DE2705745C2 - Gekühlter Tragbalken für Wärmöfen - Google Patents

Description

Wärmöfen, in denen Stahl auf Walztemperatur gebracht wird, besitzen bei großen Leistungen und insbesondere bei starken Querschnitten des Wärmgutes eine

ίο Beheizung des Wärmgutes 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 längsverschieblich aufgelagert ist Dabei kann die von einem zum anderen Ofenende verlaufende Tragkonstruktion aus einem 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 Wärmgutes beansprucht. Die horizontale Bewegung quer zur Förderrichtung wird durch die Ausdehnung des Wärmgutes bei der Erwärmung hervorgerufen, dij 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 aus der Bramme in den gekühlten Tragbalken abfließt 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, daß Wärme auf der gesamte Länge der Tragrohroberfläche und der Oberfläche der gekühlten Unterstützungskonstruktion 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 zu halten. Die die Tragschiene beanspruchenden Vertikalkräfte können nun nicht größer werden als das 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 als das Gewicht.

Es ist daher bekannt (DE-OS 25 05 130), daß der Tragbalken in seinem tragenden Querschnitt erheblich höher als breit ist. Für die Abschattung des Wärmgutes 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 bedingt jedoch, 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 Stoßofen bzw. wegen der Be-

schleunigungskräfte im unterfeuerten Hubbalkenofen ist letzteres nicht zu rechtfertigen.

Es ist weiterhin bekannt (DE-GM 76 20 266), daß der Tragbalken mit den Stehern fest verbunden ist, beide den gleichen Querschnitt besitzen und eine Versteifung durch Querrohre fehlt. Bei dieser Bauart ist jedoch die Steifheit des Tragrohrsystems gegenüber Kräften in Querrichtung des Ofens wesentlich geringer als gegenüber Kräften in Längsrichtung, weil die rahmenartige aus fest verbundenem Steher und Tragrohr bestehende Konstruktion die Steifigkeit in Längsrichtung erhöht, eine entsprechende Versteifung in Querrichtung jedoch fehlt.

Erfindungsgemäß wird daher ein Tragbalken vorgeschlagen, der an einem Ende als Festpunkt mit der außerhalb des Ofens befindlichen Tragkonstruktion fest verankert ist und der auf den Stehern im Ofen längsverschiebüch aufgelagert ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß sich der Tragbalken ausschließlich nur auf im wesentlichen vertikal verlaufende Steher abstützt, daß die Höhe des durchgehenden tragenden Querschnitts des Tragbalkens mehr als l,4mal so groß ist wie die Breite des tragenden Querschnittes des Tragbalkens und daß der tragende Querschnitt der Steher in jeder Richtung mehr als l,5mal so groß ist wie die Breite des tragenden Querschnittes des Tragbalkens.

Die Fig. 1 zeigt einen Ofen mit Ober- und Unterbeheizung 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 erfindungsgemäßen Tragbalkenkonstruktion ausgerüstet ist. Der Hubbalken ist mit 5 bezeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Bauart werden die vorteilhaften Wirkungen der verwendeten Merkmale kombiniert und ihre Nachteile vermieden: Der schmale Abschattungsberehh 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 Tragrohrbreite starke Ausführung des Stehers kompensiert wird. Der gegenüber der Tragrohrbreite vergrößerte Querschnitt des Stehers sichert auf diese Weise die Quersteifigkeit des Tragrohres, öhre damit einerseits eine durchgehende verbreiterte Abschattung und entsprechende Streifenbildung im Wärmgut zu 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 übereinanderliegenden, voneinander getrennten Kammern Desteht.

Weiter wird vorgeschlagen, 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 unJ in letzterer zum Festpunkt zurückströmt.

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

Schließlich wird vorgeschlagen, daß der Tragbalken prismatische, aus hochhitzebeständigem 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 Wärmgut und Tragbalken vermindert und durch die Bolzenverbindung ein Abheben des Reiters vom Tragbalken verhindert.

Fig.3 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung mit 2-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 Wärmgut darf selbstverständlich nicht kürzer sein als eier 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, die Enden des 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 Stoßofen 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 erfindungsgemäßer Tragbalken vorgeschlagen, dessen Steher unterhalb des unteren Ofenbodens eine Lagerung besitzen, die eine Schwenkung der Steher und des Tragbalkens um eine horizontale, in Ofenlängsrichtung 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, Welle, Feder oder dergleichen ausgeführt sein.

Die Fig.4 zeigt einen erfindungsgemäßen Tragbalken mit Balken 2, Steher 3, Ofenboden 6, Lagerung mit

Ao Welle und Stehlager 7, Wassertasse 8 und Befestigungsglied für die Steuerung der Bewegung 9. Das Lager ist auf dem Träger 10 aufgelagert. Die Mittelachse des Stehers bzw. des Tragbalkens kann beispielsweise auf die Linie Il geschwenkt werden, so daß der Tragbalken um ca. 35 cm seitlich versetzt wird.

Diese Schwenklagerung kann sowohl für Festbalken 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, während 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 Grundstel-

bo lung geschwenkt werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann ein wesentlicher Mangel der bisher bekannten unterfeuerten Stoßofen und Hubbalkenofen, nämlich der Temperaturabfall oberhalb der Gleitschienen, ganz we· ser'lich vermindert werden. Diese Temperaturdifferenz

b5 wird bekanntlich dadurch verursacht, daß einmal Wärme durch Leitung von Wärmgut zum gekühlten Tragrohr abgeführt wird, zum anderen, daß die Wärmestrahlung auf das Wärmgut abgeschattet wird. Neuere Un-

lersuchungen und Erfahrungen zeigen, daß bei den hohen Temperaturen in Walzwerksöfen für Stahl von um 1250'¹C der Einfluß der Abschaltung entscheidend ist. Durch das Wegschwenken der unbelasteten Tragbalken aus ihrer bisherigen Position wird dort der freie Durch- ■> gang der Wärmestrahlung auf das Wärmgin ermöglicht und somit der Temperaturabfall in diesem Bereich ausgeglichen.

Weiter wird vorgeschlagen, daß bei Hubbalken die Verbreiterung der öffnung im festen Ofenboden /iir κι 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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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Tragbalken für Wärmöfen, der von einem Medium, insbesondere Wasser, im Durchfluß gekühlt ist, wobei der in Förderrichtung verlaufende Tragbalken an einem Ende ais 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 längsverschieblich aufgelagert ist und eine vor· einem zum 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 Hö'i'.e des durchgehenden tragenden Querschnittes des Tragbalkens mehr als 1,4mal so groß ist wie die Breite des tragenden Querschnittes des Tragbalkens und daß der tragende Querschnitt der Steher mehr als 1,5mal so groß ist wie die Breite des tragenden Querschnittes des Tragbalkens.

2. Tragbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken aus zwei übereinanderliegenden, voneinander getrennten Kammern besteht.

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 zum Festpunkt zurückströmt.

4. Tragbalken nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken prismatische aus hochhitzebeständigem Metall bestehende Reiter (ragt, die in ihrem Innern Ausnehmungen besitzen, in die ein auf der Tragschiene verschweißter Steg hineingreift, wobei Reiter und Steg durch einen 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 Ofenlängsrichtung verlaufende Achse erlaubt und daß 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 Wärmgut tragen, sich in einer Grundstellung befinden, während 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 des Wärmguts 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