EP3757497A1 - Strahlungsschuh - Google Patents

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EP3757497A1
EP3757497A1 EP20181958.8A EP20181958A EP3757497A1 EP 3757497 A1 EP3757497 A1 EP 3757497A1 EP 20181958 A EP20181958 A EP 20181958A EP 3757497 A1 EP3757497 A1 EP 3757497A1
Authority
EP
European Patent Office
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shielding body
radiation
pipe
shoe according
radiation shoe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20181958.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ferdinand Stöckmann
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Intocast AG
Original Assignee
Intocast AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0033—Linings or walls comprising heat shields, e.g. heat shieldsd
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12—Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace
    • F27B9/201—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace walking beam furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0043—Floors, hearths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0046—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities comprising one or more movable arms, e.g. forks
    • F27D2003/0048—Walking beams

Definitions

  • the invention relates to a radiation shoe according to the preamble of claim 1.
  • Radiation shoes of the generic type are used in walking beam furnaces in order to minimize heat losses in the furnace system. To do this, they shield the area of the lifting slots in the bottom of the furnace.
  • the temperature range of approx. 1300 ° C, approx. 90% of the heat is transferred by radiation.
  • Unscreened slots in the furnace release part of the radiation and thus the thermal energy through the furnace base into the environment.
  • lifting slots are shielded by generic radiation shoes. The reason for this is the risk that the mostly massive shoe components fall off and bring the furnace mechanics to a standstill. This in turn causes a furnace downtime and thus a loss of production.
  • Radiation shoes known from the prior art consist of reinforced concrete components that are welded to the pipe system.
  • a disadvantage of this embodiment is that the components cannot be fired because this would destroy the steel portion. This is what gives these components their ultimate strength in operation after the moisture and later the chemically bound water have been expelled. Since the heating is undefined during operation, these components tend to develop cracks, which later lead to the destruction of the components and, in the worst case, to the aforementioned standstill.
  • the invention is based on the object of creating a radiation shoe according to the preamble of claim 1, which, while being simple and inexpensive to manufacture, has a longer service life, is easy to assemble and can be removed without destruction for maintenance purposes.
  • a radiation shoe for fastening to a pipe of a furnace in particular to a water or steam cooling pipe in a lifting slot in the floor of a walking beam furnace, comprising a refractory shielding body with a central opening for the pipe, a substantially flat bottom and one from the central opening towards the outside decreasing thickness, created, which has a steel-free formed and fired shielding body.
  • the radiation shoe essentially consists of a ceramic body which can be shaped and fired without any steel content.
  • Components of the radiation shoe that are annealed or fired according to the invention do not develop any cracks during operation and are therefore mechanically stronger.
  • the support plate required in the prior art is not necessary.
  • a narrow, for example approx. 50mm wide, support ring that is welded to the pipe system is sufficient. Since this support ring is not nearly as exposed, it does not scale.
  • the fastening mechanism used is also placed very close to the pipe system and does not scale. Furthermore, it offers sufficient degrees of freedom to parry any thermal expansion.
  • the component is very easy to remove and, in the case of surrounding repairs, can be put back on again.
  • the shielding body is preferably designed in two parts and can therefore be easily mounted around a pipe.
  • a ceramic fiber mat can be provided between the two parts which expediently has a support for a support ring on the pipe.
  • the radiation shoe preferably has a recess for a holding device that extends from the opening into the shielding body.
  • the holding device can have, for example, a support ring fastened, in particular welded, to the pipe and / or one, two or more hooks fastened, in particular welded, to the pipe.
  • the recess advantageously has a section which is designed to be complementary to a pin-shaped holding element.
  • a clamp can be inserted into this section, for example made of a heat-resistant steel of quality 1.4841 or the like.
  • the clamp can be designed at its free end to be hooked into the hook.
  • the section provided for receiving the block preferably extends from the central opening for the pipe obliquely downward in the direction of the outer edge of the shielding body.
  • the recess can also have a section designed to be complementary to the support ring attached to the pipe.
  • the ceramic fiber mat expediently extends between the support ring and the shielding body.
  • the invention also provides a walking beam furnace comprising a lifting slot and a cooling tube arranged therein, as well as the radiation shoe according to the invention, with a support ring and hooks being attached to the cooling tube, into which pin-shaped retaining elements are hooked that extend into the shielding body.
  • the in Fig. 2 The radiation shoe 1 shown comprises a refractory, steel-free formed and fired and / or sintered shielding body 2 with a central opening 3 through which a pipe 4 such as a water or steam cooling pipe of a walking beam furnace extends, a substantially flat underside 5 and one of the central opening 3 towards the outside decreasing thickness.
  • a pipe 4 such as a water or steam cooling pipe of a walking beam furnace
  • the shielding body 2 is formed here from two parts 2 ', 2 "which enclose the tube 4.
  • a ceramic fiber mat 6 or the like is provided between the two parts.
  • the shielding body 2 rests on the ceramic fiber mat 6 on a narrow support ring 7, which can be welded to the tube 4 or otherwise attached to it.
  • two hooks 8 are expediently attached to the tube 4, in which pin-shaped fastening elements, so-called clamps 9, engage, which in turn fit into pin-shaped recesses 10 of the The shielding body extend in.
  • the parts 2 ', 2 "of the shielding body 2 are thus held free of tension along the tilting force vector by the clamp / hook device.
  • the clamps 9 can have a suitable surface structure for this purpose, e.g. a corrugation or a thread 11 as shown.
  • Fig. 4 (e) Illustrates the recess 12 for the holding device on part 2 'of the shielding body 2.
  • An upper recess section 13 for the hooks 8, a middle recess section 14 for the tube 4, a lower recess section 15 for the support ring 7 and a recess section 16 for the clamp can be seen 9 provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

Strahlungsschuh (1) zur Befestigung an einem Rohr (4) eines Ofens, insbesondere an einem Wasser- oder Dampfkühlungsrohr in einem Hubschlitz im Boden eines Hubbalkenofens, umfassend einen feuerfesten Abschirmkörper (2) mit einer mittigen Öffnung (3) für das Rohr (4), einer im wesentlichen flächigen Unterseite (5) und einer von der mittigen Öffnung (3) nach außen hin abnehmenden Dicke, und mit einem stahlfrei geformten und gebrannten und/oder gesinterten Abschirmkörper (2).

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft einen Strahlungsschuh nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
  • Gattungsgemäße Strahlungsschuhe werden in Hubbalkenöfen eingesetzt, um Wärmeverluste der Ofenanlage zu minimieren. Hierzu schirmen sie den Bereich der Hubschlitze im Boden des Ofens ab.
  • Im typischen Anwendungsfall vorliegenden Temperaturbereich von ca. 1300°C findet Wärmeübertragung zu ca. 90% durch Strahlung statt. Nicht abgeschirmte Schlitze im Ofen entlassen einen Teil der Strahlung und damit der Wärmeenergie durch den Ofenboden in die Umwelt. Dennoch werden bei nur ca. 5 % der Hubbalkenöfen Hubschlitze durch gattungsgemäße Strahlungsschuhe abgeschirmt. Der Grund hierfür liegt in der Gefahr, dass die meist massiven Schuhbauteile abfallen und die Ofenmechanik zu Stillstand bringen. Das wiederum bedingt einen Ofenstillstand und damit Produktionsausfall.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Strahlungsschuhe bestehen aus armierten Betonbauteilen, die am Rohrsystem verschweißt werden. Ein Nachteil dieser Ausführungsform ist, dass die Bauteile nicht gebrannt werden können, weil der Stahlanteil dadurch zerstört würde. Dadurch erhalten diese Bauteile ihre Endfestigkeit erst im Betrieb, nachdem die Feuchtigkeit und später das chemisch gebundene Wasser ausgetrieben wurden. Da die Aufheizung im Betrieb undefiniert ist, neigen diese Bauteile dazu Risse zu entwickeln, die dann später zur Zerstörung der Bauteile führen und dann im schlimmsten Fall zum erwähnten Stillstand.
  • Um dem Abfallen entgegen zu wirken ist es bekannt, die eingesetzten Bauteile auf großformatigen Tellern aus warmfesten Gusswerkstoffen anzuordnen, siehe Fig. 1. Obwohl diese Teller, genau wie die Bauteile selbst, am gekühlten Rohrsystem verschweißt werden und dadurch eine gewisse Rückkühlung erfahren, neigen Sie dazu im Betrieb zu verzundern.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsschuh nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der bei einfacher und kostengünstiger Herstellung eine höhere Standzeit aufweist, einfach montierbar und zu Wartungszwecken zerstörungsfrei entfernbar ist.
  • Diese Aufgabe wird entsprechen den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Hierdurch wird ein Strahlungsschuh zur Befestigung an einem Rohr eines Ofens, insbesondere an einem Wasser- oder Dampfkühlungsrohr in einem Hubschlitz im Boden eines Hubbalkenofens, umfassend einen feuerfesten Abschirmkörper mit einer mittigen Öffnung für das Rohr, einer im wesentlichen flächigen Unterseite und einer von der mittigen Öffnung nach außen hin abnehmenden Dicke, geschaffen, der einen stahlfrei geformten und gebrannten Abschirmkörper aufweist.
  • Der Strahlungsschuh besteht erfindungsgemäß im Wesentlichen aus einem keramischen Körper, der ohne jeglichen Stahlanteil geformt und gebrannt werden kann.
  • Erfindungsgemäß getemperte oder gebrannte Bauteile des Strahlungsschuhs entwickeln im Betrieb keine Risse und sind dadurch mechanisch fester. Der im Stand der Technik erforderliche Auflageteller ist nicht nötig. Es reicht ein schmaler, beispielsweise ca. 50mm breiter, Stützring, der am Rohrsystem verschweißt wird. Da dieser Stützring bei weitem nicht so exponiert ist verzundert er nicht. Auch die verwendete Befestigungsmechanik ist sehr nahe am Rohrsystem platziert und verzundert nicht. Des Weiteren bietet sie ausreichend Freiheitsgrade um etwaige Wärmedehnungen zu parieren. Das Bauteil ist sehr einfach abnehmbar und -im Falle von umliegenden Reparaturen- wieder aufsetzbar.
  • Vorzugsweise ist der Abschirmkörper zweiteilig ausgebildet und damit einfach um ein Rohr montierbar. Zwischen den beiden Teilen kann eine Keramikfasermatte vorgesehen sein, die zweckmäßigerweise eine Auflage für einen Stützring am Rohr aufweist.
  • Der Strahlungsschuh weist vorzugsweise eine sich von der Öffnung in den Abschirmkörper hinein erstreckende Aussparung für eine Haltevorrichtung auf. Die Haltevorrichtung kann beispielsweise einen am Rohr befestigten, insbesondere verschweißten, Stützring und/oder ein, zwei oder mehr am Rohr befestigte, insbesondere verschweißte, Haken aufweisen.
  • Vorteilhafterweise weist die Aussparung einen komplementär zu einem stiftförmigen Haltelement ausgebildeten Abschnitt auf. In diesen Abschnitt ist ein Kloben einsetzbar, beispielsweise aus einem warmfesten Stahl der Güte 1.4841 o. ä. Der Kloben kann an seinem freien Ende zum Einhaken in den Haken ausgestaltet sein.
  • Der zur Aufnahme des Klobens vorgesehene Abschnitt erstreckt sich vorzugsweise von der mittigen Öffnung für das Rohr schräg nach unten in Richtung auf den Außenrand des Abschirmkörpers.
  • Die Aussparung kann ferner einen komplementär zum am Rohr befestigten Stützring ausgebildeten Abschnitt aufweisen. Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Keramikfasermatte zwischen Stützring und Abschirmkörper.
  • Die Erfindung schafft ferner einen Hubbalkenofen umfassend einen Hubschlitz und ein darin angeordnetes Kühlrohr sowie den erfindungsgemäßen Strahlungsschuh, wobei am Kühlrohr ein Stützring sowie Haken befestigt sind, in welche stiftförmige Halteelemente eingehakt sind, die sich in den Abschirmkörper hinein erstrecken.
  • Weitere Eigenschaften, Merkmale und Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen entnehmbar.
    • KURZ BESCHREIBUNG DER FIGUREN
    • Fig. 1 illustriert einen bekannten Strahlungsschuh in an einem Kühlrohr eines Hubbalkenofens montiertem Zustand.
    • Fig. 2 (a) bis (e) zeigt den erfindungsgemäßen Strahlungsschuh in an einem Kühlrohr eines Hubbalkenofens montiertem Zustand in verschiedenen Ansichten.
    • Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Strahlungsschuhs nebst Befestigungselementen und Rohr.
    • Fig. 4 (a) bis (f) zeigt einen Teil des Abschirmkörpers in verschiedenen Schnittansichten.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Der in Fig. 2 dargestellte Strahlungsschuh 1 umfasst einen feuerfesten, stahlfrei geformten und gebrannten und/oder gesinterten Abschirmkörper 2 mit einer mittigen Öffnung 3, durch welche sich ein Rohr 4 wie etwa ein Wasser- oder Dampfkühlungsrohr eines Hubbalkenofens erstreckt, einer im wesentlichen flächigen Unterseite 5 und einer von der mittigen Öffnung 3 nach außen hin abnehmenden Dicke.
  • Der Abschirmkörper 2 ist aus hier zwei Teilen 2', 2" gebildet, die das Rohr 4 umschließen. Zwischen den beiden Teilen eine Keramikfasermatte 6 oder dergleichen vorgesehen.
  • Der Abschirmkörper 2 liegt über die Keramikfasermatte 6 auf einem schmalen Stützring 7 auf, der mit dem Rohr 4 verschweißt oder anderweitig daran befestigt sein kann. Gegen Abkippen der Teile 2', 2" des Abschirmkörpers 2 am Stützring 7 sind am Rohr 4 zweckmäßigerweise zwei Haken 8 befestigt, in welche stiftförmiger Befestigungselemente, sogenannte Kloben 9, eingreifen, die sich wiederum kraft- und/oder formschlüssig in stiftförmige Aussparungen 10 des Abschirmkörpers hinein erstrecken. Die Teile 2', 2" des Abschirmkörpers 2 werden somit entlang des Abkippkraftvektors durch die Kloben-/Hakenvorrichtung spannungsfrei gehalten. Die Kloben 9 können hierzu eine geeignete Oberflächenstrukturierung aufweisen, z.B. wie dargestellt eine Wellung oder ein Gewinde 11.
  • Die einzelnen Elemente des Strahlungsschuhs 1 nebst Haltevorrichtung und Rohr 4 sind in Fig. 3 detailliert dargestellt,
  • Fig. 4(e) illustriert die Aussparung 12 für die Haltevorrichtung am Teil 2' des Abschirmkörpers 2. Ersichtlich ist ein oberer Aussparungsabschnitt 13 für die Haken 8, ein mittlerer Aussparungsabschnitt 14 für das Rohr 4, ein unterer Aussparungsabschnitt 15 für den Stützring 7 sowie ein Aussparungsabschnitt 16 für den Kloben 9 vorgesehen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Strahlungsschuh
    2
    Abschirmkörper
    2', 2"
    Teil
    3
    Öffnung
    4
    Rohr
    5
    Unterseite
    6
    Keramikfasermatte
    7
    Stützring
    8
    Haken
    9
    Kloben
    10
    Aussparung
    11
    Gewinde
    12
    Aussparung
    13
    Aussparungsabschnitt
    14
    Aussparungsabschnitt
    15
    Aussparungsabschnitt
    16
    Aussparungsabschnitt

Claims (9)

  1. Strahlungsschuh (1) zur Befestigung an einem Rohr (4) eines Ofens, insbesondere an einem Wasser- oder Dampfkühlungsrohr in einem Hubschlitz im Boden eines Hubbalkenofens, umfassend einen feuerfesten Abschirmkörper (2) mit einer mittigen Öffnung (3) für das Rohr (4), einer im wesentlichen flächigen Unterseite (5) und einer von der mittigen Öffnung (3) nach außen hin abnehmenden Dicke, gekennzeichnet durch einen stahlfrei geformten und gebrannten und/oder gesinterten Abschirmkörper (2).
  2. Strahlungsschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmkörper (2) zweiteilig ausgebildet ist.
  3. Strahlungsschuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Teilen (2', 2") des Abschirmkörpers (2) eine Keramikfasermatte (6) vorgesehen ist.
  4. Strahlungsschuh nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikfasermatte (6) eine Auflage für einen Stützring (7) am Rohr (4) aufweist.
  5. Strahlungsschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich von der Öffnung (3) in den Abschirmkörper (2) hinein erstreckende Aussparung für eine Haltevorrichtung vorgesehen ist.
  6. Strahlungsschuh nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung einen komplementär zu einem stiftförmigen Haltelement (9) ausgebildeten Abschnitt (15) aufweist.
  7. Strahlungsschuh nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (15) sich von der Öffnung (3) schräg nach unten in Richtung auf den Außenrand des Abschirmkörpers (2) erstreckt.
  8. Strahlungsschuh nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung einen komplementär zu einem Haltering ausgebildeten Abschnitt (15) aufweist.
  9. Hubbalkenofen umfassend einen Hubschlitz und ein darin angeordnetes Kühlrohr, gekennzeichnet durch einen Strahlungsschuh (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einen am Kühlrohr befestigten Stützring (7) sowie am Kühlrohr befestigte Haken (8), in welche stiftförmige Halteelemente (9) eingehakt sind, die sich in den Abschirmkörper (2) hinein erstrecken.
EP20181958.8A 2019-06-24 2020-06-24 Strahlungsschuh Withdrawn EP3757497A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202019002656.8U DE202019002656U1 (de) 2019-06-24 2019-06-24 Strahlungsschuh

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ID=71143519

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EP20181958.8A Withdrawn EP3757497A1 (de) 2019-06-24 2020-06-24 Strahlungsschuh

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AT523403B1 (de) 2021-01-21 2021-08-15 Andritz Fbb Gmbh Abschirmschuh fuer hubbalkenoefen

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US4529381A (en) * 1983-08-15 1985-07-16 Exxon Research & Engineering Co. Radiation shield and method for shielding a furnace convection section
EP0711970A1 (de) * 1994-11-11 1996-05-15 D.W. Schulte GmbH & Co. KG Abdeckschuh zur Verwendung am Hubbalkenförderer eines Hubbalkenofens
US20150044128A1 (en) * 2011-11-30 2015-02-12 Guangzhou Gbs High-Tech & Industry Co., Ltd. Deacidification process and apparatus thereof

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