DE2705745A1

DE2705745A1 - Gekuehlter tragbalken fuer waermoefen

Info

Publication number: DE2705745A1
Application number: DE19772705745
Authority: DE
Inventors: Werner Diez; Guenter Hepp; Helmut Heuss; Ruediger Dipl Ing Dr Knaak
Original assignee: Koppers Wistra Ofenbau GmbH
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1978-08-17
Also published as: FR2380519A1; DE2705745C2; JPS53100112A; GB1594167A; FR2380519B3; JPS6411684B2

Description

Düsseldorf, den 9· 2. 1977 N 4719/W

KOPPERS-WISTRA-OFENBAU GMBH. 4000 Dttsseldorf-Heerdt, Wiesenetrasse 134

Gekühlter Tragbalken für Wärmöfen.

Wärmöfen, in denen Stahl auf Walztemperatur gebracht wird, besitzen bei grossen Leistungen und insbesondere bei starken Querschnitten des Warmgutes eine Beheizung des Warmgutes sowohl von oben als auch von unten her. Dabei liegt das Wärmgut im Ofen auf von einem Kühlmedium durchflossenen Tragbalken. Hierfür sind verschiedene Ausführungen bekannt.

Als vorteilhaft gilt eine bekannte Ausführung eines Tragbalkens, bei der der in Förderrichtung verlaufende Tragbalken an einem Ende als Festpunkt mit der ausserhalb des Ofens befindlichen Tragkonstruktion fest verankert ist und der Tragbalken auf seinen übrigen Unterstützungen, d.h. auf den Stehern im Ofen langsverschieblich aufgelagert ist. Dabei kann die von einem zum anderen Ofenende verlaufende Tragkonstruktion aus einer oder höchstens zwei durchlaufenden, in Ofenlängsrichtung jeweils unterteilten Tragbalken bestehen.

Die Tragbalken werden mechanisch durch das Gewicht und durch die horizontale und vertikale Bewegung des W&rmgutes beansprucht. Die horizontale Bewegung quer zur Förder richtung wird durch die Ausdehnung des

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Wärmgutee bei der Erwärmung hervorgerufen, die zwischen den Bewegungen in der Hauptförderrichtung zu einem Gleiten des Wärmgutes auf den Tragschienen führt.

Diese gekühlten Tragbalken haben den Nachteil, dass Wärme durch Leitung au· der Bramme in den gekühlten Tragbalken abflieset und dass die das Wärmgut erwärmende Wärmestrahlung der Rauchgase und der Ofenwandungen durch den Tragbalken abgeschirmt wird. Dadurch entstehen unerwünschte Temperaturdifferenzen im Wärmgut. Ausserdem ist es nachteilig, da·· Wärme auf der gesamten Länge der Tragrohroberfläche und der Oberfläche der gekühlten Unteratützungskonstruktion abgeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Abschattung der Wärmestrahlung durch die Tragbalken möglichst zu vermindern und die Oberfläche der wärmeabführenden, gekühlten Konstruktionsteile möglichst klein su halten.

Die die Tragschiene beanspruchenden Vertikalkräfte können nun nicht grosser werden al· da· Produkt aus Reibwert mal Gewicht. Da der Reibwert unter den vorliegenden Verhältnissen erheblich kleiner als 1 ist, können auch die Horizontalkräfte nur im gleichen Verhältnis kleiner sein al· da· Gewicht.

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Ε« ist daher bekannt (DT-OS 25 05 130), dass der Tragbalken in seinem tragenden Querschnitt erheblich höher als breit ist. Für die Abschattung des Wärmgute β durch den Tragbalken ist dessen Breite von weit grösserem Einfluss als dessen Höhe. Daher führt diese Bauart zur Verringerung der unerwünschten Abschattung. Um die durch diese Bauart verkleinerte Biegesteifigkeit des Tragbalkens um eine Vertikal-Achse auszugleichen, ist es bekannt, dass die Steher durch diese untereinander verbindende oder diese mit der Wand verbindende Querrohre versteift werden. Diese Bauart hat jedoch den Nachteil, dass einmal die wärmeaufnehmende Oberfläche durch die Querrohre stark vergrössert wird und dass zum anderen die Steifigkeit der Unterstützungskonstruktion gegenüber Kräften in Ofenlängsrichtung erheblich kleiner ist als gegenüber Kräften in Ofenquerrichtung. Wegen der Schubkräfte im Stoesofen bzw. wegen der Beschleunigungskräfte im unterfeuerten Hubbalkenofen ist letzteres nicht zu rechtfertigen.

Es ist weiterhin bekannt (DT-GM 76 ZO 266), dass der Tragbalken mit den Stehern fest verbunden ist, beide den gleichen Querschnitt besitzen und eine Versteifung durch Querrohre fehlt. Diese Bauart hat jedoch den Nachteil, dass die Steifheit des Tragrohrsystems gegenüber Kräften in Querrichtung des Ofens wesentlich geringer ist als gegenüber Kräften in Lang«richtung, weil die rahmenartige aus fest verbundenem Steher und Tragrohr bestehende Konstruktion die Steifigkeit in Längsrichtung erhöht,

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eine entsprechende Versteifung in Querrichtung jedoch fehlt.

Erfindungsgemäss wird daher ein Tragbalken vorgeschlagen, der an einem Ende als Festpunkt mit der aus β erhalb des Ofens befindlichen Tragkonstruktion fest verankert ist und der auf den Stehern im Ofen längsverechieblich aufgelagert ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass sich der Tragbalken aueschliesslich nur auf im wesentlichen vertikal verlaufende Steher abstützt, dass die Hohe des durchgehenden tragenden Querschnittes des Tragbalkens mehr als 1,4 mal so gross ist wie die Breite des tragenden Querschnittes des Tragbalkens und dass der tragende Querschnitt der Steher in jeder Richtung mehr als

1, 5 mal so gross ist wie die Breite des tragenden Querschnittes des Tragbalkens.

Die Fig. 1 zeigt einen Ofen mit Ober- und Unter be heizung im Längsschnitt im Prinzip, wobei das Ofengehäuse mit 1, die Tragschiene mit

2, ein Steher mit 3 und der Festpunkt mit 4 bezeichnet ist.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Schnittes A-A der Fig. 1 . Man erkennt die beiden Tragbalken und Steher eines Hubbalkenofens, der mit der erßndungsgemässen Tragbalkenkonstruktion ausgerüstet ist. Der Hubbalken ist mit 5 bezeichnet.

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Durch die erfindungs ge masse Bauart werden die vorteilhaften Wirkungen der verwendeten Merkmale kombiniert und ihre Nachteile vermieden: Der schmale Abschattungsbereich einer schmalen und hohen Tragschiene mit ihrer günstigen Auswirkung bezüglich der erstrebten Verminderung von Temperaturdifferenzen im Wärmgut wird verwirklicht, wobei gleichzeitig die fehlende Biegesteifigkeit des Tragrohres um eine Vertikalachse durch die im Verhältnis zur Tragrohr breite starke Ausführung des Stehers kompensiert wird. Der gegenüber der Tragrohrbreite vergrösserte Querschnitt des Stehers sichert auf diese Weise die Quersteifigkeit des Tragrohres, ohne damit einerseits eine durchgehende verbreiterte Abschattung und entsprechende Streifenbildung im Wärmgut eu bewirken und ohne andererseits die wärmeaufnehmende Oberfläche durch die Verwendung von Querrohren zu vergrössern.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Tragbalken aus zwei übereinander liegenden, voneinander getrennten Kammern besteht.

Weiter wird vorgeschlagen, da·· da· kühlende Medium am Festpunkt in die eine Kammer eingeleitet wird« in dieser zum anderen Tragbalkenende strömt, dort in die andere Kanuner umgeleitet wird und in letzterer «um Festpunkt zurückströmt.

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Diese Ausführung ermöglicht es, sowohl die Hinleitung als auch die Rückleitung des Kühlmediume am Festpunkt vorzunehmen, so dass flexible Anschlüsse, die die Längsdehnung des Tragrohres aufnehmen sollen, entfallen können. Dies ist insbesondere von Wichtigkeit, wenn mit Heisewasser unter höherem Druck gekühlt wird.

Schlieeslich wird vorgeschlagen, dass der Tragbalken prismatische, aus hoc hhit ze be β tändigem Metall bestehende Reiter trägt, die in ihrem Inneren Ausnehmungen besitzen, in die ein auf der Tragschiene verschweisster Steg hineingreift, wobei Reiter und Steg durch einen Bolzen verbunden sind. Durch diese Ausbildung wird die Wärmeleitung zwischen Wärzngut und Tragbalken vermindert und durch die Bolzenverbindung ein Abheben des Reiters vom Tragbalken verhindert.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemässe Ausführung mit Z Kammer-Tragbalken 2, mit Reiter 3, verschweisstem Steg 4 und Bolzen 5 .

Durch den Abstand der Tragbalken voneinander sind die Abmessungen der Wärmestücke begrenzt, die im normalen Betrieb im Ofen erwärmt werden können. Das Wärzngut darf selbstverständlich nicht kurzer sein als der Abstand zweier Tragbalken. Es darf aber« abhängig von der Wärmgutdicke, den Abstand der Tragbalken nur um ein gewisses Mass überschreiten, weil sonst, insbesondere bei Betriebsunterbrechungen,

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die Enden dee Wärmguts unter dem Einfluss ihres Gewichtes zu stark nach unten biegen. Diese Verhältnisse werden besonders bei Hubbalkenofen schwierig, weil dort einerseits die doppelte Anzahl von Tragbalken erforderlich ist wie bei Stossöfen und andererseits die Tragbalken einen Mindestabstand voneinander nicht unterschreiten dürfen, wenn zwischen ihnen noch genügend Wärmestrahlung zum Wärmgut durchgelassen werden soll.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird weiter ein erfindungsgemäseer Tragbalken vorgeschlagen, dessen Steher unterhalb des unteren Ofenboden· eine Lagerung besitzen, die eine Schwenkung der Steher und des Tragbalkens um eine horizontale, in Ofenlängerichtung verlaufende Achse erlaubt. Diese Schwenkung kann mit den bekannten mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Mitteln gesteuert werden. Die Lagerung selbst kann ebenfalls in bekannter Weise als Achse, ^WeIIe, Feder oder dergleichen ausgeführt sein.

Die Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemässen Tragbalken mit Balken 2, Steher 3, Ofenboden 6, Lagerung mit Welle und Stehlager T-, Wassertasse 8 und Befestigungeglied für die Steuerung der Bewegung 9· Das Lager ist auf dem Träger 10 aufgelagert. Die Mittelachse des Steher« bzw. de· Tragbalkens kann beispielsweise auf die Linie 11 geschwenkt werden, so das· · der Tragbalken um ca. 35 cm seitlich versetzt wird.

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Diese Schwenklagerung kann sowohl für Feetbalken wie auch für Hubbalken verwendet werden. Die Schwenklagerung ermöglicht es, den Tragbalkenabstand den Erfordernissen der Wärmgutabmessungen anzupassen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hubbalkenofens mit den erfindungsgemässen Tragbalken vorgeschlagen, bei dem jeweils die Tragbalken, die das Wärmgut tragen, sich in einer Grundstellung befinden, wahrend die jeweils entlasteten Tragbalken nach ihrer Entlastung um etwa 20 - 40 cm seitlich von der Grundstellung weggeschwenkt werden und in dieser Stellung verbleiben« bis sie vor Übernahme der Last wieder in die Grundstellung geschwenkt werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann ein wesentlicher Mangel der bisher bekannten unterfeuerten Stossofen und Hubbalkenofen, nämlich der Temperaturabfall oberhalb der Gleitschienen, ganz wesentlich vermindert werden. Diese Temperaturdifferenz wird bekanntlich dadurch verursacht, dass einmal W ir me durch Leitung von Warmgut zum gekohlten Tragrohr abgeführt wird, zum anderen, dass die Wärmestrahlung auf das Warmgut abgeschattet wird. Neuere Untersuchungen und Erfahrungen zeigen, da·· bei den hohen Temperaturen in Walzwerkeöfen für Stahl von um 1 250 * C der Einfluss der Abschattung entscheidend ist. Durch das Wegschwenken der unbelasteten Tragbalken aus ihrer bisherigen Position wird dort der • freie Durchgang der Wlrzne strahlung auf da· Wlrtngut ermöglicht und ■omit der Temperaturabfall in diesem Bereich ausgeglichen. /

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Weiter wird vorgeschlagen, dass bei Hubbalken die Verbreiterung der öffnung im festen Ofenboden zur Ermöglichung der Schwenkbewegung nur an einem Ende der öffnung durchgeführt wird. Beim Betrieb wird dann der entlastete Hubbalken in die betreffende Endposition gefahren, bevor die Schwenkbewegung eingeleitet wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die für die Schwenkbewegung erforderliche Verbreiterung der öffnung im Ofenboden nur auf einen Teil der Länge der öffnung begrenzt ist und dadurch die Wärmestrahlung durch die öffnung verkleinert wird.

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Claims

Patentansprüche :

1. Tragbalken für Wärmofen, der von einem Medium, insbesondere Wasser, im Durchfluss gekühlt ist, wobei der in Förderrichtung verlaufende Tragbalken an einem Ende als Festpunkt mit der ausserhalb des Ofen· befindlichen Tragkonstruktion fest verankert ist und der Tragbalken auf seinen übrigen Unterstützungen, d. h. auf den Stehern, im Ofen längsverschieblich aufgelagert ist und eine von einem sum anderen Ofenende verlaufende Tragkonstruktion aus höchstens zwei durchlaufenden, in Ofenlängsrichtung jeweils ungeteilten Tragbalken besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken sich ausschliesslich nur auf im wesentlichen nach unten verlaufende Steher abstützt, dass die Höhe des durchgehenden tragenden Querschnittes des Tragbalken· mehr als 1,4 mal ·ο gross ist wie die Breite de· tragenden Querschnitte· de· Tragbalken· und da·· der tragende Querschnitt der Steher mehr al« 1, 5 mal so gro·· ist wie die Breite des tragenden Querschnittes de· Tragbalken·.

2. Tragbalken nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, da·· der Tragbalken aua zwei übereinander liegenden, voneinander getrennten Kammern besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Tragbalken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kühlende Medium am Festpunkt in die eine Kammer eingeleitet wird, in dieser zum anderen Tragbalkenende strömt, dort in die andere Kammer umgeleitet wird und in letzterer sum Festpunkt zurückströmt.

4. Tragbalken nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken prismatische aus hochhitzebeständigem Metall bestehende Reiter tragt, die in ihrem Innern Ausnehmungen besitzen, in die ein auf der Tragschiene verschweisster Steg hineingreift, wobei Reiter und Steg durch einm Bolzen verbunden sind.

5. Tragbalken nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steher unterhalb des unteren Ofenbodens eine Lagerung besitzen, die eine Schwenkung der Steher des Tragbalkens um eine horizontale, in Ofenlangsrichtung verlaufende Achse erlaubt und das· die Schwenkung mit bekannten mechanischen, elektrischen, hydraulischen oder dergleichen Mitteln gesteuert werden kann.

6. Verfahren zum Betrieb eines Hubbalkenofens mit Tragbalken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Tragbalken, die das Warmgut tragen, sich in einer Grundstellung befinden, wSh-

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rend die jeweils entlasteten Tragbalken nach ihrer Entlastung um etwa ZO - 40 cm seitlich von der Grundstellung weggeschwenkt werden und in dieser Stellung verbleiben, bis sie vor Übernahme des Wärmgute wieder in die Grundstellung geschwenkt werden.

7. Tragbalken nach Anspruch 5 für den Betrieb nach Anspruch 6 mit Durchführung der Steher in an sich bei Hubbalken bekannter Weise durch Öffnungen in dem festen Ofenboden und Abdichtung durch mit den Tragbalken sich bewegende oder feststehende Wassertassen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Hubbalken die Verbreiterung der Öffnung im Ofenboden zur Ermöglichung der Schwenkbewegung nur an einem Ende der Öffnung vorhanden ist.

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