CS221976B2

CS221976B2 - Water cooled slipper

Info

Publication number: CS221976B2
Application number: CS805997A
Authority: CS
Inventors: Frank Campbell
Original assignee: Frank Campbell
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-03
Publication date: 1983-04-29
Also published as: WO1981000759A1; ES494930A0; EP0025357B1; ES8106019A1; KR840001329B1; MX152752A; CA1141154A; ATE21761T1; ZA805643B; DE3071722D1; US4253826A; IN154134B; EP0025357A1; NZ194897A

Description

Vynález se týká skluznice chlazené vodou k podpíráni kovového předvalku v horkám provozu.

V ocelárnách a příbuzných odvětvích metalurgického prů^ylu se obvykle vyrábí základní kovový předvalek, nazývaný blok, sochor nebo ploska, který se pak zpracovává na jinou formu nebo tvar dřív, než opuutí ocelárnu. Aby bylo možno předvalek zpracovat, bývá obvykle nezbytné jej · zahřát, aby byl behem zpracování tvárněeší. Typická oWřívací pec, sloužící k tomuto účelu, je opatřena složitou soustavou svislých a vodorovných vodou chlazených trubek, které a:í další soustavu vodorovných kruhových, vodou chlazených skluznic, které mají na horní strane kovovou skluznou plochu odolnou proti opotřebení. Po techto skluzných plochách kloužou v případe strkací ohřívací pece předvalky během ohřívání.

Při provozu ohřívací pece má pohyb předvalků po skluznicích za .následek · vzin.k<namáhání a ohybových sil, které působí přímo na skluznice. Tyto síly spolu s vysokou teplotou · okolí často vyvolávaaí zlomení nebo vážné poškození čássí soustavy skluznic uvntř pece, takže ohřívací pec se musí odssaait za účelem opravy.

Skluznice, která béžne sestává z vodou chlazené trubky kruhového průřezu, z izolačního plášté ze žárovzdorného maaeeiálu kolem trubky a z pásu nebo skluzné plochy z kovu odolného proH opotřebení, který je připojen na horní strane trubky, musí současně tvořt dostatečné ^pevnou ^podpěru ^pro vsouvané ^předval^ky, musí mít tostatečínou odolnost ^proti kmittoí a momedovým silám, musí umooňovat dostatečný průtok chladicí vody, aby soustava skluznic měla dost nízkou pracovní teplotu, a musí zachycovat žárovzdn^nou hmotu kolem skluznice, s výjimkou vlastní skluzné plochy, za účelem snížení tepelných ztrát z vnntřku pece do skluznnce.

V průmyslu se obecná používá skluznic·sestávajících z vodou chlazených trubek kruhového průřezu, z kovové skluzné plochy, která je přivařena nebo jnnak připevnena na horní části kruhové trubky, a z předbežne vypáleného keramického · žárlizdlrného meateiálu, který obklopuje nejvžtší část pláštš vodou chlazené trubky. Až dosud se v prů^rslu prováděly neúspešné pokusy k upevnení težkého, předbežne vypáleného keramického šamotu kolem kruhové trubky tím, že se k trubce přivařovaly kovové čepy, které vyčnnvaaí vén z trubky do o^j^p^ovd^s^ajících der v žárovzdorném maatriálu. Navařování čepů k trubce je obtížné a drahé, vyžaduje velké mnnožsví pracovního času a nanášení žárlizdlrnéhl maateiálu na povrch trubky je rovněž velmi zdlouhavé. Horká struska, která spadává z předvalku nebo se z něj oškrabává při jeho klouzání po skluznicích, · se obvykle shromažďuje na horní strane vodou chlazené trubky.

V důsledku toho vniká struska do švů meei žárovzdorným maaeriálem a trubkou a způsobuje za krátkou dobu, že šamot spadává z trubky. Mimo to vibrace vyvolávané pohybem kovových předvalků po skluznicích se přenášš^ do celé soustavy skluznic a mmai za následek, že křehká keramická žárlizdlrná keramická h^c^lta nebo předem vypálený šamot dostává trhliry, a/nebo se kovové čepy odtrhnou od trubky·. Důsledkem toho je v každém případe, že vodou chlazená skluznice rychle ztratí tepelnou izolaci a stává se zdrojem nesmírných energetických ztrát v peci.

^použ^žtím žánvztornýto cement^ů к vyztutoní a ochran^{e š}vů neto s^tyků mezi sekcemi*Žárovzdorného plášte nebo mezi žárovzdornou hmotou a vodou chlazenou trubkou se·ukázalo jako nedostatečné, ponevadž za krátkou dobu způsobí vibrace, · že křehký cement popraská a odpadne od skluznice.

V praxi byly zkoušeny a používány nejrůznější tvary vodou chlazených skluznic, například eliptický, trojúhelníkový, kapkový tvar a podobne. Všech techto tvarů se řoužžval.l pouze za účelem snížení tzv, stnnového jevu. Stínový jev je úkaz projev^ící se v metalurgických ohřívacích pecích a vyvolávaný temi částmi kovových předvalků, které se dotýkaaí chladnější kovové skluznice, zejména kovové skluzné plochy. Kovová skluzná plocha odebírá neúměrne velké m^n^žs\^:í tepla z plochy kovového předvalku a vede toto teplo do ch.adicí vody, která proudí jejím vnitkkem. Různé druhy vodou chlazených trubek, které byly až dosud používány v soustavě skluznic, však nijak nerozřešily základní existující problém, spočívající ve zvětšení odolnosti skluznice proti vibracím, momentům a silám, jež na ni působí během provozu ohřívací pece, a ve znemožnění vnikání strusky do mezer mezi skluznici a tepelně izolační plášt. Tím totiž dochází к rychlému odtržení žárovzdorného pláště od vodou chlazené trubky, takže neúnosně velké množství tepla se přenáší do chladicí vody a je nenávratně ztraceno pro ohřev materiálu.

Vynález odstraňuje tyto nedostatky a jeho podstata spočívá v tom, že skluznice sestává ze základny a dvou sbíhavých bočních stěn, které vyčnívají nahoru ze základny a jsou na horních okrajích spojeny vrcholovou stěnou do tvaru lichoběžníka, základna, boční stěny a vrcholová stěna omezují kanál pro průtok chladicí vody a z horních částí obou bočních stěn a z vrcholové stěny vyčnívají směrem ven ramena, přičemž skluznice je opatřena ústrojím pro podepření kovového předvalku a má průřezový modul odpovídající alespoň 172,9 % průřezového modulu ekvivalentní skluznice kruhového průřezu. Účelně jsou boční stěny připevněny jako nedílný celek к základně. Horní okraje bočních stěn mohou být spojeny v jeden kus s vrcholovou stěnou. Obě ramena mohou být připevněna jako jeden kus к vrcholové stěně а к horním částem obou bočních stěn. Z výrobního hlediska je nejvýhodnější, když jsou ve skluznici podle vynálezu obě boční stěny připevněny jako jeden kus к základně, horní okraje bočních stěn jsou připevněny jako jeden kus к vrcholové stěně a obě ramena jsou připevněna jako jeden kus к vrcholové stěně а к horním částem bočních stěn. V tom případě lze celé těleso skluznice vyrábět vytlačováním jako jeden kus. Ústrojí к podepření kovového předvalku může být tvořeno přímo vrcholovou stěnou skluznice nebo skluznou plochou, která je připevněna к vrcholové stěně a vyčnívá z ní směrem nahoru. Skluzná plocha z materiálu odolného proti opotřebení může být rovněž vyrobena vytlačením s ostatními částmi trubky, takže s nimi tvoří jeden kus; tím se. snižuje nebezpečí deformace skluznice, které nestává velmi Často při ochlazování svařované skluznice.

Protože průřez vnitřního kanálu skluznice je téměř stejný jako průřez vnitřního kanálu dosavadních trubek kruhového průřezu, je možno skluznici podle vynálezu připojit bez obtíží do chladicí soustavy existujících skluznic. Horní okraje žárovzdorného materiálu tvořícího plášt skluznice mohou dosahovat až к ramenům vrcholové stěny a těsně se jich dotýkat. Vyčnívající ramena tedy odstraňují škodlivý účinek předvalků na žárovzdorný materiál pláště, ké kterému dochází tehdy, když část předvalku sklouzne ze skluzné plochy na ostatní plochu skluznice. Mimo to struska a okuje, které se obvykle shromažďují kolem skluzné plochy a na horní straně vrcholové stěny trubky, nedopadají přímo na šev mezi žárovzdornou hmotou a ramenem, čímž se značně sníží nebezpečí vniknutí strusky do švu. V důsledku toho se podstatně zvýší životnost žárovzdorného materiálu měřená dobou, po kterou žárovzdorný materiál zůstává zachycen na chlazené trubce.

Skluznice podle vynálezu má téměř dvojnásobnou hodnotu průřezového modulu než srovnatelná trubka kruhového průřezu, takže к podepření předvalku při jeho průchodu pecí stačí mnohem menší počet opěrných trubek s profilem podle vynálezu než v obvyklých pecích s trubkami kruhového průřezu. Lichoběžníkový profil umožňuje upevnění žárovzdorného pláště na skluznici bez kovových čepů a jiných dosud nezbytných upevňovacích elementů. Ramena skluznice chrání izolační materiál a brání vnikání strusky mezi skluznici a plášt, čímž se podstatně prodlouží životnost žárovzdorného materiálu. Průtok chladicí vody kanálem skluznice je prakticky stejný jako u válcové skluznice, takže existující pece lze bez rekonstrukce vybavit skluznicemi podle vynálezu.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkresy, kde značí obr. 1 příčný řez běžnou skluznici kruhového průřezu, к níž je na horní části přivařena skluzná plocha, obr. 2 příčný řez běžnou skluznici kruhového průřezu s tepelně izolačním pláštěm, který částečně obklopuje trubku, se žárovzdorným cementem, umístěným na obou koncích žárovzdorného pláště, přičemž na horní straně skluzné plochy spočívá dolní plocha předvalku a na horní ploše žárovzdorného cementu je z obou stran skluzné plochy vrstva strusky, obr. 3 příčný řez skluznicí podle vynálezu, opatřenou ven vyčnívajícími rameny, a obr. 4 příčný řez dalším prove221976 děním vynálezu, kde vrcholová stěna přímo nese kovový předválek, přičemž ramena a základna trubky mají zaoblená okraje.

Na obr. Ί je znázorněna běžná skluznice sesSávaaící z kruhová trubky 2, která má uvvitř kanál £, a z kovové skluzná plochy 6, která je připevněna ke kruhové trubce 2 svarem g. Kanálem £ proudí chladicí kapaaina, obvykle clh-adicí voda, aby se teplota skluznice udržela v pracovním rozmezí a aby nedocházelo ke zlomení ani odprýskávání maateiálu.

Podle obr. 2 je skluznice s výjimkou skluzné plochy 6 tepelně izolována' žárovzdornou hmotou .12, aby se srážll přestup tepla z pece přes maaeeiál trubky do chladicí vody, která pak vytéká ven z oblasti'pece a způsobuje tedy nevratná tepelné ztráty. Žárovzdorná hmota 12 může být ' připevněna ke skluznlci nappíklad kovovými čepy 14» které jsou přivařeny ke kruhové trubce 2 a.uchyceny v -dírách 16 žárovzdorné hmoty 12. Kovové čepy 14 a díry .16 jsou s výhodou umístěny po obou stranách kruhové trubky 2 a žárovzdorné hmoty 12 v dostatečně malých vzdálenostech po délce trubky £, aby zajištovaly spolehlivé uchycení žárovzdorné hmoty 12 - na · skluzn^i.

Podle obr. 2 je kovový předvalek £0, nappíklad blok, sochor nebo ploska, podepřen skluznou plochou 6, během svého . pohybu po skluznnci v podélném směru. Určité množsví etrusky 20 z kovového předválku 10 se ukládá na skluznici a tvoří nános, který proniká do švu 21 mezi kruhovou trubkou·£ a žároazdlrnou hmotou £2. Vnikání strusky 20 do švu 21 urychluje degradaci žárovzdorné hmoty £2, která se odděěuje a odpadavá od skluznice. V . krátké době může tedy struska 20 svým škodlivým působením vyvolat odloupnuuí izolačního pláště ze žárovzdorné hmoty 12 od skluznice, čímž se značně zvýší tepelné ztráty přes skluznnci, odprýskávání skluznice· a případné poškození nebo zlomení skluznice.

Na skluznici a na horní · okraje žárovzdorné hmooy 12 je obvykle nanesen křehký žáruvzdorný cement 18. aby . se zabránnio vnikání . strusky 20. . do švu . 21. Pohyb kovového . předvalku £0 po skluzné ploše 6 vyvolává vibrace a průhyb celé skluznice. Kmity a průhyby maaí za následek, že křehký žárovzdorný cement 18 praská a odpadává z původní polohy na skluznici Mimo to se může stát, že kovový předvalek sklouzne ze skluzné plochy 6 a přijde do přímého styku se žár^z^^^ cementem 18; tím se žárovzdorný cement 18 oddděí od skluznice a odkryje šev 2£. do kterého pak může vnikat struska 20. V důsledku toho je žádoucí, aby celá skluznice měla velkou pevnost v ohybu a aby byla opatřena prostředky k ochraně žárovzdorné hmoty 12 proU přímému styku s kovovým předvalkem 10 a proti škodovému působení strusky 20.

Všem těmto požadavkům vyhovuje skluznice podle vynálezu, znázorněná na obr. 3 a 4. Skluznice podle obr. 3 má komolý ichhoběžníkový tvar a sestává ze základny 24, z jejíchž otoajů vyšrávají nahoru dvě boční stěny £6. 28, které se k sobě ·přibližují. Horní okraje obou bočních’ stěn 26. 28 jsou spojeny vrcholovou stěnou 30. Základna ££, boční stěny 25. 28 a vrcholová stěna 30 omeeuuí kanál £6, který slouží k vedení clhadicí kappainy. Průřez kanálu 36 není s výhodou nijak odlišný od průřezu kanálu £ běžné kruhové trubky £, aby existuuící o^ívací pece mohly být vybaveny sklužnncí podle vynálezu s minimálními změnami chladicí soustavy.

Jak Okazuje obr.·3 a 4, ayδnivají z horní strany obou bočních stěn 26. 28 ramena 32. 34. Ramena £2, 34 ayčnivají rovněž z přiléhajících koncových oblastí vrcholové stěny £0 a tvoří tedy jejž prodloužení, jak ukazuje obr. 3 a 4. Na vnější straně základny 24 a obou sbíhavých stěn .26. 28 může být nanesena ^znázorněná izolační žárovzdorná h^ta. Žárovzdorná hmota se s výhodou dotýká přiléhajících okrajů ramen 32. 34*

Ramena ££, 34 tvoří podstatně dtkotnjeSší ochranu pro tepelnou.izolaci v tom simylu, že kovový předvalek nemůže sklouznout ze skluzné plochy 38 na zbývající plochu skluznice. Je tedy · menší pravděpodobnnot, že žárovzdorný izolační plášt bude rozdrcen a odtržen od skluznice pohybem kovového předvalku.

Řemene 32, 34 dále tvoří účinnou ochranu proti škodlivému vlivu strusky shromažáující se na skluznici. Vrcholová stěna 30 a ramena 32, 34 zachyccuí strusku, která dopadá na skluznici. Poněvadž ramena 32, 34 vyčnivaj přes boční, stěny 26, 28, nejsou švy 38, 40 mezi rameny J2, 34 a neznázorněrým izolačním pláštěm ve svislé rovině, takže je menší nebezpečí, že do nich struska vnikne. Poněvadž v důsledku pouuití ramen 32, 34 nemusí mít skluznice vrstvu křehkého žárovzdorného cementu, nedojde k obnažení švů 38, 40 odpadnutím tohoto cementu a zvýšeným účinkem strusky po obnažení švů.

Na obr. 4 je znázorněn další tvar skluznice podle vynálezu. Provedení podle obr. 4 lze nazvat konstrukčním dílem, ín^l^i pouuíto vně horkého prostředí a nernusí-li kanálem 36 protékat chladicí voda. Výhody spooivající ve fyzikální pevnoosi jsou v provedení podle obr. 4 nezměněné.

Když Je trubka podle obr. 4 pouuita jako skluznice, slouží přímo její vrcholová stěna 30 k podpprání kovového předvalku. Vrcholová stěna JO může být rovná nebo může být poněkud konvexní, aby se snižíl, stínový účinék na kovový předvalek. Jak jasně ukazuje obr. 4, mohou být ramena 32» 34, oba konce základny 24 a vnitřní rohy kanálu 36 zaoblené místo provedení podle obr. 3, kde jsou všechny rohy ostré. V důsledku toho lze trubku podle obr. 4 snadno vyrobit vytlačováním jako jednodílnou skluznici, kde ramena 32. 34 tvoří jeden kus s horními konci bočních stěn 26, 28 a s postranními konci vrcholové stěny JO, a boční stěny 26, 28 jsou spojeny v jeden kus s podélnými okraai základny 24. Pro odborníka je zřejmé, že skluznice, například ve tvaru znázorněném na obr. 3, nebo v jakémsi jiném tvaru, může být rovněž vyrobena vytlačováním jako jeden kus podobně jako konstrukční díl na obr. 4.

V důsledku nové geomeerie podle vynálezu je ohyb skluznice a/nebo konstrukčního dílu podle obr. 3 i 4 značně menší než ohyb známých skluznic kruhového průřezu. Př srovnání se standardní čtyřpalcovou trubkou kruhového průřezu o průměru 10,16 cm a ícchoběžníkové skluznice srovnatelných rozměrů podle obr. 4 byly vypočteny tyto hodnoty: ,

Srovnání lichoběžníkové skluznice s trubkou 0 10,16 cm a

	Lichoběžníková skluznice (a)	Kruhová trubka.(b)	N% = --- * 100 b
plocha průřezu kanálu	^48,387 cm²	50^,342 crn²	96,1
plocha kovu	75^,200 ^crn²	52,264 ^cm²	143,9
h^oonost bez vody	58,907 kg/m	40,930 kg/m	143,7
hmoonost s vodou	63,727 kg/m	46,014 kg/m	138,5
těžiště	x = 0	x = 0	x = 0
	y = 5,918 cm	y = 5,715 cm	y = 103,6
moment setrvačnosti	1 138^5 cm⁴	636^,0° cm⁴	179,1
průřezový modul	192,44^χ10“° ^m3	111^,32x10^-0 ш³	172,9
puluu(ěě' setrvačnosti	3,89 cm	3,49 cm	111,50
max. ohybový moment	86,406 Nm	46,061 Nm	172,9
pevnost v tlaku - poměr
v % vůči kruhové trubce			172,9

Vypočtený u^iíi^UUi^zí ohybový шош€^ a pevnost v tlaku .shora uvedeného příkladu byly zíištёnc pro trubku podle obr. 4 délky 30,48 cm, která byla zatížena maximálním napětím 421 MPa.

Výsledky zkoušky jasně ukaazuj, že ve srovnání s běžnou čtyřpalcovou trubkou má srovnatelná licUoiěiníkuvU skluznice podle obr. 4 pevnost rovnou přibližně 172,9 % pevnoosi běžné trubky kruhového průřezu.

Je tedy zřejmě, že popsaný a znázorněný vynález plně vyhovuje všem uvedeným požadavkům. Geometrie lichoběžníkové trubky s rameny vyčnívajícími na ·obě strany vytváří pevnější a stabilnější skluz nic i pro použití.v meOnlurgických ohřívacích pecích. G^on^mejtie podle vynálezu rovněž dává konstrukční nosník s vysokou pevnnssí, použitelný t mimo horké provoz;/. Zvýšená pevnost a statbtita zmenšuje ohyb skluznice, takže skluznice je pevnněS:í a nedochází k průhybu přenášejícímu se na izolační · žárovzdorný plášť. Ven ramena zmeenšuf · nebezpečí přímého styku kovového předvalku s · . izolačním plášěěm obklopujícím skluz^ci. Ven vyčnivajíií ramena dále sužují na rninmmim pravděpodobnost vniku strusky do švu meoi skluznicí a izolačním pláštěm, který ji obklopuje. Vynález tedy přináší nejen pevnněší a stadln^d op$ru ^pro kovově předvalty, zajtetojo ⁱ detoí do^bu dvota izolačního pteště během provozu pece, snižuje doby odstavení pece a zmenšuje·oneogetické ztráty.

Claims

. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Skluznice cdazená vodou k podpprání kovového předvalku v horkém provozu, vyznačená tím, že sestává ze základny (24) a dvou sbíhavých bočních stěn (26, 28), které ^СпП^^! •nahoru ze základny (24) a jsou na horních okrajích spojeny vrcholovou stěnou (30) do tvaru Ι^ΐΗ^^ί^, základna (24), boční stěny (26, 28) a vrcholová stěna (30) ODmo^í kanál (36) pro průtok clh-adicí vody a z horních č^s^t^zí obou · bočních stěn (26, 28) a z vrcholové stěny (30) vyδnivají směrem von ramena (32, 34), přčOemž skluznice jo opatřena ústrojím pro podepření kovového předvalku p · aá průřezový modd oddomíddaíd alespoň 172,9% násobku průřezového moddu ekvivalentní skluznice kruhového průřezu.
2. Skluznice podlo bodu 1, vyznačená tím, žo boči^zí stěny (26, 28) jsou připevněny jako noddlný celek k základně (24).
3. SldLuznico podlo bodu 1, vyznačená tím, žo horní okraje bočních stěn (26, 28) jsou spojeny v jodon kus s vrcholovou stěnou (30).
4. Skluznice podle bodu 1 vyznačená tím, že obě ramena (32, 34) jsou připevněna jako jeden kus k vrcholové stěně (30) a k horním částem obou bočních stěn (26, 28).
5. Skluznice podlo bodu 1, vyznačená tím, žo obě boční stěny (26, 28)· jsou připevněny jako joden kus k základně (24), horní okraje bočních stěn (26, 28) jsou připevněny jako jeden kus k vrcholové stěně (30) a obě ramena (32, 34) jsou připevněna jako jeden kus k vrcholové stěně (30) a k horním částem bočních stěn (26, 28).
6. Skluznice podlo bodu 1,·vyznačená tím, žo ústrojí k podepření kovového předvalku (10) jo tvořeno vrcholovou stěnou (30).
7. Skluznice podlo bodu 1, vyznačená tím, žo ústrojí k podepření kovového předvalku (10) jo tvořeno skluznou plochou (38), ktorá jo připevněna k vrcholové stěně (30) a vyčnívá z ní směrem na^(^o’u.