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Heizbalken für den Ausgleichsherd eines Stoßofens Ein großer Teil
aller Stoßöfen ist mit in vielen Fällen durch Wasser oder einem Wasser-Dampf-Gemisch
gekühlten Gleitschienen ausgerüstet, auf denen das Wärmgut transportiert wird. Dabei
verursachen insbesondere die gekühlten Gleitschienen an den Berührungsstellen mit
dem Wärmgut Untertemperaturstellen bzw. Kühlschatten, die auch auf einem nachgeschalteten
Ausgleichsherd nicht vollständig beseitigt werden können und beim Auswalzen des
Wärmgutes zu Dickenabweichungen führen.
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Um diese bei den heutigen Marktverhältnissen immer mehr ins Gewicht
fallenden nachteiligen Einwirkungen der Gleitschienen auf das Wärmgut zu verringern,
hat die einschlägige Industrie verschiedene Anstrengungen gemacht. Beispielsweise
wurden den Gleitschienen Reiter aus hitzebeständigem Stahl aufgesetzt und so eine
direkte Kühleinwirkung der Gleitschienen auf das Wärmgut verhindert. Derartige Maßnahmen
können jedoch bei Temperaturen über 1300° C nicht mehr befriedigen und sind außerdem
recht kostspielig.
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Ferner ist es bekannt, den Ausgleichsherd zusätzlich von unten zu
beheizen, um den an der Unterseite des Wärmgutes beim Rutschen auf den Gleitschienen
entstandenen Wärmschatten entgegenzuwirken. Hierzu wurde bei der Ausführung nach
der USA.-Patentschrift 3 081073 die Ausgleichsherdfläche in Fortsetzung der Gleitschienen
mit nach oben offenen, von Heizgasen durchzogenen Kanälen versehen. Hierbei besteht
die Gefahr, daß die Kanäle verschlacken und durch die stoßartigen Belastungen an
den Rändern ausbrechen. Zudem füllen sich die Kanäle mit Zunder, der immer wieder
entfernt werden muß, um ein ungehindertes Strömen der Heizgase zu ermöglichen.
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Versuche, die Kanäle mit durch Platten aus feuerfestem Material oder
hitzebeständigem Stahlguß abzudecken, brachten nicht den gewünschten Erfolg. So
mußte das einem enormen Verschleiß ausgesetzte feuerfeste Material verhältnismäßig
dick gewählt werden, worunter wiederum der Wärmeübergang von den Heizkanälen zum
Wärmgut litt. Ähnlich verhielt es sich mit hitzebeständigen Stahlgußplatten, die
sich bei einer eine günstige Wärmeübertragung ermöglichenden Dicke wellenartig verformten
und dann durch das wandernde Wärmgut aus ihrer Lage gerissen wurden, was mitunter
zur völligen Zerstörung der Herdfläche führte.
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Aus der französischen Patentschrift 1314 954 ist ein Heizbalken bekannt,
der vollen Querschnitt hat und durch elektrischen Strom direkt beheizt wird, d.
h. den elektrischen Widerstand bildet. Derartige Balken sind sehr materialaufwendig,
da sie, um den hohen mechanischen Belastungen widerstehen zu können, einen verhältnismäßig
großen Querschnitt haben müssen. Das wiederum bringt einen hohen Verbrauch an Strom
mit sich, der vor allem mit Rücksicht auf die nur niedrige zulässige Spannung relativ
schwer heranzuführen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Heizbalken mit verhältnismäßig geringem
Aufwand hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit und ihrer Lebensdauer sowie ihres
Energieverbrauches zu verbessern. Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung
im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Heizbalken aus hoch hitzebeständigem, abriebfesten
Material von guter Wärmeleitfähigkeit bestehen und hohl ausgebildet sind, wobei
die Kontaktwand zum Wärmgut dünn gehalten und nur etwa 27 mm stark ist.
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Derartige vom Hohlraum aus beheizte Balken haben ein in sich geschlossenes
Profil, so daß sie auch bei verhältnismäßig dünner, einen guten Wärmeübergang ermöglichender
Wandungsstärke noch schwersten mechanischen Beanspruchungen durch das gleitende
Wärmgut standhalten können. Beispielsweise erzielt man bei einer der mechanischen
Beanspruchung im Temperaturübergangsbereich gerechtwerdenden Heizbalkenwandstärke
von etwa 27 mm eine Aufheizung der Kühlschatten bzw. des Kühlstreifens der aneinander
gereihten Wärmgutstücke von etwa 100 bis 150° C, was für die Praxis einen erheblichen
Fortschritt bedeutet, da eine maximale Aufwärmeleistung bei größtmöglicher Lebensdauer
der Heizbalken und Festigkeit des Ausgleichsherdes erzielt wird.
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Zweckmäßig werden die Heizbalken durch an den Hohlraum angeschlossene
temperaturabhängig regelbare Brenner auf die ganze Länge gleichmäßig beheizt
und
die Abgase in den Aufheizraum des Ofens geleitet. Dadurch läßt sich einmal in jedem
Längenbereich der Heizbalken eine gleiche Wärmeübertragung auf das Wärmgut und somit
eine bestmögliche Ausnutzung der Heizbalkenkapazität erreichen, zum anderen können
die noch verhältnismäßig hoch temperierten Heizbalkenabgase auf einfache Weise zur
Beheizung des dem Ausgleichsherd vorgeschalteten Ofenteils beitragen. Die Beheizung
der Heizbalken kann aber auch durch einen unterstöchiometrisch, betriebenen Brenner
und durch über die Heizbalkenlänge verteilt angeordnete Luftdüsen zum Zuführen von
Verbrennungsluft für die unverbrannten Brennergase erfolgen. Des weiteren ist es
möglich, mehrere über die Heizbalkenlänge verteilt angeordnete Brenner oder Brennstellen
vorzusehen.
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Vorteilhaft wird man die Heizbalken aus mehreren Einzelteilen zusammensetzen,
um ihre Handhabung und ihre Herstellung zu erleichtern, ferner um etwa schadhaft
gewordene Stellen örtlich auswechseln zu können. Die Unterteilung der Heizbalken
läßt sich sowohl in Querschnittsrichtung als auch in Höhenrichtung des Profils durch
einen längs des Balkens verlaufenden Schnitt vornehmen, wobei an den Stoßflächen
falzartige oder ähnliche Verbindungen zum Zusammenstecken der Einzelteile vorgesehen
sind. Hierbei kann man die Kontaktwand der Heizbalken aus besonders hochwertigem
Werkstoff herstellen und gegenüber den anderen Wänden dünner ausbilden. Außerdem
können Versteifungsrippen an den Innenseiten der Heizbalken vorgesehen sein, um
deren Stabilität zu erhöhen.
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Im allgemeinen wird man die Heizbalken in das feuerfeste Material
des Ausgleichsherdes einbetten, man hat aber auch die Möglichkeit, die tragende
Fläche des Ausgleichsherdes durch Aneinanderfügen einer entsprechenden Anzahl von
Heizbalken zu bilden, falls die Voraussetzungen dafür vorhanden sind.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der nachstehenden Beschreibung
und der Zeichnung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen mit Heizbalken ausgerüsteten
Ausgleichsherd; F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf einen Herd gemäß Fig.1; F i g.
3 zeigt einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch einen Heizbalken im größeren
Maßstab; F i g. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie A-B der F i g. 3, während
F i g. 5 eine Verbindungsstelle im Heizbalken wiedergibt.
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In F i g. 1 und 2 bedeutet 1 den Ausgleichsherd, der die Fortsetzung
des mit gekühlten Gleitschienen 2 ausgerüsteten, der Einfachheit halber nicht weiter
dargestellten Stoßofenteils 3 bildet und der bei 4 endet. In die tragende Fläche
5 des Ausgleichsherdes 1 sind in Verlängerung der Gleitschienen 2 Heizbalken 6 eingelassen,
von denen in F i g. 2, ebenfalls der einfacheren Darstellung wegen, ein einziger
gezeigt ist. Die aus hitzebeständigem Stahlguß hergestellten hohlen Heizbalken 6
haben ein rechteckiges Querschnittsprofil und sind an ihrem am Abgabeende des Herdes
1 gelegenen Ende stirnseitig geschlossen, während das andere Ende die Gleitschienen
gabelförmig umfaßt, wobei die Stirnseiten der die Gabel bildenden Schenkel 7 und
8 Öffnungen 9 freilassen, die durch eine nasenartige Verlängerung 10 der oberen
Heizbalkenwand abgedeckt sind. An ihrer Unterseite weisen die Heizbalken 6 im Bereich
des geschlossenen Endes und im mittleren Bereich Durchbrüche 11 und 12 auf zum Anschließen
von Heizeinrichtungen 13 und 14, deren Heizgase die Heizbalken 6 erhitzen und dann
durch die stirnseitigen Öffnungen 9 der gabelförmigen Enden abziehen.
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Wie besonders die F i g. 3 bis 5 erkennen lassen, sind die Heizbalken
6 in mehrere Einzelteile unterteilt, und zwar durch eine parallel zur oberen und
unteren Heizbalkenseite in Längsrichtung verlaufende Trennebene 15 und durch abwechselnd
auftretende Querschnittstrennebenen 16 und 17, von denen die Ebenen 16 durch beide
durch die Längstrennung entstandenen Heizbalkenhälften 18 und 19 führen, wogegen
die Ebenen 17 lediglich die obere Heizbalkenhälfte 18 trennen.
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Die oberen und unteren Balkenhälften 18 und 19 sind unter Verwendung
von Falzverbindungen zusammengeführt (F i g. 4), wobei beiderseits der Querschnittstrennebenen
16 und 17 die nach unten vorspringende Falzstufe 20 der oberen Balkenhälfte
18
von einer Ausnehmung 21 durchbrochen ist, in die ein entsprechend ausgebildeter,
seitlich an der vorstehenden Falzstufe 2 der unteren Heizbalkenhälfte 19 vorgesehener
Nocken 23 hineingreift, so daß eine Verriegelung erreicht wird, die ein Verschieben
der beiden Heizbalkenhälften 18 und 19 in Längsrichtung untereinander verhindert.
Eine weitere Steckverbindung ist an den durchgehenden Querschnittstrennebenen 16
vorhanden, wo die einzelnen Teile der unteren Balkenhälften 19 mittels Schwalbenschwanzkupplungen
24 verbunden sind, wie besonders F i g. 5 zeigt. Ferner weisen die oberen
Flächen der oberen Heizbalkenhälften 18 an den Querschnittstrennebenen 16 und 17
zur Trennfuge geneigte Abschrägungen 25 und 26 auf, die ein hakenfreies Gleiten
des Wärmgutes ermöglichen. Schließlich sind abwechselnd innenseitig an den oberen
und unteren Heizbalkenhälften 18 und 19 Querrippen 27 und 28 vorgesehen, die die
Heizbalken gegen thermische und mechanische Beanspruchungen widerstandsfähiger machen.