DE1758139A1 - Verfahren zum schrittweisen Transport von Waermgut durch einen Ofen und Ofen zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum schrittweisen Transport von Waermgut durch einen Ofen und Ofen zur Durchfuehrung des Verfahrens

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DE1758139A1 DE19681758139 DE1758139A DE1758139A1 DE 1758139 A1 DE1758139 A1 DE 1758139A1 DE 19681758139 DE19681758139 DE 19681758139 DE 1758139 A DE1758139 A DE 1758139A DE 1758139 A1 DE1758139 A1 DE 1758139A1
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Dr-Ing Ruediger Knaak
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Koppers Wistra Ofenbau GmbH
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Description

Eb θ en, den. 5. April 1968 N 4281/W Yo./Sch.
Koppers-Wietra-Ofenbau Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 4 Düsseldorf-Heerdt. Wleaenstrasae 134
Verfahren zum schrittweisen Transport von Wärmgut durch einen Ofen und Ofen zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schrittweisen Transport von Wärmgut von der Eingabeseite zur Ausgabeseite eines Ofens, in dem auch hohe und höchste Wärmguttemperaturen erreicht werden können, sowie einen Ofen zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Zeit werden vorwiegend Stoßöfen, Hubbalkenöfen, Tunnelöfen sowie Rollenherdöfen für diesen Zweck vorgesehen. Jeder dieser bekannten Ofentypen hat seine Vorteile, jedoch auch seine spezifischen Nachteile, die die Einsatzmöglichkeiten begrenzen.
Die Stoßöfen eignen sich zum Wärmen von Stahl für den Walzprozess, sind robust und können heute mit Gleitschienenaufsatzstüoken versehen werden, die unterkühlte Zonen im Wärmgut vermelden. Ihre Länge ist jedoch in Abhängigkeit von den Brammen- bzw. Knüppelabmesaungen begrenzt. Weiter ist es nicht möglich, den Ofen mit normalen Betriebsmitteln leerzufahren.
Die Hubbalkenöfen werden neuerdings auch mit Beheizung des Wärmgutes von unten her ausgeführt. Die Hubbalken bestehen dann aus wasaerge-
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kühlten Rohren, die auf ebenfalls wassergekühlten Stutsen, den sogenannten Stehern, befestigt sind. Der Hubbalkenofen kann in beliebiger Länge gebaut werden. Es bereitet vom Transport her keine Schwierigkeiten, beliebige Materialquerschnitte gleichseitig durch den Ofen zu transportieren, und der Ofen kann in beiden Richtungen leergefahren werden. Dem stehen folgende Nachteile gegenüber: Das Tragsysten für das Wärmgut, d.h. die ge-} kühlten Tragrohre und Steher, muß doppelt vorhanden sein, da das Wärmgut abwechselnd auf dem festen und dem beweglichen System ruht. Dadurch werden die KUhlwasserwärmeverluste sehr hoch. Bei der übergabe des Wärmgutes von einem System auf das andere werden die Tragsysteme durch den dabei auftretenden Stoß hart beansprucht und müssen daher besonders kräftig ausgeführt werden. Eine eventuelle keramische Isolation der wassergekühlten Rohre wird durch den Stoß so beansprucht, daß sie im Dauerbetrieb zum frühzeitigen Abfallen neigt. Will man unterkühlte Streifen an den Auflagestellen des Wärmgutes auf dem Tragsystem vermeiden, so muß man Aufsatzstttoke auf den Rohren vorsehen, die die Temperatur des Wärmgutes annehmen und aus hochhiteebeständigen Metallegierungen bestehen. Diese von der Temperatur schon höchst beanspruchten Teile werden ebenfalls von den Stößen hart beansprucht und müssen überdies ebenfalls jeweils in doppelter Anzahl vorhanden sein, so daß ein solcher Ofen sehr teuer wird. Innerhalb kurzer Zeit müssen große Massen beschleunigt und wieder abgebremst werden, so daß auch bei Verwendung eines sogenannten Oewiohtsausgleichssysteme erhebliche Kräfte und Energien aufgewendet werden müssen.
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Bei den Tunnelöfen, bei denen Wagen mit einem die Breite dee Ofens einnehmenden durchgehenden Herd durch den Ofen transportiert werden, muß Jeweils der Herdwagen miterwärmt werden, was entweder zu einem großen Energieverbrauch führt oder zusätzliche Einrichtungen für die Rekuperation der in den Wagen enthaltenen Wärme erforderlich macht. Außerdem ist der Platzbedarf für die Rückführung der Wagen von der Ausgabe- zur Eingabeseite des Ofens erheblich. Weiter müssen, wenn das Wärmgut M auch von unten befeuert werden soll, im großen Maße sogenannte Setzhilfemittel verwendet werden, die den Betrieb verteuern und die Arbeitsweise erschweren.
Sie Verwendung von Rollenherdöfen ist dadurch begrenzt, daß sie
nur bis zu einem bestimmten Temperaturbereich eingesetzt werden können. Auch sind die Herdrollen hinsichtlich einer einwandfreien
Wärmgutoberfläche problematisch, weil eich an ihrer Oberfläche
im Laufe des Betriebes Schlackenablagerungen bilden (Pickelbildung),
die sich auf der Wärmgutoberfläche abbilden. '
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren sum schrittweisen Transport des Wärmgutes und den dazugehörigen Ofen, wobei die Rachteile der vorgenannten Bauarten vermieden und ein einfacher Aufbau und wirtschaftlicher Betrieb erreicht werden. Bas Transportverfahren ist daduroh gekennzeichnet, daß das WHragut sunächst auf dam nicht hin- und herfahrbaren Teil der eich in Pörderrichtung erstreckenden zweigeteilten Balken aufliegt, die zweigeteilten Balken dann um
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ihre Längsachse geschwenkt bzw. gedreht werden und sich das Gut dadurch auf den in Förderrichtung hin- und herfahrbaren Teil der , Balken abwälzt, das Gut auf diesem Balkenteil in Pörderrichtung gefahren wird, der zweigeteilte Balken um seine Längsachse wieder zurückgeschwenkt bzw. zurückgedreht und das Out dadurch wieder auf den nicht verfahrbaren Teil des Balkens gewälzt wird, der verfahrbare Balkenteil dann unbelastet wieder in seine Ausgangsstellung zurückgefahren wird. Dieser Torgang wiederholt sich in bestimmten Zeitabständen.
Abbildung 1 veranschaulicht das Verfahren.
Sie zeigt eine erfindungsgemäfle Einrichtung in vereinfachtem, schematisiertem Aufbau la Querschnitt. Das Wärmgut 1 liegt auf den in diesem Beispiel kreissyllndrischen zweigeteilten Balken 2,3 auf, die ihrerseits auf der Abstützung 4 abrollen können. Zn der oberen Darstellung ruht das Wärmgut auf dem nicht hin- und herfahrbaren Teil 2. Nach Drehung der Balken entgegengesetzt zum Uhrseigersinn, liegt das Wärmgut in der unteren Darstellung auf dem hin- und herfahrbaren Teil 3 auf· Dieser kann nun In Pörderrichtung verfahren werden, worauf die Balken wieder la Uhrzeigersinn zurückgedreht werden, so daß sich wieder die in der oberen Abbildung dargestellte Lage ergibt. Der verfahrbare Teil 3 wird dann wieder la seine Ausgangsstellung zurückgezogen, worauf sich der Vorgang wiederholt.
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Ein Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens besitzt zweigeteilte sich in Förderrichtung erstreckende Balken, die um ihre Längsachse schwenkbar bzw. drehbar sind. Der eine sich über die gesamte Balkenlänge erstreckende Teil ist in Förderrichtung hin- und herfahrbar, während der andere Teil, der sich ebenfalls über die gesamte Ofenlänge erstreckt, nicht verfahrbar, sondern nur drehbar ist. Besonders geeignet 1st diese Bauart für Ufen, bei denen die Beheizung auch von unten her erfolgt, d.h. bei denen unterhalb des Drehbalkens ein beheizter Raum vorhanden ist. Der verfahrbare und der nichtverfahrbare !Teil des Drehbalkens können sich auf ihrer gesamten Länge über Gleit- oder Wälzlagerungen aufeinander abstützen, wie dies auch bei der Prinzipdarstellung nach Abbildung 1 der Fall ist. Die Balkenteile können aus flUssigkeltsgekühlten Hohlkörpern bestehen und zur Auflage des Gutes nioht gekühlte, unterteilt, vorzugsweise metallische Wärmgutauflagen tragen. Letztere können allseitig einen $teg umfassen, der ein Teil des flüssigkeitsgekühlten Hohlkörpers ist oder mit letzterem verschwelfit ist. Die Auflageteile für das Wärmgut und die beiden Balken können in weiterer Ausbildung der Erfindung mit einem geringen durchgehenden Abstand nebeneinander liegen, so daß zwischen ihnen ein Zwischenraum zum Durchfallen von Zunder entsteht. Schließlich kann der tragende Materialquerschnitt des nichtverfehrbaren Balkenteiles im wesentlichen unterhalb der Auflage für das Wärmgut liegen und der verfahrbare Teil durch Rollen auf einer Leiste geführt sein, die nur an einzelnen Stellen duroh Verbindungsstege mit dem nichtverfahrbaren Teil verbunden ist.
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Sie Schwenkung oder Drehung des Drehbalkens kann durch eine Lagerung um eine feste Drehachse erfolgen. Die Wärmgutauflagen können oben als Kreiszylinder ausgebildet aein, und die Drehachse des Drehbalkens kann mit dem Mittelpunkt deo Kreiszylinders zusammenfallen. Die Lagerung des Drehbalkens kann erfindungsgemäß auch auf 2 Rollen erfolgen» die innerhalb eines flüssigkeitsge-Jk kühlten Querbalkens gelagert sind und nach oben durch Aussparungen aus dem Querbalken heraustreten. Die Schwenkung oder Drehung kann aber auch durch Abwälzen des Drehbalkens auf den Abstützungen erfolgen, wie dies in Abbildung 1 gezeigt ist.
Abbildung 2 zeigt einen Drehbalken, dessen nichtverfahrbarer Teil 5 und hin- und herbewegbarer Teil 6 als flüseigkeitagektthlte Hohlkörper ausgeführt sind. Der verfahrbare Teil stützt eich auf seiner gesamten Länge über je 6 in einem gemeinsamen Käfig 7 ge-
führte Rollenvtuif einer Leiste 9 ab, die nur an einzelnen Stellen durch" Yerbindungostege 10 mit dem nichtverfahrbaren Teil verbunden ist. 11 bezeichnet die auf den beiden Balkenhälften aufgesetzten Wärmgutauflagen, die allseitig die Stege 12 umfassen, die mit den flüssigkeitsgekUhlten Hohlkörpern verschweißt sind. Das Blech 13 dient dazu, den Zunder abzuweisen, der durch den Spalt zwischen den beiden Balkenteilen fällt, die mit geringem Abstand nebeneinander liegen. Hit 14 ist die Isolation der beiden Balkenteile bezeichnet.
Abbildung 3 zeigt die gleiche Bauart in vereinfachter Darstellung und stärkerer Verkleinerung, wobei der Querschnitt diesmal durch
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dio Auflagerung deo Drehbalkens gelegt ist. Der flüssigkeitsgrkUhlte Querbalken 15 trag I den Drehbalken über zwei Rollen 16, die in Querbalken fest gelagert sind und von der Flüssigkeit mit gekühlt werden. Der r.ichtverfahrlmre Teil des Drehbai. <■· .; 17 bnaii~t an dieser Stelle einen Kreiszylinderabechnitt 1u zur Auflagerung, dessen Kittelpunkt 13 f^eichzeitiß Mittelpunkt der oben als Kreiszylinder ausgebildeten Wärmgutauflagen 20 (Reiter) * ist. HJt 21 ist die Iaolierung der verochiedenen Teil*5 bezeichnet.
Abbildung 4 zeigt den Drehbalken mit seiner Auflagerung auf dem Querbalken in der Draufsicht.
Die erfindungsgemäße Ausführung zeigt folgende Vorteile:
Gegenüber den Stoßofen i3t dir Möglichkeit des Leerfahrena dee Ofens günstig. Auch opielen die Materialabmessungen für den Transport keine Rolle» d.h. es können beliebig dünne Materialdicken hinter starken Brammen transportiert werden. Gegenüber den Hubbalkenofen ait'Unterbeheisung ist es von Vorteil, daß bei der erfindungsgeoäßen Konstruktion nicht zwei voneinander unabhängige Tragsysteme für das Wärmgut erforderlich sind. Die große kühlende Oberfläche des doppelt vorhandenen Tragsystems beim Hubbalkenofen erhöht dessen Wärmeverbrauch erheblich und behindert vor allem die Wärmestrahlung auf das Wärmgut vom unteren Beheizungsraum her.
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Je zahlreicher die kühleren Rohre im Unterofen sind, deoto stärker let die sogenannte Schattenbildung auf das Wämigut. Außerdem behindern die zahlreichen Rohre den Wärmeausgleich im Unterofen und im Falle einer Brennstoffbeheizung den ungehinderten Auebrand der Flamme und die gleichmäßige Verteilung der Rauchgase.
Beim erfiiidungsgemüßen Drehbalkenofen können eich die Balkenteile " aufeinander abstützen und benötigen daher zur Erzielung der notwendigen Festigkeit kaum mehr als ein einzelner Balken bei anderen Ofeney et einen. Die Balkenhälften des Drehbalkenofens liegen so dicht beieinander, daß zwischen ihnen keine Isolation erforderlich 1st und mithin auch dadurch die abschattende Fläche um die zweimalige Isolationsstärke vermindert wird. Die beiden Balkenhälften sind üurcj. die in einen gemeinsamen Kttfiß geführten 6 Rollenreihen gegeneinander auf der ganzen Länge sicher und mit geringem Roll- widerstand gegeneinander geführt, so daß auch eine evtl. Tendenz eines Balkenteiles zum Verwerfen nicht zu Schwierigkeiten führen kann. Durch den Spalt zwischen den Balkenteilen, dessen engste Stelle oben liegt, wird der Zunder abgeführt. Dadurch, daß der Drehpunkt» um den sich der Drehbalken dreht, auch der Mittelpunkt der kreiabogenföntigen Reiterbegrenzung ist, bleibt das Wärmgut während des gesamten Bewegungsvorganges in der gleichen geodätischen Höhe. Er braucht also nicht, wie beim Hubbalkenofen, bei jedem Bewegungsvorgang angehoben un<i abgesetzt zu werden, wozu bei den großen Gewlchten des in Valzverksöfen transportierten Wärmgutes erhebliche Kräfte und Energien erforderlich sind. Vorteilhaft 1st welter» dafl
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die Übergabe des Wärmgutes vom verfahrbaren auf den nicht verfahr-» baren Balkenteil beim Drehbalkenofen vollkommen stoßfrei erfolgt, was beim Hubbalkenofen nicht erreicht werden kann. Daher sind auch alle Tragantriebselemente keinen Stößen ausgesetzt» was für deren Dimenaionierung und ihre Lebensdauer von Bedeutung ist. Dies ist besonders für die Isolierung wichtig, die bei stoßartiger Beanspruchung zum Abfallen neigt.
Gegenüber dem Tunnelofen ist die erfindungsgemäße Bauart dadurch im Torteil, daß beim Transport des Wärmgutes durch den Ofen nicht die große Masse der Förderhilfsmittel, d.h. der Herdwagen, mit erwärmt zu werden braucht, wodurch ein günstiger Energieverbrauch erzielt wird und zusätzliche Einrichtungen für die Rekuperation der in den Wagen enthaltenen Wärme entbehrlich sind.
Gegenüber dem Rollenherdofen ist besondere auf das kleine und daher günstige Verhältnis zwischen Wärmgutauflag»fläche und Ieolationsfläche der Tragelemente hinzuweisen. Während die Holle auf ihrer ganzen Oberfläche zur Aufnahme des Wärmgutes eingerichtet sein muß, aber jeweils nur ein kleiner Bruchteil davon das Wärmgut tatsächlich trägt, liegt beim Drehbalken das Wänagut während der ganzen Ztit nur in einem kleinen Bereich seines ümfanges auf, so daß nur dieser kleine Bereich aus dem teuren, hochwärmefesten, metallischen Material für die Wärmgutauflage zu bestehen braucht. Der größte Teil der Drehbalkenoberfläche ist dagegen von keramischer Isolierung umgeben, die geringste WärmeVerluste bei niedrigen Materialkosten ermöglicht.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der nicht verfahrbare Teil einen über Stege mit Ihm fest verbundenen, oben offenen Hohlkörper trügt, In dem der verfahrbare Teil aufgelagert 1st. Der oben offene Hohlkörper lot dabei zur Kühlung mit einer PlUosigkeit. gefüllt. Um auch unter der stärkeren Wärmeeinwirkung bei etwa herabgefallener Isolierung ein Verziehen der Außenwand des verfahrbaren oben offenen Hohlkörpers zu vermeiden, P kann dabei diese Außenwand relativ dünnwandig ausgeführt, jedoch mit Rippen verstärkt werden, die sich nach innen hin in die Kühlflüssigkeit erstrecken.
Abbildung 5 zeigt eine derartige Ausführung, wobei der nicht verfahrbare Balkenteil 22 mit Hilfe der Bolzen 23 den oben offenen flussigkeltsgekUhlten Körper 24 trägt, deuaen äußere Wandung 25 durch die Bippen 26 versteift ist. Die Wärmgutauflage 27 dee verfahrbaren Seile· stützt sich auf den durchgehenden träger 28 ab, der seine
. Kräfte Über die Rollen mit horizontaler Achse 29 auf die fragleiste
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30 und über die Rollen mit vertikaler Achse 31 auf das Gehäuse de» Hohlkörpers überträgt. 32 bezeichnet einen Raum zur Ablagerung etwa eindringender Verunreinigungen.
Die Auflageatücke der Balkenteile können auch so gestaltet θ«in, daß sie ohne Spiel aneinander liegen. In diesem Falle erübrigt sieh natürlich ein durchgehender Spalt zur Abführung des Zunders· Die Abbildung 6 zeigt eine beispielsweise Ausführung mit Tragrohr 33 und
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nicht verfahrbarer Wärmgutauflage 34. Die verfahrbare Wttrmgutauflage 35 wird mit Hilfe der schwulbenüchwanEfünai£en Leiatc 36 so geführt, daß ein J palt zwiuchen aei^ beiden WUragutaufla^en vermieden wird.
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Claims (5)

Eeβen, den 5. April 1968 H 4281/W To./Sch. Patentansprüche
1.) Verfahren zum schrittweisen Transport von Wärmgut durch einen Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut (t) zunächst auf dem nicht hin- und herfahrbaren Teil (2) des sich in Förderrichtung erstreckenden, zweigeteilten Balkens aufliegt, die zweigeteilten Balken dann um ihre Längsachse geschwenkt bzw. gedreht werden und sich das Out dadurch auf den in Förderrichtung hin- und herfahrbaren Teil (3) der Balken abwälzt, das Gut auf diesem Balkenteil in Förderrichtung gefahren wird, der zweigeteilte Balken um seine Längsachse wieder zurUckgeschwenkt und daa Out dadurch wieder auf den nicht verfahrbaren Teil des Balkens gewälzt wird, der verfahrbare Balkenteil dann unbelastet wieder in sein« Ausgangsstellung zurückgefahren wird.
2.) Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl für die Auflage des Wärmgutea zweigeteilte, sich in Förderrichtung erstreckende Balken vorhanden sind, die um ihre Längsachse schwenkbar bzw. drehbar sind, wobei der eine, sich über die gesamte Balkenlänge erstreckende Teil in Förderrichtung hin« und herfahrbar ist, der andere, sich eben* falls über die gesamte Balkenlänge erstreckende Teil nicht verfahrbar ist.
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3.) Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Drehbalkens ein beheizter Raum vorhanden ist.
4.)' Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht verfahrbare und der vorfahi'bare Teil des Drehbalkens sich auf der gesamten Lange über Gleit- oder Wälzlagerungen aufeinander abstützen.
5.) Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Balkenteile aus flüssigkeitsgekUhlten Hohlkörpern bestehen und zur Auflage des Gutes nicht gekühlte, unterteilte, metallische Wärmgutauflagen tragen.
6.) Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmgutauflage allseitig einen Steg umfasst, der ein Teil des flüssigkeitsgekühlten Hohlkörpers ist oder mit letzterem verschweißt ist.
' 7.) Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmgutauflagen und die beiden Balkenteile mit geringem, durchgehendem Abstand nebeneinander liegen und dabei ein Zwischenraum zum Durchfallen von Zunder entsteht.
^ 8.) Ofen nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der tragende
co Materialquerschnitfc des nicht verfahrbaren Balkenteiles im
ω wesentlichen unterhalb der Wärmgutauflage liegt und. der ver- ° fahrbare Teil durch Rollen auf einer leiste geführt ist, die tn an einzelnen Stellen durch Verbindung«atege mit dem nioht ver-
fEhrbaren !eil verbunden ist. llÄ1
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9.) Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkung des Drehbalkene durch eine Lagerung um eine feste Drehaohse erfolgt.
10.) Ofen nach Anspruch 9# dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmgutauflagen oben als Kreiszylinder ausgebildet sind und die Drehachse des Drehbalkens mit dem Mittelpunkt des Kreiszylinders fc zusammenfällt·
11.) Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Drehbalkene auf Rollen erfolgt, die innerhalb eines flUssigkeitegelcUhlten Querbalkens gelagert sind und nach oben durch Aussparungen aus dem Querbalken heraustreten.
12.) Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkung oder Drehung durch Abwälzen des Drehbalkens auf den Abstützungen erfolgt. \
13·) Ofen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht verfahrbare Teil einen über Stege Bit Ihm fest verbundenen oben offenen Hohlkörper trägt, in dem der verfahrbare Teil aufgelagert ist, wobei der oben offene Hohlkörper zur Kühlung mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
14.) Ofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des verfahrbaren Teils durch Rippen verstärkt ist, die sich nach innen hin in die Kühlflüssigkeit erstrecken·
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1'-),) Of^n nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeich- Tif-1, ca.; die / uflagestilckc dor IUlkenteile ohne 3piel aneinander 1logen.
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