SKID PIPE MORE PARTICULARLY ADAPTED TO BE USED IN A PUSHER TYPE FURNACE AND PRODUCTION OF HIGH PRESSURE SATURATED VAPOUR THEREWITH

Abstract: 1. Sliding beam, in particular for a pusher furnace, comprising an inner cavity through which a coolant flows and whose tubular inner cross-section in the direction of its horizontal middle axis (6) has a slighter extension than it has in the direction of its vertical middle axis (7), characterized in that the tubular cross-section (5) is formed by a substantially elliptic inner rim (10) and a substantially elliptic outer rim (11), and that the wall thickness of the supporting tubular cross-section is made of a material formed in one piece with the wall of the sliding beam and increasing in thickness, starting from a minimal value (8) at the horizontal middle axis (6) of the cross-section (5) up to a maximal value (9) at approximately the vertical middle axis (7) of the cross-section.

Description: Gleitbalken, insbesondere für einen Stossofen Die Erfindung betrifft einen Gleitbalken, insbesondere für einen Stossofen, mit einem von Kühlmittel durchflossenen Innenraum. Solche Gleitbalken sind insbesondere in Stossöfen, die sowohl mit einer Ober- als auch Unterfeuerung ausgestattet sind, hohen Biegebeanspruchungen durch die zu fördernden Werkstücke sowie Druckbeanspruchungen durch das sie durchströmende Kühlmittel ausgesetzt, wobei durch die hohen Temperaturen im Inneren der öfen eine Minderung der Materialfestigkeit der Gleitbalken eintritt. Als Folge dieser spezifischen Beanspruchungen kam es bei Verwendung von Gleitbalken zu Verformungen und Einrissen und damit zum Kühlmittelaustritt. Aus der AT-PS 223 640 ist es für Gleitbalken in Wärmebehandlungsöfen von Hüttenwerken bekannt, zur Erhöhung des Widerstandsmomentes gegen Biegebeanspruchung, Rohre mit rechteckigem Querschnitt zu verwenden, die an ihrem gesamten Umfang die gleiche Wandstärke aufweisen. An einer Seite dieser Rohre sind die in Längsrichtung der Rohre sich erstreckenden Verschleissleisten, adf denen das zu fördernde Werkstück, beispielsweise eine Bramme, gleitet, aufgeschweisst. Der tragende Rohrquerschnitt wird durch die Verschleissleiste jedoch nicht verstärkt. Zwischen Verschleissleiste und Rohrquerschnitt kommt es zur Bildung einer Wärmefalle, da die Schweissnähte, die zur Befestigung der Verschleissleiste dienen, sich nicht über die gesamte Breite der Verschleissleiste erstrecken. Dadurch bedingt kommt es zu einer stark ungleichen Wärmebelastung der Verschleissleiste und des tragenden Rohrquerschnittes, wodurch Verformungen des Gleitbalkens und Risse in den Schweissnähten entstehen können. Es ist weiters aus der DE-PS 576 976 ein Gleitrohr für Wärmebehandlungsöfen bekannt, welches aus einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt gebildet ist, das über seinen gesamten Umfang eine gleiche Wandstärke aufweist und auf das an der Ober- und Unterseite einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Verschleissleisten aufgeschweisst sind. Bedingt durch die Kreisform des hohlen Rohres sind zur Befestigung der Verschleissleisten grosse, überdimensionierte Schweissnahtvolumen notwendig, was festigkeitsmässig nachteilig ist und einen überaus hohen Fertigungsaufwand bedingt. Diese überdimensionierten Schweissnähte liegen in durch Zug- und Druckkräfte beaufschlagten Zonen des Gleitbalkens, was ebenfalls nachteilig ist. Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einen Gleitbalken zu schaffen, der unter Beachtung der Forderung nach möglichst grosser Material- bzw. Eigengewichtseinsparung, ausser einem höheren Widerstandsmoment gegen Biegebeanspruchung auch einen einem hohen Druck des Kühlmittels standhaltenden Widerstand aufweist. Insbesondere soll es möglich sein, die Temperatur des erfindungsgemässen Gleitbalkens höher zu halten als die der bekannten, sodass der Gleitbalken zum Zweck der Dampferzeugung verwendet werden kann, ohne jedoch bleibende Verformungen zu erleiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: - der Rohrinnenquerschnitt weist in Richtung seiner hori zontalen Mittelachse eine geringere Erstreckung auf, als seine Erstreckung in Richtung seiner vertikalen Mittelachse beträgt, - die Wandstärke des tragenden Rohrguerschnittes ist aus gehend von einem Minimalwert an der horizontalen Mittelachse des Querschnittes bis zu einem maximalen Wert an etwa der vertikalen Mittelachse des Quer schnittes zunehmend dicker ausgebildet. Der erfindungsgemässe Gleitbalken vereinigt die Vorteile eines Hochkantquerschnittes und die Vorteile möglichst grosser Materialanhäufung in möglichst grossem vertikalem Abstand von der Mittelachse des Gleitbalkens bei einfacher Fertigung. Bevorzugt ist die Wandstärkenzunahme durch einstückig mit der Wand des Gleitbalkens geformtes Material bewirkt, wodurch tragende Wandteile verbindende Schweissnähte vermieden werden, die in durch Zug- bzw. Druckkräfte beaufschlagten Zonen liegen. Vorteilhaft weist die maximale Wandstärke die eineinhalbbis vierfache Dicke der minimalen Wandstärke auf. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die sich durch eine besonders einfache Form auszeichnet, ist der Rohrquerschnitt von einem rechteckförmigen Innen- und Aussenrand gebildet. Um den Gleitbalken gegen besonders hohen Innendruck extrem widerstandsfähig auszubilden, ist zweckmässig die Wandstärke vom Minimal- zum Maximalwert stetig zunehmend dicker ausgebildet, wobei eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rohrquerschnitt von einem im wesentlichen ellipsenförmigen Innen- und einem im wesentlichen ellipsenförmigen Aussenrand gebildet ist. Ein Gleitbalken mit einer solchen Querschnittsform kann auch für eine Hochdruckdampfkühlung verwendet werden. Es ist zweckmässig; wenn die vom Innenrand des Rohrquerschnittes umschlossene Fläche in Richtung der vertikalen Mittelachse eine eineinhalb- bis dreifache Erstreckung der Erstreckung in Richtung der horizontalen Mittelachse aufweist. Um eine ausreichende Auflagefläche für die zu fördernden Werkstücke auf dem Gleitbalken sicherzustellen, ist es zweckmässig, wenn der Aussenrand des Rohrquerschnittes im Bereich der vertikalen Mittelachse abgeplattet ausgebildet ist. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenrand des Rohrquerschnittes im Bereich der vertikalen Mittelachse eine stegartige Erhebung aufweist, wodurch an dem Gleitbalken selbst und einstückig mit diesem ausreichend Verschleissmaterial vorgesehen ist, sodass das Aufsetzen bzw. Anschweissen von eigenen Verschleissleisten nicht notwendig ist. Eine fertigungstechnisch besonders zweckmässige Ausgestaltung des Gleitbalkens ergibt sich, wenn er aus zwei jeweils einstückig ausgebildeten Halbschalen, die in Längsrichtung im Bereich der horizontalen Mittelebene des Gleitbalkens miteinander verschweisst sind, zusammengesetzt ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Halbschalen im Strangpressverfahren hergestellt sind, wodurch besonders lange Gleitbalken herstellbar sind. Vorteilhaft werden erfindungsgemässe Gleitbalken zur Erzeugung von Hochdruck-Sattdampf mit einer Temperatur von 150 bis zu 3000C und einem Druck von 1 bis 3 MPa verwendet. Der erfindungsgemässe Gleitbalken ist anhand mehrerer, in den Fig. 1 bis 4 in Schnittdarstellung gezeigter Aus;' führungsformen nachfolgend näher erläutert, wobei die Schnitte rechtwinkelig zur Längserstreckung der Gleitbalken gelegt sind. Gemäss den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 ist der Gleitbalken jeweils aus zwei stranggepressten Halbschalen 1, 2 gebildet. Die Schweisskanten 3, 4 sind beim Strangpressen bereits mitgeformt worden. Der nach Verschweissen der beiden Halbschalen gebildete Gleitbalken weist einen Querschnitt 5 auf, dessen Erstreckung in Richtung seiner horizontalen Mittelachse 6 geringer ist als seine Erstreckung in Richtung seiner vertikalen Mittelachse 7 und wobei weiters die Wandstärke des Rohrquerschnittes von einem Minimalwert 8 an der horizontalen Mittelachse 6 bis zu einem Maximalwert 9 nahe der vertikalen Mittelachse zunehmend dicker ausgebildet ist. Der Innen- 10 und Aussenrand 11 des Querschnittes sind etwa ellipsenförmig, wobei gemäss Fig. 1 der Aussenrand 11 im Bereich der vertikalen Mittelachse 7 zwecks Bildung einer Auflagefläche 12 für die zu fördernden Werkstücke abgeplattet ist. Die Wandstärke im Bereich der Auflagefläche 12 ist so gewählt, dass selbst nach einem Verschleiss um das Mass 13 nach einer gewissen Betriebsdauer das Widerstandsmoment gegen Biegung um die horizontale Mittelachse 6 sowie der Widerstand gegen den hohen Innendruck des im Inneren fliessenden Kühlmittels noch ausreichend ist. Nach Abnutzung des Gleitbalkens an der oberen Abplattung um das Mass 13 wird der Gleitbalken um 1800 um seine Längsachse 14 gewendet, sodass die der abgenützten Auflagefläche gegenüberliegende Auflagefläche nunmehr als Gleitbahn dient. Gegebenenfalls kann die Auflagefläche durch Auftragsschweissung wieder erneuert werden. Die Herstellung des Gleitbalkens ist trotz der besonderen Profilierung kostengünstig, insbesondere wenn die Halbschalen stranggepresst werden, wodurch die Gleitbalken über eine Längserstreckung von 4 bis 6 m ohne Quernähte ausgebildet werden können. Die Schweissung der Längsnähte erfolgt in der horizontalen Mittelebene, dort wo die Wandstärke am geringsten ist, wobei vorteilhaft Schweissautomaten eingesetzt werden. Der Gleitbalken gemäss Fig. 2 weist an seiner Ober- und Unterseite im Bereich der vertikalen Mittelebene vorstehende Rippen 15 auf, die durch stegartige Erhebungen 16 des Aussenrandes 11 des Rohrquerschnittes gebildet werden. Durch diese Rippen ist zusätzliches Verschleissmaterial an dem Gleitbalken vorgesehen. i Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 3 sind ebenfalls in der vertikalen Mittelebene des Gleitbalkens vorstehende Rippen 17 vorgesehen, die für die Montage von separaten Verschleissleisten 18 aus hochzunderfestem Material dienen sollen. In Fig. 4 ist schliesslich eine Ausführungsform des rechteckigen balkens dargestellt, dessen Querschnitt einen rechteckigen Innen- 19 und Aussenrand 20 aufweist und der aus zwei Halbschalen ähnlich wie die Gleitbalken gemäss den Fig. 1 bis 3 zusammengeschweisst ist. Die beiden Halbschalen wer. den ebenfalls zweckmässig nach dem Strangpressverfahren hergestellt. Bei Verwendung entsprechend grosser Strangpressmaschinen ist es möglich, den erfindungsgemässen Gleitbalken auch einstückig herzustellen. Durch die Verwendung der erfindungsgemässen Gleitbalken ist es möglich, die Wärme in den Industrieöfen in ökono mischer Weise und ohne besonderen zusätzlichen Aufwand zur Erzeugung von in anderen Betrieben weiterverwertbaren Hochdruck-Sattdampf zu verwerten, wobei Dampftemperaturen bis zu 3000C und Dampfdrücke bis zu 3 MPa erreicht werden können.

Claims: Patentansprüche: 1. Gleitbalken, insbesondere für einen Stossofen; mit einem von Kühlmittel durchflossenen fnnenraum,"ge- kennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Rohrinnenquerschnitt weist in Richtung seiner hori zontalen Mittelachse (6) eine geringere Erstreckung auf, als seine Erstreckung in Richtung seiner vertikalen Mittelachse (7) beträgt, - die Wandstärke des tragenden Rohrquerschnittes ist aus gehend von einem Minimalwert (8) an der horizontalen Mittelachse (6) des Querschnittes (5) bis zu einem maximalen Wert (9) an etwa der vertikalen Mittelachse (7) des Querschnittes (5) zunehmend dicker ausgebildet. 2. Gleitbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärkenzunahme durch einstückig mit der Wand des Gleitbalkens geformtes Material bewirkt ist. 3. Gleitbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Wandstärke die eineinhalb- bis vierfache Dicke der minimalen Wandstärke aufweist. 4. Gleitbalken nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt von einem rechteckförmigen Innen- (19) und Aussenrand (20) gebildet ist. 5. Gleitbalken nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke vom Minimal- (8) zum Maximalwert (9) stetig zunehmend dicker ausgebildet ist. 6. Gleitbalken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt (5) von einem im wesentlichen ellipsenförmigen Innen- (10) und einem im wesentlichen ellipsenförmigen Aussenrand (11) gebildet ist. 7. Gleitbalken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Innenrand (10) des Rohrquerschnittes umschlossene Fläche in Richtung der vertikalen Mittelachse eine eineinhalb- bis dreifache Erstreckung der Erstreckung in Richtung der horizontalen Mittelachse aufweist. 8. Gleitbalken nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenrand (11) des Rohrquerschnittes (5) im Bereich der vertikalen Mittelachse (7) abgeplattet ausgebildet ist. 9. Gleitbalken nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenrand (11) des Rohrquerschnittes (5) im Bereich der vertikalen Mittelachse (7) eine stegartige Erhebung (16) aufweist. 10. Gleitbalken nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er aus zwei jeweils einstückig ausgebildeten Halbschalen (1, 2), die in Längsrichtung im Bereich der horizontalen Mittelebene des Gleitbalkens miteinander verschweisst sind, zusammengesetzt ist. 11. Gleitbalken nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (1, 2) im Strangpressverfahren hergestellt sind. 12. Verwendung von Gleitbalken nach den Ansprüchen 1 bis 11 zur Gewinnung von Hochdruck-Sattdampf. 13. Verfahren zur Erzeugung von Hochdruck-Sattdampf mit einer Temperatur von 150 bis zu 3000C und einem Druck von 1 bis 3 MPa, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser in die Gleitbalken eines Stossofens eingeleitet wird, welche Gleitbalken einen Rohrinnenquerschnitt aufweisen, dessen Erstreckung in Richtung seiner horizontalen Mittelachse geringer ist als seine Erstreckung in Richtung seiner vertikalen Mittelachse, wobei die Wandstärke des Rohrquerschnittes von einem Minimalwert an der horizontalen Mittelachse des Querschnittes bis zu einem Maximalwert an etwa der vertikalen Mittelachse des Querschnittes zunehmend dicker ausgebildet ist.

Inventors: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: F27D3
IPC codes: F27B9, F16L53, F27D3, C21D1