AT395436B - Metallband-behandlungsanlage - Google Patents

Description

AT395436B

Die Erfindung betrifft eine Metallband-Behandlungsanlage mit einer Mehrzahl von für eine maximale Bandbreite ausgelegte Rollenmäntel aufweisenden BandfOhrungsrollen, von denen mindestens eine mit einer Flüssigkeitskühlung versehen ist

Zur Kühlung von laufendem Metallband werden in Metallband-Behandlungsanlagen, insbesondere Stahlband-5 Behandlungsanlagen, wie z. B. Bandbeschichtungsanlagen, Verzinkungsanlagen, u. a. spezielle Bandführungsrollen verwendet, über deren Rollenmantel das Metallband geführt ist, wodurch dem Metallband Wärme entzogen wird. Diese Bandführungsrollen sind oftmals zur Erhöhung der Wärmeabfuhr flüssigkeitsgekühlt, wobei der Rollenmantel an seiner Innenseite mit der Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird.

Zur Abdichtung des Innen-Hohlraumes solcher flüssigkeitsgekühlter Bandführungsrollen ist es intern bekannt, 10 nicht-metallische Dichtelemente, z. B. Kunststoffe, zu verwenden oder die Bandführungsiolleals Schweißkonstruktion auszuführen. Bei höheren Temperaturen des Metallbandes (z. B. zwischen 400 und 600 °C) ist eine ausreichende Standzeit von nicht-metallischen Dichtelementen, mit denen die durch Wärmedehnungen bedingten unterschiedlichen Verformungen des Rollenmantels und der übrigen Rollenkonstruktion ausgeglichen werden sollen, nicht gegeben. Daher werden aus Gründen der Betriebssicherheit als Schweißkonstruktion ausgebildete Bandführungs-15 rollen bevorzugt eingesetzt.

Hierbei ergibt sich jedoch folgende Problematik: Durch die Erwärmung des Rollenmantels kommt es zu einer AusdehnungdesRollenmantelsin radialer und axialer Richtung, wogegen die übrigen Teileder Schweißkonstruktion sich nicht ausdehnen, da sie weitgehend die Temperatur der Kühlflüssigkeit annehmen. Die unterschiedlichen Dehnungen zwischen Rollenmantel und der übrigen Schweißkonstruktion können bei einer allzu großen 20 Temperaturdifferenz zwischen Rollenmantel und den übrigen Rollenteilen so groß werden, daß sie von der Schweißkonstruktion nicht mehr aufgenommen werden können. Es kommt zu Temperaturspannungen, die ein Undichtwerden der Bandführungsrolle zur Folge haben können.

Ein weiteres Problem ist die Temperaturbeeinflussung des mit dem Metallband in Kontakt stehenden Rollenmantels durch die übrige Schweißkonstruktion der Bandführungsrolle, die bei ungleichmäßiger 25 Rollenmanteltemperatur zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Metallband führt.

DieEifindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Metallband-Behandlungsanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, deren Bandführungsrollen nicht nur eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Metallband gewährleisten, sondern zudem auch bei höheren Band-temperaturen eine ausreichende Standzeit aufweisen. Insbesondere sollen die auftretenden Temperaturspannungen 30 auch bei höheren Bandtemperaturen die für die Schweißnähte zulässigen Werte unterschreiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit einer Flüssigkeitskühlung versehene(n) Bandführungsrolle(n) einen Rollenmantel mit größerer Länge aufweist (aufweisen) als die übrigen für die maximale Bandbreite ausgelegten Bandführungsrollen ohne Flüssigkeitskühlung.

Durch diese Ausbildung gelingt es, die infolge der Flüssigkeitskühlung kalt bleibende Schweißkonstruktion erst 35 in einem Abstand von der Bandkante an den Rollenmantel anschließen zu lassen, bei dem die Radialdehnung des Rollenmantels, die mit dem Abstand vom Rand bzw. von der Kante des warmen Metallbandes abklingt, bereits auf einen Betrag äbgesunken ist, der in der anschließenden Schweißkonstruktion keine unzulässigen Temperaturspannungen mehr hervorruft. Bei der Auslegung der Bandführungsrollen einer solchen Metallband-Behandlungsanlage ist auch das seitliche Verlaufen des Metallbandes aus da* Symmetrieebene zu berücksichtigen. 40 Vorzugsweise weist der Rollenmantel einer mit einer Flüssigkeitskühlung versehenen Bandführungsrolle mindestens eine Länge auf, die um 0,8 Vrit länger ist als die Länge der Rollenmäntel der Bandführungsrollen ohne Flüssigkeitskühlung, wobei r den Innenradius des Rollenmantels und t die Dicke des Rollenmantels bedeuten.

Eine bevorzugte Konstruktion, bei der durch die Erwärmung des Rollenmantels verursachte Axialdehnungen aufgenommen werden können, ist dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsgekühlteBandführungsrolle innerhalb 45 des Rollenmantels einen von Kühlflüssigkeit durchströmten und sich über die gesamte Länge des Rollenmantels erstreckenden Ringraum aufweist, der in Richtung zur Rollenachse von einem zweiteiligen, konzentrisch zum Rollenmantel angeordneten Innenrohr begrenzt ist, wobei jeder der beiden Innenrohrteile jeweils mit einem Ende mit einem Rollenboden durch eine Schweißnahtverbunden ist, welche Rollenböden jeweils einerseits an der Rollenachse abgestützt und andererseits mit jeweils einem Seitenrand des Rollenmantels ebenfalls mit einer Schweißnaht 50 verbunden sind, und wobei die beiden Innenrohrteile weiters mittels eines Relativbewegungen der beiden Innenrohiteile zueinander zulassenden Verbindungselementes flüssigkeitsdicht verbunden sind.

Vorzugsweise ist das Verbindungselement als Metallbalg, der mit jeweils einem Ende mit einem Innenrohrteil verbunden ist, ausgebildet.

Um einen Metallbalg mit möglichst kleinem Durchmesser verwenden zu können, weist zweckmäßig der Metallbalg einen kleineren mittleren Durchmesser auf als die Innenrohrteile und sind die Innenrohrteile jeweils über einen stufenförmigen, nach innen springenden ringförmigen Absatz mit dem Metallbalg verbunden.

Eine konstruktiv besonders einfache Bandführungsrolle, bei der trotzdem eine gleichmäßige Kühlflüssigkeits- 55

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Verteilung erzielt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Innenrohrteile ein Ringkanal vorgesehen ist, in den eine oder mehrere von der Rollenachse ausgehende, die Kühlflüssigkeit zuführende Rohrleitungen münden, und der mit dem Ringraum über eine Vielzahl von Öffnungen in Verbindung steht

ZweckmäßigweisendiebeidenInnenrohrteileöffhungenimBereichderRollenbödenauf,andiedie Kühlflüssigkeit 5 ableitende Rohrleitungen anschließen, die in Sammelleitungen münden, die ihrerseits in die Rollenachse münden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Schrägrißansicht einer schematisch dargestellten BandfuhrungeinerVerzinkungsanlage zeigt, bei der dieeinzelnenBandbehandlungsstationen jedoch der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden. Fig. 2 stellt einen axialen Längsschnitt durch eine Bandbehandlungsrolle dar und Fig. 3 ein Detail der Fig. 2 in schematischer Darstellung in vergrößertem Maßstab, 10 wobei in Diagrammform die radiale Dehnung über die Längserstreckung der Bandbehandlungsrolle gezeigt ist.

Die inFig.2dargestellteBandführungsrolle(l)weisteinedrchbar gelagerte Achse(2)auf,an der zweiim Abstand der Länge (3) der Bandführungsrolle, d. h. im Abstand der Länge (3) des Rollenmantels (4), angeordnete Rollenböden (5,6) über an der Achse (2) drehfest befestigte Naben (7,8) abgestützt sind. Eine der Naben (7,8) istentlang der Achse (2) verschiebbar, damit temperaturbedingte Längenänderungen des Rollenmantels (4) stattfinden können. Die 15 RoUenböden(5,6)sindjeweilsmiteinerSchweißnaht(9)miteinemRand(10)desRollenmantels(4),dersichzwischen den beiden Rollenböden (5,6) erstreckt, sowie mit einer Schweißnaht (11) mit den zugehörigen Naben (7,8) verbunden. Konzentrisch zum Rollenmantel (4) ist innenseitig ein flüssigkeitsdurchstiömter und sich über die gesamte Länge (3) des Rollenmantels (4) erstreckender Ringraum (12) vorgesehen, der zur Rollenachse (2) hin von einem zweiteiligen Innenrohr (13,14) begrenzt ist. 20 Jeder der beiden Innenrohrteile (13,14), die in etwa den gleichen Durchmesser aufweisen, ist mit einem der

Rollenböden (5,6) mit einer Schweißnaht (15) dicht verschweißt. Die beiden gegeneinander gerichteten Enden der Innenrohrteile sind mit einem zur Rollenachse hin einspringenden ringförmigen Absatz (16) versehen. Die beiden Absätze sind mittels eines als elastischer Metallbalg (17) ausgebildeten Verbindungselementes flüssigkeitsdicht verbunden. Axialdehnungen des Rollenmantels (4) können so durch Bewegungen des Metallbalges (17) im ela-25 stischen Bereich ausgeglichen werden.

Einer der Innenrohrteile (13,14) trägt innenseitig einen einen Ringkanal (18) bildenden Verteilerkasten (19). Der Ringkanal (18) steht über zahlreiche radial gerichtete Bohrungen (20) mit dem zwischen dem Rollenmantel (4) und dem Innenrohr (13,14) angeordneten Ringraum (12) leitungsmäßig in Verbindung.

Die Zuführung der Kühlflüssigkeit erfolgt von einer Seite der Achse (2) her über einen nicht dargestellten 30 Drehanschluß durch eine axial gerichtete Bohrung (21), von der radiale Bohrungen (22) nach außen führen. An diese sind im Inneren der Bandführungsrolle (1) liegende Rohrleitungen (23) angeschlossen, die in den Verteilerkasten (19) münden. Die Rückführung der Kühlflüssigkeit erfolgt über nahe bei den Rollenböden (5,6) in den Ringraum (12) einmündende Rohrleitungen (24), die in Sammelleitungen (25) münden, die wiederum die Kühlflüssigkeit zu radial gerichteten Bohrungen (26) der Achse (2) leiten. Von diesen radialen Bohrungen (26) geht eine axiale Bohrung 35 (27) der Achse (2) aus, durch die die Kühlflüssigkeit über einen nicht dargestellten Drehanschluß abgeleitet wird.

Der Verteilerkasten (18) bewirkt eine gleichmäßige Wärmeabfuhr aus dm auf dem Rollenmantel (4) aufliegenden Metallband (28), da die Kühlflüssigkeit nicht direkt aus den aus Kostengründen nur in geringer Anzahl vorhandenen Zuleitungsrohren (23) auf wenige Punkte der Manteloberfläche gerichtet wird, sondern über die in Vielzahl vorhandenen Öffnungen (20) zugeführt wird. Die Kühlflüssigkeit strömt dann in Längsrichtung ausgehend von den 40 Öffnungen (20) in Richtung zu den Rollenböden (5,6) und wird dort über die am Umfang verteilt angeordneten Rohre (24) abgeführt, so daß eine gleichmäßige Verteilung (Zu- und Abführung) der Kühlflüssigkeit in Umfangsrichtung sichergestellt ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Dehnung (29) des Rollenmantels (4) in radialer Richtung über die für die dargestellte Anlage maximale Bandbreite (30) des Metallbandes (28) etwa konstant, und sie nimmt erst von der 45 Bandkante (31) in Richtung zu den Rollenböden (5,6) hin ab. Die Länge (3) des Rollenmantels (4) ist so bemessen, daß an der den Rollenmantel (4) mit den Rollenböden (5,6) verbindenden Schweißnaht (10) dieradiale Dehnung (32) nur mehr so gering ist, daß dieser Bereich nur mehr geringen, temperaturbedingten Spannungen ausgesetzt ist

WieausFig. lersichtlich ist, weistdiemitder Flüssigkeitskühlung ausgestattete Bandführungsrolle(l)einegrößere Länge (3) auf als die im kalten Bereich der Bandbehandlungsanlage angeordneten Bandführungsrollen (33), bei denen 50 die Problematik, die mit einer großen radialen Dehnung im Schweißnahtbereich Rollenmantel - Rollenboden zusammenhängt, nicht auftritt. Bei der Bemessung der Länge der Rollen (33) und (1) ist nicht nur die maximale auf der Bandbehandlungsanlage fahrbare Bandbreite (30), sondern auch der für die Bandbehandlungsanlage spezifische Bandverlauf berücksichtigt

Um bei hohen Bandtemperaturen in den Schweißnähten (9) die maximal zulässigen Spannungen zuverlässig zu 55 unterschreiten, ist zweckmäßig die Länge (3) der flüssigkeitsgekühlten Bandführungsrolle (1) so bemessen, daß sie die Länge (34) der in der Anlage vorgesehenen ungekühlten Bandführungsrollen (33) um einen Betrag übersteigt, der mindestens 0,8 VrJ beträgt, wobei r der Innenradius und t die Dicke des Rollenmantels (4) bedeuten.

Claims (7)

1. AT 395 436 B PATENTANSPRÜCHE 1. Metallband-Behandlungsanlage mit einer Mehrzahl von für eine maximale Bandbreite ausgelegte Rollenmäntel aufweisenden Bandführungsrollen,von denen mindestens eine mit einer Flüssigkeitskühlung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Flüssigkeitskühlung versehene(n) Bandführungsrolle(n) (1) einen Rollenmantel (4) mit größerer Länge (3) aufweist (aufweisen) als die übrigen für die maximale Bandbreite (30) ausgelegten Bandführungsrollen (33) ohne Flüssigkeitskühlung.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenmantel (4) einer mit einer Flüssigkeitskühlung versehenen Bandführungsrolle (1) mindestens eine Länge (3) aufweist, die um 0,8 VrT länger ist als die Länge der Rollenmäntel da Bandführungsrollen (33) ohne Flüssigkeitskühlung, wobei r den Innenradius des Rollenmaniels (4) und t die Dicke des Rollenmantels (4) bedeuten.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsgekühlte Bandführungsrolle (1) innerhalb des Rollenmantels (4) einen von Kühlflüssigkeit durchströmten und sich über die gesamte Länge (3) des Rollenmantels (4) erstreckenden Ringraum (12) aufweist, der in Richtung zur Rollenachse (2) von einem zweiteiligen, konzentrisch zum Rollenmantel (4) angeordneten Innenrohr (13,14) begrenzt ist, wobei jeder der beiden Innenrohrteile (13,14) jeweils mit einem Ende mit einem Rollenboden (5,6) durch eine Schweißnaht (15) verbunden ist, welche Rollenböden (5,6) jeweils einerseits an der Rollenachse (2)abgestütztundandererseits mit jeweils einem Seitenrand (10) des Rollenmantels (4) ebenfalls mit einer Schweißnaht (9) verbunden sind, und wobei die beiden Innenrohrteile (13,14) weiters mittels eines Relativbewegungen der beiden Innenrohrteüe (13,14) zueinander zulassenden Verbindungselementes (17) flüssigkeitsdicht verbunden sind.
4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als Metallbalg (17), der mit jeweils einem Ende mit einem Innenrohrteil (13,14) verbunden ist, ausgebildet ist
5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbalg (17) einen kleineren mittleren Durchmesser aufweist als die Innenrohrteile (13,14) und die Innenrohrteile (13,14) jeweils über einen stufenförmigen, nach innen springenden ringförmigen Absatz (16) mit dem Metallbalg (17) verbunden sind.
6. 6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Innen-rohrteile (13,14) ein Ringkanal (18) vorgesehen ist, in den eine oder mehrere von der Rollenachse (2) ausgehende, die Kühlflüssigkeit zuführende Rohrleitungen (23) münden, und der mit dem Ringraum (12) über eine Vielzahl von Öffnungen (20) in Verbindung steht
7. 7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Innenrohrteile (13,14) Öffnungen im Bereich der Rollenböden (5,6) aufweisen, an die die Kühlflüssigkeit ableitendeRohrleitungen (24) anschließen, die in Sammelleitungen (25) münden, die ihrerseits in die Rollenachse (2) münden. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-