DE2020318B2 - Wassergekuehltes stuetzrohr fuer die verwendung als hub balken in einem hubherdofen oder als gleitschiene in einem stossofen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein wassergekühltes Stützrohr für die Verwendung als Hubbalken in einem Hubherdofen oder als Gleitschiene in einem Stoß ofen, auf dem für jedes Verschleißstück an oder in dem Rohrmantel je ein punktförmig mit dem Rohrmantel verschweißtes Befestigungselement angebracht ist, das das zugeordnete Verschleißstück in Form eines losen Reiters unverschieblich auf dem Rohr hält.
• Die Erfahrung mit Verschleiß stücken auf wassergekühlten Stützrohren bei Hubbalken und Gleitschienen hat gezeigt, daß mittels einer Schweißnaht am Stützrohr angeschweißte Verschleiß stücke das wassergekühlte Rohr infolge der auftretenden Wärmespannung rißgefährden.
• Um diese Gefahr auszuschalten, hat man wassergekühlte Stützrohre der obigen Art vorgeschlagen (deutsche Patentschrift 1 094 778 und USA.-Patentschrift 3 245 672). Bei den bekannten Stützrohren sind zur punktförmigen Befestigung der losen Reiter an dem im Querschnitt rechteckförmigen, wassergekühlten Rohr an den vertikalen Längsseiten vertikal angeordnete, leistenartige Vorsprünge angeschweißt. Auf diesen Vorsprüngen stützen sich die der Rohrform angepaßten losen Reiter unter Belassung eines Luftspaltes ab. Zu diesem Zweck besitzen die losen Reiter an ihren Innenseiten vertikale Ausnehmungen. Die Abstützung erfolgt bei diesen Reitern also nur an einer verhältnismäßig schmalen Kante. Da das im Querschnitt rechteckförmige Rohr mit seinen leistenartigen Vorsprüngen unmittelbar gekühlt wird und andererseits die losen Reiter direkt der Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind, besteht die Gefahr, daß infolge der Erwärmung sich der Abstand der an den Seiten anliegenden Schenkel der losen Reiter gegenüber dem Rohr derart vergrößert, daß bei der axialen Belastung der Reiter diese über die leistenartigen Vorsprünge rutschen. Um diese Gefahr möglichst klein zu halten, hat man auf den Außenseiten der Schenkel der losen Reiter zusätzlich Isolierstücke angeordnet. Eine Fixierung der losen Reiter in senkrechter Richtung nach oben ist nicht vorgesehen.
• Bei einem anderen wassergekühlten Stützrohr mit losen Reitern sind zur Fixierung der losen Reiter kastenförmige Einrichtungen auf das gekühlte Rohr gesetzt (deutsche Auslegeschrift 1 483 007). Diese kastenförmigen Einrichtungen sind mittels eines das gekühlte Rohr durchdringenden Bolzens gehalten, der in an der kastenförmigen Einrichtung angesetzte Laschen eingreift. Der Bolzen ist am Stützrohr befestigt und verläuft durch ein in das Stützrohr eingesetztes und mit diesem verschweißtes Dichtrohr.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wassergekühltes Stützrohr der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß bei punktförmiger und leicht montierbarer Befestigung der Verschleiß stücke sich diese weder auf dem Rohr verschieben noch von dem Rohr im Betrieb abheben lassen. Dabei soll die Abstützung der Verschleißstücke auf einer möglichst großen Oberfläche des Rohres bei großem Wärmeleitwiderstand erfolgen, so daß die Gefahr einer Rißbildung der am Rohr angeschweißten Befestigungselemente praktisch ausgeschlossen ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem wassergekühlten Stützrohr für die Verwendung als Hubbalken in einem Hubherdofen oder als Gleit- schiene in einem Stoßofen dadurch gelöst, daß als Befestigungselement eine homogen mit dem Rohrmantel verschweißte und gegenüber dem Rohrmantel erhabene Hülse vorgesehen ist, um die ein sich auf dem Rohrmantel abstützender Sattel gesetzt ist, der das in Rohrrichtung kraftschlüssig mit dem Sattel verbundene Verschleißstück trägt, und daß an der Hülse ein in die Hülse eingreifender und an dem Verschleißstück befestigter Bolzen mittels eines Schraubgewindes oder eines Keil- oder Spannstiftes befestigt ist.
• Die erfindungsgemäße Konstruktion stellt eine sichere Befestigung sowohl in axialer als auch in senkrechter Richtung zum Stützrohr dar. In axialer Richtung stützt sich der Sattel mit seinem in den Sattel eingreifenden Verschleißstück an der Hülse ab, so daß eine von Wärmeausdehnungen unabhängige, kraftschlüssige und robuste Verbindung sichergestellt ist. Die Befestigung des Verschleißstückes in senkrechter Richtung mittels des Bolzens ist besonders zweckmäßig, da der Bolzen nur geringe Kräfte aufzunehmen hat und somit im Querschnitt recht klein gehalten werden kann. Damit erreicht man eine geringe Wärmeableitung über den Bolzen, was gleichbedeutend mit dem gewünschten großen Wärmeleitwiderstand ist. Dies wirkt sich auch günstig für die angeschweißte Hülse aus, die gegenüber der direkten Einwirkung der Ofentemperatur abgeschirmt und unmittelbar gekühlt ist, so daß an den Schweißverbindungsstellen keine zu Rissen führende Wärmespannungen auftreten können. Der Sattel und das Verschleißstück, die eine großfiächige Abstützung ermöglichen, können sich bis auf die punktförmige Befestigungsstelle gegenüber dem Rohrmantel frei verschieben. Dies ist notwendig, weil sie wesentlich stärker erwärmt werden als der Rohrmantel. Da die Sättel lose auf dem Stützrohr aufgesetzt sind und auch zwischen den Verschleißstücken und den Sätteln keine flächige Verbindung besteht, dienen die Fugen an den Auflageflächen als Wärmesperren. Die Wärmeableitung über die Verschleißstücke und Sättel in das gekühlte Stützrohr ist deshalb gering.
• Eine besonders wirksame Kühlung der Hülse erreicht man nach einem Vorschlag der Erfindung dann, wenn die Hülse hutförmig ausgebildet ist und den Rohrmantel durchdringt. Vorzugsweise ist die Hülse dann eine Hutmutter.
• Für die Verwendung des Stützrohres als Hubbalken kann vorteilhafterweise das Verschleißstück eine hochwarmfeste Auflage besitzen und als runder oder eckiger Klotz ausgebildet sein. Die Auflagefläche wird dabei unter Berücksichtigung der zulässigen Flächenpressung so klein wie möglich gehalten. Dadurch wird der gesamte Wärmewiderstand möglichst groß und die Wärmeableitung aus der Bramme entsprechend klein gehalten.
• Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung, insbesondere für die Verwendung der Stützrohre als Gleitschienen, ist das Verschleißstück zweiteilig ausgeführt, und das untere Teil besitzt eine im Querschnitt sich nach oben verjüngende Nut, die an einem Ende offen ist und am anderen Ende einen Anschlag aufweist, gegen den ein hochwarmfestes, von dem offenen Ende eingeschobenes oberes Teil anstößt.
• Bei einem derartigen Verschleißstück braucht nach Verschleiß lediglich das hochwarmfeste obere Teil ausgewechselt zu werden, während das untere Teil des Verschleißstückes dem neuen oberen Teil als Halter dient.
• Eine leicht zu montierende Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das untere Teil eine gestufte Bohrung besitzt, in die als Bolzen ein in die Hülse eingeschraubter Schraubenbolzen oder ein mit einem Kopf versehener Zapfen für die Keil- oder Spannstiftbefestigung eingesetzt ist. Diese Ausbildung eignet sich insbesondere für Verschleißstücke mit eckigem Querschnitt, denn die Schraube kann, solange das obere hochwarmfeste Teil noch nicht in die Nut eingeschoben ist, von oben eingesetzt und festgeschraubt werden. Nach dem Festschrauben kann dann das eigentliche Verschleißstück, das hochwarmfeste obere Teil eingeschoben werden, das die Schraube abdeckt.
• Sofern das wassergekühlte Stützrohr als Hubbalken dient, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung an dem unteren Teil ein in das Befestigungselement einschraubbarer Schraubbolzen angeformt sein.
• Sofern die Stützrohre als Gleitschiene verwendet werden, sieht ein weiterer Vorschlag der Erfindung vor, daß das Verschleißstück und der Sattel als in Rohrlängsrichtung verlaufende Schienenstücke ausgebildet sind, die an ihrer Stirnseite stufenförmig ineinandergreifen und deren in Stoßrichtung vordere obere Kanten abgeflacht sind.
• Um ein Verdrehen der Verschleißstücke auf den Sätteln zu verhindern, besitzt das Verschleißstück eine Nase, die in eine entsprechende Aussparung des Sattels eingreift.
• Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Teil eines wassergekühlten Hubbalkens mit einem runden Verschleißstück im Querschnitt, Fig.2 den Hubbalken mit dem Verschleißstück gemäß Fig. 1 im Längsschnitt aus der Sicht der Pfeile A-A, F i g. 3 den Hubbalken gemäß F i g. 1 in Aufsicht aus der Sicht der Pfeile B-B in verkleinertem lviaßstab, Fig.4 eine Gleitschiene für einen Stoßofen mit einem länglichen Verschleißstück im Querschnitt, F i g. 5 die Gleitschiene gemäß F i g. 4 im Längsschnitt aus der Sicht der Pfeile C-C, F i g. 6 eine Gleitschiene für einen Stoßofen mit einem länglichen Verschleißstück im Querschnitt und in einer zu Fig.4 anderen Ausführungsform und Fig. 7 die Gleitschiene gemäß F i g. 6 im Längsschnitt aus der Sicht der Pfeile D-D.
• Die in den Figuren dargestellten Ausführungs beispiele besitzen ein wassergekühltes Stützrohr 1, 2, 3. In die Oberseite des wassergekühlten Stützrohres 1, 2 sind in das Rohrinnere hineinragende Hutmuttern 4, 5, 6 eingeschweißt (F i g. 1 bis 5) oder auf der Oberseite des Stützrohres 3 sind Hülsen 7, 8 angeschweißt (Fig.6, 7). Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Hutmuttern 4, 5, 6 und der Hülsen 7, 8 ist annähernd gleich dem des Stützrohres 1, 2, 3. Die dem Stützrohr 3 zugekehrten Stirnseiten der Hülsen 7, 8 sind flächig an dem Stützrohr 3 angeschweißt.
• Wegen dieser flächigen Verbindung der Hülsen 7, 8 mit dem direkt gekühlten Stützrohr 3 in dem Ausführungsbeispiel der Fig.6, 7 tritt kein Temperatur- sprung zwischen dem Stützrohr 3 und den Hülsen 7, 8 auf, so daß die Gefahr der durch Wärmespannung verursachten Rißbildung im Rohrmantel sehr klein ist. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 werden die in das Rohrinnere hineinragenden Hutmuttern 4, 5, 6 wie das Stützrohr 1, 2 unmittelbar und auf einer großen Fläche gekühlt. Risse verursachende Wärmespannungen zwischen den Hutmuttern 4, 5, 6 und dem Stützrohr 1, 2 treten aus diesem Grunde nicht auf. Die Hutmuttern a, 5, 6 und die Hülsen 7, 8 sind gegenüber den Stützrohren 1, 2, 3 erhaben. Um diese als Befestigungselemente für die Verschleißstücke dienenden Hutmuttern 4, 5, 6 und Hülsen 7, 8 sind sich auf dem Stützrohr 1, 2, 3 abstützende Sätteil9, 10, 1l, 12, 13, 14, 15 gesetzt. Die Unterseite der Sättel 9 bis 15 ist der Kontur des Stützrohres 1, 2, 3 angepaßt. Gegen Verschieben sind die Sättel 9 bis 15 also einmal durch ihre der Kontur des Stützrohres 1, 2, 3 angepaßte Unterseiten und zum anderen durch die teilweise in die Sättel 9 bis 15 hineinragenden Befestigungselemente 4 bis 8 gesichert.
• Auf der Oberseite der Sättel 9 bis 15 stützen sich die Verschleißstücke 18 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 ab. Die Verschleißstücke 18 bis 29 sind unterteilt und besitzen als eigentliche Verschleißauflagen ein oberes Teil 19, 20, 21, 23, 25, 27, 29, das in dem als Halter dienenden unteren Teil 18, 22, 24, 26, 28 auswechselbar eingesetzt ist. Die Verschleißstücke 18 bis 25 sind mittels in die Hutmuttern 4 bis 6 eingeschraubte Schraubenbolzen 32, 33, 34 gehalten, während die Verschleißstücke 26 bis 29 mittels in die Hülsen 7, s eingreifender Zapfen 35, 36 und die Hülse sen 7, 8 und die Zapfen 35, 36 quer durchdringender Keile 37, 38 oder Federstifte gehalten sind. Jedes Verschleißstück 18 bis 29 besitzt wie die im einzelnen dargestellten Verschleißstücke 18, 19, 22 bis 29 an ihrer Unterseite je einen Ansatz 39, 40. 41, 412, 43, mit dem es in eine entsprechende Aussparung 44, 45, 46, 47, 48 des Sattels 9 bis 15 hineinragt. Gegen axiales Verschieben gegenüber dem Stützrohr 1 bis 3 wird das Verschleißstück 18 bis 29 durch diesen in die Aussparung 44 bis 48 hineinragenden Ansatz 39 bis 43 gehalten.
• Bei allen Ausführungsbeispielen sind die Sättel 9 bis 15 ganz und die Verschleißstücke 18 bis 29 teilweise von seitlichen Isolierkörpern49, 50, 51 abgedeckt.
• In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3 sind die Schraubenbolzen 32 unmittelbar an das Verschleißstück 18, k angeformt. Zwischen dem Sattel 9 und dem Verschleißstück 18, 19 kann eine Zwischenlage 52, vorzugsweise eine metallische, vorgesehen sein, die wegen der zusätzlichen Fugen den Wärmeübergang von dem unteren Teil 18 des Verschleißstückes 18, 19 zu dem Sattel 9 erschwert. Eine solche Zwischenlage kann auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.
• Bei den Ausführungsbeispielen der Fig.4 bis 7 sind die Sättel 12 bis 15 und die Verschleißstücke 22 bis 29 länglich ausgeführt. Stirnseitig besitzen die Verschleiß stücke 22 bis 29 ineinandergreifende Stufen 53, 541, 55, 56. Zwischen den Stirnseiten sind Dehnungsspalte 57, 58, 59, 60 vorgesehen. Die unteren Teile der Verschleißstücke 22 bis 29 besitzen im Querschnitt konische Nuten 61, 62, die an einem Ende offen sind und am anderen Ende einen Anschlag 63, 64, 65, 66 besitzen. In dem unteren Teil 22, 24, 26, 28 des Verschleißstückes 22 bis 29 ist eine gestufte Bohrung 67, 68, 69, 70 vorgesehen, in die für die Befestigung des Verschleißstückes 22 bis 29 an dem Stützrohr 2, 3 der in die Hutmutter 5, 6 eingeschraubte, als Kopfschraube ausgebildete Schraubenbolzen 33, 34 oder der in der Hülse 7, 8 befestigte, mit einem Kopf 71, 72 versehene Zapfen 35, 36 eingesetzt ist. In die Nut 61, 62 des unteren Teils 22, 24, 26, 28 ist von der vorderen, offenen Seite aus das hochwarmfeste obere Teil 23, 25, 27, 29 eingeschoben. Diese oberen Teile 23, 25, 27, 29 besitzen vordere, in Stoßrichtung abgeflachte Kanten 73, 74. An der Unterseite des unteren Teils 22, 28 jedes Verschleißstückes sind Nasen 75, 76 angebracht, die in entsprechende Aussparungen 77, 78 der Sättel 13, 15 hineinragen. Die Nasen 75, 76 sichern die Verschleißstücke gegen Verdrehen auf den Sätteln 13, 15.
• Auf Grund der Fugen zwischen den abstützenden Teilen, den Verschieißstücken 18 bis 29 mit den Zwischenlagen 52, den Sätteln 9 bis 15 und den Stützrohren 1 bis 3, ist der Wärmewiderstand sehr groß.
• Die unerwünschte Wärmeableitung aus den zu erwärmenden Brammen wird bei dem erfindungsgemäßen Stützrohr klein gehalten. Wärmespannungen zwischen dem Befestigungselement und dem Stütztrohr treten praktisch nicht mehr auf, da das Befestigungselement gegenüber der unmittelbaren Einwirkung der Ofentemperatur abgeschirmt, zu den der direkten Wärmeeinwirkung ausgesetzten Teilen über einen großen Wärmeleitwiderstand verbunden ist und gut gekühlt ist, den annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Rohr hat und punktförmig an dem Rohr befestigt ist. Die Verschleißteile lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Stützrohr leicht auswechseln.
• Selbstverständlich kann die Erfindungsidee auch an Rollenherdöfen verwirklicht werden. Dabei werden in Abwandlung des Ausführungsbeispieles der Figuren 4 bis 6 die einzelnen Schienenstücke entsprechend dem Krümmungsradius des wassergekühlten Rohres gekrümmt ausgeführt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Wassergekühltes Stützrohr für die Verwendung als Hubbalken in einem Hubherdofen oder als Gleitschiene in einem Stoß ofen, auf dem für jedes Verschleiß stück an oder in dem Rohrmantel je ein punktförmig mit dem Rohrmantel verschweißtes Befestigungselement angebracht ist, das das zugeordnete Verschleißstück in Form eines losen Reiters unverschieblich auf dem Rohr hält, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungselement (4 bis 8) eine homogen mit dem Rohrmantel (1 bis 3) verschweißte und gegenüber dem Rohrmantel (1 bis 3) erhabene Hiilse vorgesehen ist, um die ein sich auf dem Rohrmantel (1 bis 3) abstützender Sattel (9 bis 15) gesetzt ist, der das in Rohmchtung kraftschlüssig mit dem Sattel (9 bis 15) verbundene Verschleißstück (18 bis 29) trägt, und daß an der Hülse (4 bis 8) ein in die Hülse (4 bis 8) eingreifender und an dem Verschleißstück (18 bis 29) befestigter Bolzen (32 bis 36) mittels eines Schraubgewindes (F i g. 6, 7) befestigt ist.

2. Wassergekühltes Stützrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4 bis 8) hutförmig ausgebildet ist und den Rohrmantel (1 bis 3) durchdringt.

3. Wassergekühltes Stützrohr nach Anspruch 2.

dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4 bis 6 eine Hutmutter ist.

4. Wassergekühltes Stützrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verwendung des Stützrohres (1) als Hubbalken das Verschleißstück (18 bis 21) eine hochwarmfeste Auflage (19 bis 21) besitzt und als runder oder eckiger Klotz ausgebildet ist.

5. Wassergekühltes Stützrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißstück (22 bis 29) zweiteilig ausgegeführt ist und das untere Teil (22, 24, 26, 28) eine im Querschnitt sich nach oben verjüngende Nut (61, 62) besitzt, die an einem Ende offen ist und am anderen Ende einen Anschlag (63 bis 66) aufweist, gegen den ein hochwarmfestes, von dem offenen Ende eingeschobenes, oberes Teil (23, 25, 27, 29) anstößt.

6. Wassergekühltes Stützrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Teil (22.

24, 26, 28) eine gestufte Bohrung (67 bis 70) besitzt, in die als Bolzen ein in die Hülse (4 bis 8) eingeschraubter Schraubenbolzen oder ein mit einem Kopf (71, 72) versehener Zapfen (35, 36) für die Keil- oder Spannbefestigung eingesetzt ist.

7. Wassergekühltes Stützrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren Teil (18) ein in das Befestigungselement (4) einschraubbarer Schraubenbolzen (32) angeformt ist.

8. Wassergekühltes Stützrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verwendung des Stützrohres (2, 3) als Gleitschiene das Verschleißstück (22 bis 29) und der Sattel (12 bis 15) als in Rohrlängsrichtung verlaufende Schienenstücke ausgebildet sind, die an ihrer Stirnseite stufenförmig ineinandergreifen und deren in Stoßrichtung vordere obere Kanten (73, 74) abgeflacht sind.

9. Wassergekühltes Stützrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleiß stück (22 bis 29) eine Nase (75, 76) besitzt, die in eine entsprechende Aussparung (77, 78) des Sattels (13, 15) eingreift.