DE2113666A1

DE2113666A1 - Gleitschienen oder -balken fuer OEfen

Info

Publication number: DE2113666A1
Application number: DE19712113666
Authority: DE
Inventors: Dibley John Edwin; Salter Frank Michael
Original assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Current assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Priority date: 1970-03-23
Filing date: 1971-03-20
Publication date: 1971-12-09
Also published as: ZA71360B; BE764650A; SE363847B; US3706448A; GB1321302A; CA933352A; NL7103857A; FR2084354A5; DE2113666B2

Description

Patentanwalt

..'Vj..^ ^{r S} München-Pullach, den 19. März 1971

D-ΓΙ.: .: ..en - Pullcch
Wienerst.". 2, T. Man. 7 0305 70,7931782

DB/ - 7036

THE BRITISH IRON AKD STEEL RESEARCH ASSOCIATION, 24 Buckingham Gate, London S_CW_T1_C , England

Gleitschienen oder -balken für Öfen

Bei der Stahlherstellung 1st die Verwendung von öfen zur Wiedererwärmung der Rohlinge beispielsweise Vorwalzblöcke oder Brammenbekannt, bei welchen Brenner sowohl oberhalb als auch unterhalb des Rohlings angeordnet sind und welcher Gleitschienen oder -balken zum Halten der Rohlinge aufweist· Die Gleitschienen oder -balken bekannter Öfen weisen ein wassergekühltes Rohr und eine von dem Rohr getragene Schiene auf, welche eine Tragfläche bildet auf welcher der Rohling aufliegt. Bei Stoßofen sind die Gleitschienen zum Tragen der Rohlinge vorgesehen und das wieder zu erwärmende Material wird durch den Ofen geschoben und rutscht auf den Schienen entlang. Bei einem Schwingbalkenofen sind bewegbare Balken und ortsfeste Balken vorgesehen und das Werkstück wird dadurch vorwärtsbewegt, daß es schrittweise mittels der beweglichen Balken von den ortsfesten Balken abgehoben und weiter vorwärts auf den

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ortsfesten Balken abgelegt wird.

Die Wasserkühlung, die notwendig ist, um die Festigkeit der Rohre zu erhalten, bewirkt kühlere Bereiche an dem 7/erkstück die als Schleifspuren bezeichnet werden. Ein bekannter Weg zum Verringern dieser Schleifspuren besteht darin die Schiene so heiß wie möglich zu halten und folglich sind hochwarmfeste Legierungen zu deren Herstellung notwendig. Bei Verwendung derartiger Materialien ergeben sich große Probleme bei der Verbindung der Gleitschienen an den Rohren. Es sind Versuche bekannt geworden, diese Probleme bei der Befestigung dadurch zu vermeiden, daß die Schiene und das Rohr ohne miteinander

werden

verschweißt zu werden ineinander verhakt /J derartige Lösungen bedingen große Gleitschienen und sind folglich teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Gleitschiene oder —balken zu schaffen, bei der der Wärmeübergang von dem Werkstück auf das Rohr klein isto Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Gleitschiene oder -balken für einen Ofen mit einem hohlen Rohr durch welches Kühlflüssigkeit geleitet werden kann, und einer oben auf das Rohr aufgeschweißten Schiene, welche die Lagerflache für das zu. erwärmende Werkstück bildet, dadurch gelöst, daß die Schiene einen umgekehrten Hohlkehl-Querscnnitt mit zwei äußeren sich nach unten von einem oberen Bereich erstreckenden Bögen aufweist, wobei die Unter enden der äußeren Bögen an das Rohr angeschweißt sind, und dadurch daß der obere Bereich der Schiene eine Anzahl von über ihre Länge im Abstand angeord—

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neten Unterbrechungen zur Spannungsentlastung aufweist«

Bei bekannten Lösungsvorschlägen,bei denen Schienen aus hochwarmfesten Legierungen direkt auf das Rohr geschweißt wurden, trat es auf, daß sich die Schiene von dem Rohr trennte. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Grund dafür darin liegt, daß, wenn die Gleitschiene im praktischen Einsatz ist, der Kopf der Schiene heiß wird, wohingegen ihr Boden bei einer niedrigen Temperatur gehalten wird, da sie an das wassergekühlte Rohr angeschweißt ist. Dieser Temperaturunterschied bewirkt, daß der Oberteil der Gleitschiene zusammengepreßt wird und daß unter der dadurch erzeugten Spannung eine plastische Deformation auftritt, um diese Spannungen zu entlasten. Wenn die Ofentemperatur abgesenkt wird, kühlt die Schiene ab und ihr oberer Bereich zieht sich zusammen und gerät unter Spannung. Dies erzeugt eine Neigung in der Schiene sich nach ob'en an ihren Enden zu verwölben, wodurch dann wiederum Spannungen auf die Schweißung übertragen werden, so daß entweder die Schiene oder die Schweißung aufbricht oder sogar Schiene und Schweißung brechen· Bei einem Stoßofen wird das Werkstück den. Schienen entlang mit einer Kraft von mehreren 100 Tonnen geschoben und das Werkstück kann sich an einem nach oben vorstehenden Teil der Schiene, der gerissen und verbogen war, verfangen und reißt dann somit leicht die Schiene von dem Rohr ab.

Der iLonlkehlförmige Querschnitt bei der erfindungsgemäßen Schiene bewirkt, daß weniger Wärme zu dem Rohr geleitet wird als sie durch, eine Vollschiene gleicher Abmessung geleitet

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würde, so daß die Schleifspuren gering sind. Der Kopf der Schiene ist folglich, heißer als bei der bekannten Schienenbauweise und weist folglich eine größere Neigung zum Verwölben auf, Jedoch wird andererseits dieses Iroblem durch die vorgesehenen Spannungsentlastungsunterbrechungen verringert, die im Abstand längs der Schiene angeordnet sind.

V/enn die erfindungsgemäße Schiene den Betrieb eingesetzt ist dehnt sich der obere Bereich aus und wird somit komprimiert und es tritt unter der Wirkung dieser Kompressionskraft eine plastische Deformation auf. Beim Abkühlen zieht sich der obere Bereich zusammen und kommt unter Spannungswirkung, welche durch die im Abstand angeordneten Unterbrechungen entlastet wird. Praktische Versuche haben ergeben, daß eine erfindungsgemäße Gleitschiene kleinere Schleifspuren als eine bekannte Schiene erzeugt und beim Betrieb nicht von dem Kühlrohr abgerissen wird. 7/enn eine Platine oder Vorwalzblock aus einem Wiedererv/ärmungsofen austritt, wird er gewalzt und um eine zufriedenstellende Qualität des Walzens zu gewährleisten, muß der gesamte Block oder Platine über einer bestimmten Temperatur sein. Die kühlsten Teile der Platine, nämlich die Schleifspuren, müssen gleichfalls über diese bestimmte Temperatur erhitzt v/erden und folglich muß der Rest der Platine auf eine höhere Temperatur erwärmt werden als sie zum Walzen notwendig wäre. Durch Verringerung der Schleifspuren bei Verwendung der erfindungsgemäßen Gleitschienen ist es somit möglich, die GesamtOfentemperatur niedriger zu halten, wodurch sich Brennstoffersparnisse und eine größere Lebensdauer der

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- 5 -feuerfesten Ausmauerung des Ofens ergeben»

Die Spannungsentlastungsunterbrechungen können in vielen verschiedenen Formen vorgesehen sein, die geeignet sind, den Aufbau von Spannungen zwischen gegenüberliegenden Enden der oberen Abschnitte der Schiene zu verhindern. Beispielsweise können die Unterbrechungen durch vollständige Schnitte gebildet sein, die sich seitlich durch den oberen Bereich der Schiene an in Abstand zueinander angeordneten Punkten längs der Schiene erstrecken, wobei die Schnitte durchgeführt werden nachdem die Schiene gegossen ist. Gleichfalls können die Unterbrechungen durch sich quer zur Schiene erstreckende Reihen von Löchern gebildet sein, die durch den oberen Bereich gebohrt sind, um Sollbruchstellen zu bilden, an denen die Schiene springt, wenn sie unter Spannung kommt« Vorzugsweise weisen die Unterbrechungen Nuten auf, die sich direkt über die Tragfläche der Schiene erstrecken. Die Wandungen der Nuten gehen vorzugsweise in die Tragfläche im stumpfen Winkel über, um die Möglichkeit zu verringern, daß sich das Werkstück an der Kante der Nut verfängt. Vorzugsweise sind die Nuten "V-förmig ausgebildet und können nach dem Gießen der Schiene hergestellt werden. Wenn sich die Schiene zusammenzieht, kann sie längs einer oder mehrerer der Nuten springen und die Nuten sind derart ausgebildet, daß sie aufreißen ehe entweder die Schiene oder die Schweißung beschädigt werden. Vorzugsweise erstrecken sich die Unterbrechungen mindestens einen Teil der Außenfläche der beiden äußeren Bögen nach unten und enden in direkt durch die äußeren Bögen führenden Löchern, um das Fortsetzen der

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Risse zu verhindern.

Die Unterbrechungen können gleichfalls sich über die Unterseite des Oberbereichs der Schiene erstreckende Nuten aufweisen. Wenn derartige Nuten an der Unterseite des Oberbereiches und an der Oberseite, d.h. auf der Tragfläche vorgesehen sind, ist vorzugsweise jeweils direkt unter jeder Nut auf der Tragfläche eine Nut an der Unterseite angeordnet» Dies unterstützt das Sprin-" gen oder Eeissen der Schiene an den gewünschten Stellen,,

Die Schienen sind vorzugsweise aus 50 % oder 51 % Kobaltstahllegierung hergestellt» Die Schiene wird vorzugsv/eise aus einer Anzahl von Schienenabschnitten hergestellt, die aneinandergeschweißt werden»

Bei einem Schwingbalkenofen ist es nicht notwendig, daß die Schiene kontinuierlich über die Länge des Balkens hindurchführt, obwohl diese Ausführungsform bevorzugt wird» Es ist möglich, eine Anzahl von Schienenabschnitten im Abstand zueinander anzuordnen, jedoch erfindungsgemäß würde weiterhin jeder Schienenabschnitt im Abstand angeordnete Unterbrechungen aufweisen.

Das Rohr ist vorzugsweise mit einem Isolationsmaterial überzogen, das zwei allgemein flache obere Flächen aufweist, die gegeneinander geneigt sind und die in Richtung der Schiene konvergieren. Dies erzeugt eine geringere Abschirmung der Platine von den Brennern unterhalb der Platine als es eine Gleitschiene kreisförmigen Querschnittes tun würde. Das Rohr

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kann einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Die Gleitschiene oder -balken kann mehr als ein Rohr enthaltene Beispielsweise können drei Rohre kreisförmigen Querschnittes mit ihren Achsen parallel miteinander verschweißt sein, wobei jedes Rohr die anderen beiden berührte Auf diese Weise kann unter Verwendung von Rohren kreisförmigen Querschnittes eine zweckdienliche Gleitschiene dreieckigen Querschnittes hergestellt werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf den Zeichnungen, in denen Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Stoßofens mit erfindungsgemäßen Gleitschienen,

Fig. 2 einen Querschnitt einer Äusführungsform einer erfindungsgemäßen Gleitschiene_s

Fig» 3 die perspektivische Ansicht eines Schienenabschnittes für die Gleitschiene nach Fig. 2,

Fig. 4 die Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Schienenabschnittes,

Fig. 5 den Querschnitt längs der Linie V-V von Fig. 4- und

Fig. 6 die Endansicht der in Fig. 4- veranschaulicht-οσ·. Schiene.

In Fig. 1 ist ein Stoßofen zur Wiedererhitzung von Fiatinen mit sechs Gleitschienen Λ veranschauii t, die sämtlich auf einem Träger-aufbau 2 gehalten sind. Bine Platine aus Stahlmaterial 5 ist auf den Gleitschienen 1 getragen veranschaulicht. Oberhalb und unterhalb der Gleitschienen Λ sind Brenner

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angeordnet und Wärme wird von den Brennerflammen und den Wandungen 6 des Ofens auf die Platinen 3 abgestrahlt«

In Figo 2 ist eine der Gleitschienen 1 bestehend aus einem hohlen G-I ei ts chi enenr ohr 9 durch das eine Kühlflüssigkeit hindurchgeleitet werden kann und einer Schiene 10, die oben auf das Rohr 9 aufgeschweißt ist, wobei die Schiene eine Tragfläche 11 für das zu erwärmende Werkstück aufweist. Die Schiene 10 ist von einem umgedrehten Hohlkehlquerschnitt mit zwei äußeren Bögen 12, die sich nach unten von einem Oberteil 15 erstrecken. Die äußeren Bögen 12 sind von dem Rohr 9 derart gehalten, daß ein Raum 14 von der Schiene 10 und dem Rohr umschlossen wird. Die Unterenden der äußeren Bögen 12 sind mit Schweißmaterial 15 an dem Rohr 9 angeschweißt. Die Breite der Bögen 12 ist derart, daß die horizontale Querschnittfläche der Bögen 12 pro Längeneinheit der Schiene im wesentlichen kleiner ist als die Fläche der oberen Oberfläche 11 des oberen Abschnittes 13 pro Längeneinheit der Schiene.

Die Schiene 10 ist aus 50 /iLger oder 51 ^f,oiger Kobaltstahllegierung gegossen, welche ein verschleißfestes Katerial darstellt, das über große Zeitspannen bei hohen Temperaturen, beispielsweise 1000⁰C eingesetzt v/erden kann»

Das Rohr 9 weist zwei im wesentlichen flache Oberflächen 16 auf, die zueinander geneigt sind und in Richtung der Schiene über den größeren Teil der Höhe des Rohres 9 konvergieren. Die Maximalhöhe des Rohres übersteigt seine maximale Breite. Eine Schicht aus wärmeisolierendem I.iaterial 17 umgibt das

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Rohr 9» um dieses zu isolieren und das Isolationsmaterial v/eist gleichfalls zwei im wesentlichen flache Oberflächen auf, die zueinander geneigt sind und in Sichtung der Schiene konvergieren« Das Isolationsmaterial v/eist ein Verstärkungsgewebe Ί8 in seinem Inneren auf, welches bei 18 an dem Rohr angeschweißt ist, um das Laterial 17 an dem Rohr zu befestigen. Feuerfestes Füllmaterial 19 ist zum Auffüllen der Zwischenräume zwischen der Oberkante des Materials 17 und dem Fuß der Schiene 10 verwendet.

Die Schiene 10 ist aus- einer Reihe von Schienenabschnitten hergestellt, die jede eine Anzahl von Spannungsentlastungsunterbrechun en 20 aufweist, die über seine Länge wie in Fig„ ersichtlich, in Abständen angeordnet sind_o Der Schienenabschnitt ist 45 cm lang und die Unterbrechungen 20 sind ungefähr in Abständen von 5 cm angeordnet_o

Die Unterbrechungen 20 werden gebildet, wenn die Schienenabschnitte gegossen werden und bestehen aus V-förmigen Nuten, die sich quer über die Tragfläche 11 der Schiene und mindestens einen Teil der äußeren Flächen 21 der beiden Außenbogen 12 hinunterstreckene Die Nuten 20 enden in Löchern 22, welche direkt durch die äußeren Bögen 12 hindurchführen. Da die Nuten V-förmig ausgebildet sind, treffen sich die Wandungen der Nuten mit der Tragfläche 11 in einem stumpfen Winkele

Die beiden Enden jeder der Schienenabschnitte sind bei 23 über ihren oberen Teil derart abgeschrägt, daß, wenn zwei Schienenabschnitte aneinandergeschweißt werden, zwischen den beiden

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aneinanderliegenden Schienenabschnitten gleichfalls eine Spannungs ent lastungsunt erbr echung ausgebildet wird,. Auf diese 7/eise weist die erfindungsgemäße Gleitschiene in regelmäßigen Abständen durch die Nuten 20 bzw<> die Abschrägüngen 23 gebildete Sollbruchstellen auf.

■Jeiterhin ist an federn Ende Jedes der Schienenabschnitte eine halbkreisförmige Ausnehmung 25 in&en Außenbögen 12 ausgebildet, so daß, wenn zwei aneinanderliegende Schienenabschnitte zusammengeschweißt v/erden, die Ausnehmungen 25 an aneinanderliegenden Bögen zusammen Löcher bilden, die direkt durch die Außenbögen 12 ähnlich wie die Löcher 22, hindurchführen.

Das Fußende jedes der Bögen 12 ist bei 26 abgeschrägt, um mit Schweißmaterial, wie in Fig. 2 ersichtlich, an das Rohr 9 angeschweißt werden zu können. Die Enden jeder der Schienenabschnitte v/eisen weiterhin Schweißabschrägungen 27 in dem Bereich der Bögen 12 unterhalb der Ausnehmungen 25 auf, um . das Aneinanderschweißen nebeneinander liegender Schienenabschnitte zu ermöglichen.

Der in den Fig. 4 bis 6 veranschaulichte Schienenabschnitt unterscheidet sich in drei Funkten von dem in Fig. 3 veranschaulichten. Der erste Unterschied besteht darin, daß zusätzlich zu den Nuten 20 Nuten 30 vorgesehen sind, die sich quer über die Unterseite des Oberteiles 13 der Schiene erstrecken. Die Nuten 30 sind direkt unter den Nuten 20 angeordnet. Der z\veite Unterschied besteht darin, daß die Löcher näher am Boden der äußeren Bögen 12 angeordnet sind. Der dritte

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Unterschied "besteht darin, daß die i'nden 32 des Schienenabschnittes 31 nicht mit einer der Sollbruchstellen zusammenfallen. Anstelle dessen sind die Enden 32 derart, daß, wenn zwei Schienenabschnitte 31 aneinandergeschweißt werden, die Schweißnaht in der Mitte zwischen zwei Hüten 20 liegt-. Jedes Ende 32 v/eist eine Fläche 34- im rechten Winkel zu dem Schienenabschnitt 31 und zwei geneigte Flächen 36 und 38 auf. Um zwei Schienenabschnitte miteinander zu verbinden, wird die Fläche 32 eines Schienenabschnittes gegen die gleichartige Fläche der nächsten daneben liegenden Schienenabschnitte gelegt und die durch die Flächen 36 und 38 gebildete Nut wird dann völlig mit Schweißmaterial gefüllte

Praktische Versuche haben erwiesen, daß nach dem Gebrauch der erfindungsgemäßen Gleit sch! er. ...Tf die lie Tragfläche bildende Schiene über ihre Länge mindestens -äü ^!.ui.-e.-i der Ku^.en 20 gerissen war. Diese 'Sisse sind kontrolliert und stellen keinen Nachteil dar. Die V-förmigen Nuten 20 gewährleisten, daß sich die Werkstücke nicht an einem Teil der Schiene 10 verfangen können und dadurch die Schiene 10 von dem Rohr 9 abreissen können. Weiterhin hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Gleitschiene die Schleifspuren im Vergleich mit bekannten Gleitschienen verringert.

Sämtliche in den Zeichnungen dargestellten und in der Be schreibung erkennbaren technischen Eixuä^Xheiten Bind für die Erfindung von Bedeutung·

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Claims

Patentansprüche

1. Gleitschiene oder -balken für einen Ofen mit einem Hohlrohr Kühlmedium

durch das ein/ Flüssigkeit durchgeleitet v/erden kann und einer auf dem Kopf des Rohres aufgeschweißten Schiene, wobei die Schiene eine Tragfläche für das zu erwärmende Werkstück bildet, dadurch, gekennzeichnet, daß die Schiene (10, 31) einen umgekhrt hohlkehlförmigen Querschnitt mit zwei äußeren Bögen (12), die sich nach unten von einem Oberteil (13) erstrecken, aufweist, die Unterenden der äußeren Bögen (12) an dem Rohr (9) angeschweißt sind und dadurch, daß der obere Bereich (13) der Schiene (10, 31) eine Anzahl von Spannungsentlastungsstellen oder Sollbruchstellen (20,30) auf v/eist, die in Abständen über dessen Länge verteilt sind.

Gleitschiene oder -balken nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^ zeichnet, daß die Sollbruchstellen sich quer über die Tragfläche (11) der Schiene (10, 31) erstreckende Nuten (20) aufweisen.

3ο Gleitschiene oder -balken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Nuten (20) im stumpfen Winkel auf die Tragfläche (11) stoßen.

4_e Gleitschiene oder -balken nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstellen Nuten aufweisen, die sich über die Unter-

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- 13 seite des oberen Bereiches (13) der Schiene (31) erstrecken.

5. Gleitschiene oder -balken nach Anspruch 4- im Zusammenhang mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wut (30) an der Unterseite des oberen Bereiches (13) direkt unter jeder Nut (20) in der Tragfläche (11) angeordnet ist.

. 6. Gleitschiene oder -balken nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sollbruchstellen (20) mindestens einen Teil der Außenflächen (21) der beiden äußeren Bögen (12) nach unten erstrecken und in Löchern (22) enden, die direkt durch die äußeren Bögen 12 hindurchführen„

7· Gleitschiene oder -balken nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (10, 31) aus 50 %iger bis 51 yoiger Kobaltstahllegierung hergestellt ist.

8. Gleitschiene oder -balken nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schicht aus wärmeisolierendem Material (1?) zur Isolation des Rohres (9) aufweist.

9. Gleitschiene oder -balken nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (10, 31) aus einer Reihe von aneinandergeschweißten Schienenabschnitten hergestellt ist.

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10ο Gleitschiene oder -balken nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche_} dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschiene in einem Ofen angeordnet ist, der Heizvorrichtungen (5) aufweist, die sowohl oberhalb als auch unterhalb der Gleitschiene oder des -balkens (1) angeordnet sind.

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