt werden, dass sich die Reiter unter den Betriebsbedingungen nicht berühren. Bei dieser Anordnung wird die beim Bewegen des Wärmgutes durch den Ofen erzeugte Schubkraft von jedem einzelnen Aufsatzstück anteilig und in gleicher Grösse über die Leisten auf die Kühlrohre übertragen. Das Kühlrohr wird auf diese Weise sehr gleichmässig belastet und erhält hiedurch eine hohe Lebensdauer. Die Aufsatzstücke verschJeissen langsam und regelmässig und können im Bedarfsfalle ohne Schwierigkeit in kürzester Zeit ersetzt werden.
Um die von den Reitern nicht bedeckte Unterseite des Kühlrohres gegen die Ofenwärme zu isolieren, werden an der Unterseite des Kühlrohre quer zur Stossrichtung des Ofens vorzugsweise T-förmige Halteeisen in Abständen angeschweisst, an denen keramische Isolierkörper befestigt werden.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass gemäss der Erfindung ausgebildete Stossöfen eine vorzügliche Wärmeausnutzung aufweisen und bei hoher Betriebssicherheit eine einwandfreie, gleichmässige Durchwärmung von Walzgut auch grösster Dimensionen ermöglichen ; den neuzeitlichen hohen Qualitätsansprüchen wird somit bestens entsprochen. Die Öfen zeigen im Dauerbetrieb lange Ofenreisen und geringen Verbrauch an feuerfestem Material und sonstigen Ersatzteilen. Die Forderung nach Wirtschaftlichkeit ist in einer bei Stossöfen bisher nicht erreichten Weise erfüllt.
Nachstehend wird die Erfindung an lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden, schematischen Zeichnungen erläutert ; es zeigen : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Mitte eines erfindungsgemässen Stossofens, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch
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zw.Fig. 5.
Der in den Figuren dargestellte Stossofen besitzt ein Ofenfundament 1, welches mit Unterfeuerungskammern 2 versehen ist, in denen sich Axialunterbrenner 9 befinden. Die Axialoberbrenner, die in an sich bekannter Weise vorgesehen sind, sind mit 20 bezeichnet worden. In der Stirnwand befinden sich die
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den Unterfeuerungskammern 2 ist ungekühlt und metallisch ausgeführt. Im Bereich der Unterfeuerungskammer 2 ist die Gleitbahn 10a wassergekühlt, wobei im einzelnen die folgende Konstruktion verwirklicht ist.
Parallel zur Ofenachse sind nebeneinander vier wassergekühlte, nahtlose, rechteckig verformte Rohre 3 als Gleitbalken angeordnet, die die Unterfeuerungskammer 2 überbrücken. Sie werden von einem wassergekühlten, mit Wärmeisolierung 4 versehenen Querträgerrohr 5 getragen. Das in den Ofenwänden verankerte, links und rechts aus dem Stossofen herausragende Querträgerrohr 5 ruht auf einem wassergekühlten Pfeiler 6, der mit einer Wärmeisolierung 4 versehen ist. Der Pfeiler 6 wird zweckmässigerweise in der Mitte der Unterfeuerungskammer 2 angeordnet. 7 stellt die Kühlwasserzuleitung für den Stützpfeiler 6 dar.
Das Kühlwasser gelangt aus dem Stützpfeiler 6 in das Querträgerrohr 5 und läuft durch die an das Trägerrohr 5 anschliessenden Abflussrohre 8 ab. 9 sind die Öffnungen der Axial-Unterbrenner.
Auf die wassergekühlten Rohre 3 sind die mit einem Steg 11 versehenen, dem Profil des Kühlrohre angepassten Aufsatzstücke (Reiter) 10 hintereinander abnehmbar aufgesetzt, die dort die Gleitbahn bilden. 12 sind leistenartige Voisprünge aus hitzebeständigem Material, die an dem Kühlrohr 3 angeschweisst sind. Beim Aufsetzen der Reiter 10a auf die Kühlrohre 3 werden die Leisten 12 in entsprechende Ausnehmungen an der dem Kühlrohr 3 zugekehrten Innenseite der Reiter 10a mit dem erforderlichen Spiel eingefügt und solcherart die Reiter in ihrer Lage zum Kühlrohr 3 fixiert.
Die Reiter 10a sind an den äusseren Seitenflächen mit auswechselbaren Platten 13 aus feuerfestem Material versehen. Diese Platten 13 sind im vorliegenden Falle in taschenförmige, an den Reitern angebrachte Einschnitte 14 eingesetzt. Sie können aber auch-bei andernausführungsformen-an den Aufsatz- stücken an Zapfen aufgehängt oder in sonst geeigneter Weise befestigt werden.
An der Unterseite des Kühlrohre 3 sind T-förmige Halteeisen 15 angeschweisst, an denen feuerfeste Isolierkörper 16 durch Einhängen bzw. Einschieben befestigt sind.
Der Steg 11 der Aufsatzstücke 10a ist mit Bohrungen 17 versehen ; beim Auswechseln der Reiter werden durch diese Öffnungen Stangen gesteckt und der Reiter angehoben. Das Entfernen schadhafter Reiter oder das Einsetzen neuer Reiter wird solcherart auf einfache Weise bewerkstelligt.
18 ist der in Stossrichtung abgeschrägte Teil der Gleitfläche auf dem Steg 11 des Reiters 10a.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stossofen für Blöcke, Brammen od. dgl. mit wassergekühlten Gleitbalken sowie mit zur Beheizung des Gutes von oben und unten dienenden Oberfeuerungskammem und Unterfeuerungskammem, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die Unterfeuerungskammern (2) von den wassergekühlten, wärmeisolierten Gleitbalken (3, 10a, 11) überbrückt. und in der Heizzone zwischen den Unterfeuerungskammern (2) nichtwassergekühlte, metallische Unterlagen angeordnet sind.