DE10007383A1

DE10007383A1 - Wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von Werkstücken durch einen Aufwärmofen

Info

Publication number: DE10007383A1
Application number: DE2000107383
Authority: DE
Inventors: Kirsten Figer-Schlangen
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2020-02-19
Also published as: DE10007383B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kühlbare Ofenrolle (1) zum Fördern von Werkstücken durch einen Aufwärmofen in einer Produktionsanlage, insbesondere zum Fördern von Dünnbrammen in einem Rollenherdofen. Die Ofenrolle besitzt eine in Drehung antreibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle (2) mit innenliegenden Kanälen (3, 4) zum Hindurchleiten von Kühlmedium und ist mit radartigen, an Außenflächen der Welle (2) angeordneten Tragringen (5) versehen. Die Ofenrolle wird dadurch verbessert, daß die Welle (2) zumindest an den Aufnahmebereichen der Tragringe (5) äußere Sitzflächen (6, 6', 6'') unter Ausbildung eines polygonartigen Querschnitts besitzt und daß jeder Tragring (5) mit dazu polygonartigen formschlüssigen inneren Paßflächen (7, 7', 7'') ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von Werkstüc ken durch einen Aufwärmofen in einer Produktionsanlage, insbesondere zum För dern von Dünnbrammen in einem Rollenherdofen, umfassend eine in Drehung antreibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle mit innenliegenden Kanälen zum Hindurchleiten von Kühlmedien, sowie mit radartigen, an Außenflächen der Welle angeordneten Tragringen.

In Rollenherdöfen von Stranggießanlagen wird Walzgut, bspw. Dünnbrammen, auf Walztemperatur vorgewärmt. Die Förderung des Walzgutes bzw. der Dünnbram men durch die Rollenherdöfen wird üblicherweise durch antreibbare Ofenrollen unterschiedlicher Ausführungen durchgeführt.

Rollenherdöfen einer Produktionsanlage zur Herstellung von Dünnbrammen sind nach dem Stand der Technik in Linie zwischen Gießmaschine und Walzstraße angeordnet und dienen als Heiz-, Ausgleichs- und Pufferzonen. Dabei sind die räumlichen Abmessungen der Öfen sowie deren thermische Einrichtungen wie Brenneranordnungen so vorgesehen, daß die hindurchgeführten Brammen die erforderliche Walztemperatur aufweisen. Besonders wichtig ist hierbei eine gleichförmige Temperatur in der Bramme über ihre Länge, Breite und Höhe am Ofenaustritt als unabdingbare Voraussetzung für ein fehlerfreies nachfolgendes Walzen. Hierfür erfolgt der Transport von Dünnbrammen über angetriebene Ofen rollen. Diese sind in einer bestimmten Ofenhöhe auf gleichem Niveau, der soge nannten Transporthöhe, in vorgegebenen konstanten Abständen zueinander an geordnet.

Beim Stand der Technik sind Transportrollen bekannt, die mit einer Wasserküh lung ausgestattet sind. Es werden gelegentlich aber auch ungekühlte Rollen, so genannte trockene Rollen zum Transport von Brammen verwendet.

Bekannt sind Ofenrollen mit wassergekühlten Wellen mit kreisförmigem Quer schnitt, welche mehrere Tragringe in axialen Abständen aufweisen. Dabei ist es üblich, Bereiche der Wellen zwischen den Tragringen mit Feuerfest- Materialbeschichtung zu isolieren, wobei die Isolierschichten im Durchmesser et was geringer sind, als der Außendurchmesser der Tragringe.

Die Lagerung solcher innengekühlter Wellen ist üblicherweise außerhalb des Ofens angeordnet und dort mit Anschlüssen für Kühlwasser versehen. Die Innen kühlung der Wellen wird erreicht durch ein inneres Rohr mit kreisförmigem Quer schnitt, welches konzentrisch in einer die Welle axial durchdringenden Bohrung derart angeordnet ist, daß sich zwischen dem Rohraußendurchmesser und dem Innendurchmesser der Wellenbohrung ein kreisringförmiger Kanal ergibt.

Zur Kühlung der Welle wird das Kühlwasser durch den inneren Querschnitt des in die Wellen eingeführten Rohres hindurchgeleitet, durchläuft das Rohr bis zu des sen anderem Ende und strömt nach Richtungsumkehr in den Ringspalt zwischen Rohr und Welle ein, durchströmt diesen Ringspalt mit hoher Geschwindigkeit und wird schließlich auf der Einströmseite abgeleitet. Dabei können sich im Ringspalt zwischen Welle und eingefügtem Rohr Einbauten, bspw. Abstandshalter, befin den, die einerseits dazu dienen, den Ringspalt konzentrisch zu stabilisieren, und andererseits die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers im Ringspalt zu er höhen.

Die auf die Rollenwelle aufgebrachten Tragringe bestehen zumeist aus Gußmate rial und werden üblicherweise aus hochwarmfesten Nickel- oder Kobaltbasislegie rungen hergestellt. Die Welle wird üblicherweise aus warmfesten Stählen gefertigt.

Wassergekühlte Rollen werden vorrangig, aber nicht ausschließlich, in der Heiz zone eines Rollenherdofens eingesetzt. Sie sind in Transportrichtung abwech selnd mit einer unterschiedlichen Anzahl von Tragringen ausgestattet. Dabei wer den die Wellen bspw. mit vier oder fünf Tragringen bestückt.

Die Tragringe sind auf der Welle vielfach durch Schweißnähte gegen axiales Ver schieben gesichert. Das Drehmoment kann über Welle-Nabe-Verbindungen, wie bspw. Paßfedern, oder auch über vorgenannte Schweißnähte übertragen werden. Durch Wärmedehnung des Tragringmaterials beim Aufheizen, sowie im Betriebs zustand, kann sich der Sitz der Tragringe auf der Welle lockern. Sowohl durch Biegewechselbelastung einer Ofenrolle sowie durch die beabsichtigte höhere Wärmeabfuhr von den Tragringoberflächen an das Kühlwasser der Welleninnen seite resultieren insbesondere in der Aufheizphase Wärmespannungen in den Schweißnähten, die mit der Zeit zur Zerstörung der Schweißnähte und damit zur Unbrauchbarkeit der Ofenrolle führen können.

Durch den Kontakt zwischen Tragring und wassergekühlter Welle wird Wärme von der Tragringoberfläche abgeführt und die Oberflächentemperatur der Tragringe deutlich reduziert. Es besteht daher ein Bedürfnis, soviel Wärme wie möglich in das Innere der Welle abzuführen, um damit auch die Tragringoberfläche von ho her Temperatur zu entlasten. Je kühler die Tragringoberfläche ist, desto geringer ist bspw. auch die Neigung zur Bildung von Aufwachsungen.

Das Dokument DE 40 22 768 C2 beschreibt Rollgangsrollen zum Fördern und Leiten eines Werkstückes durch einen Aufwärmofen, die Wellen umfassen, deren Enden in Lagern drehbar abgestützt sind. Diese bilden radartige Stützvorrichtun gen aus, die in Längsrichtung der Welle im Abstand voneinander an deren äuße ren Umfang befestigt sind, wobei die in radialer Richtung am weitesten außen lie genden Oberflächen der radartigen Stützvorrichtungen als Abstützung für das Werkstück dienen, während dieses durch den Aufwärmofen geführt wird. Die radartigen Stützvorrichtungen bestehen aus einer Nabe, die über Rippen mit ei nem felgenartigen, durchgehenden Kranz in Verbindung steht. Die Rippen sind durch offene Räume voneinander getrennt, um ihre Querschnittsfläche zu verrin gern und damit den Wärmefluß von dem Kranz zu der Nabe zu erschweren. Die Nabe besteht aus mehreren winklig im Abstand voneinander angeordneten Ker nen, die einen nasenartigen Abschnitt und einen Kopfabschnitt umfassen. Eine Schweißnaht verbindet ausschließlich die nasenartigen Abschnitte mit der Welle, so daß die Kopfabschnitte sich in bezug auf die Welle infolge unterschiedlicher Ausdehnung und beim Durchbiegen verschieben können. Mittel zum thermischen Isolieren der Welle bestehen im wesentlichen die gesamten Abschnitte der Welle zwischen benachbarten radartigen Stützvorrichtungen und den Wandungen des Ofens. Die Einrichtungen zum Drehen der Welle sind außerhalb des Ofens ange ordnet.

Das Dokument EP 0 633 815 B1 beschreibt eine Ofenrolle zum Abstützen eines erhitzten Werkstückes, die eine drehbare Innenwelle zur Aufnahme eines Kühl mittels aufweist, wobei eine Anzahl von axial mit Abstand angeordneten Tragrin gen zur Drehung mit dieser befestigt sind. Ein thermisch widerstandsfähiges Iso liermittel, das um die Welle herum angebracht ist, erstreckt sich axial zwischen den Tragringen, wobei das Isoliermittel eine Außenfläche aufweist, die sich radial über wenigstens einen beträchtlichen Teil des Radius eines Tragringpaares er streckt. Das Isolierungsmittel ist in der Welle durch die Verankerungsmittel derart befestigt, daß hervorstehende Abschlußenden radial nach innen von der Außenfläche des Isolierungsmittels angeordnet sind. Der Abstandshalter ist hergestellt aus einem Material, welches für das gießbare Isoliermittel einen Spannungsabbau bei der thermischen Ausbildung der Verankerungsmittel und Auslenkung der Ofen rolle ermöglicht.

Das Dokument DE 38 07 240 C1 beschreibt einen Rollenherdofen zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen und dergleichen Warmgut, dessen Ofenraum mit einem längs durchgehenden Rollgang ausgebildet ist. Der Ofen be sitzt einen heißen Oberofenraum, und einen Unterofenraum, und dazwischen ei nen Herdboden mit Ausnehmungen. Der Rollgang ist im wesentlichen im Unter ofenraum unterhalb des Herdbodens gelagert und ragt nur mit kleinen Abschnitten seiner Ofenrollen durch die Ausnehmungen des Herdbodens über dessen Niveau. Mindestens die in die Heißzone ragenden Rollenabschnitte mit ihrer Lauffläche, auf der das Warmgut transportiert wird, bestehen aus besonders hitzebeständi gem Material, das, aus Segmenten zu einem Ring zusammengesetzt, die Ofen rollen auf der Umfangsfläche ummanteln. Reinigungsvorrichtungen befreien die Laufflächen der Ofenrollen von störenden Zunder-Anbackungen.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verbesserungen des Wärmeüberganges zwischen Tragringen und Welle anzugeben, um die Wärmeabfuhr aus den Tragringen an die Welle zu erhö hen und damit die Verfügbarkeit der Tragringe bei verringerter Aufwachsung von Zunder (Pick-up-Bildung) zu verlängern und zugleich die Drehmomentübertragung zwischen Tragringen und Welle sicherzustellen sowie eine größere Flexibilität beim Aufbringen der Tragringe auf die Welle zu erreichen.

Zur Lösung wird bei einer kühlbaren Ofenrolle der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Welle zumindest an den Aufnahmebereichen der Tragringe äußere Sitzflächen unter Ausbildung eines po lygonartigen Querschnitts besitzt, und daß jeder Tragring mit dazu polygonartigen formschlüssigen inneren Paßflächen ausgebildet ist. Polygonartig bedeutet im Sinne der Erfindung, daß der Wellenquerschnitt als Vieleck mit drei oder mehr - ggf. auch abgerundeten - Ecken ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von Welle und Tragringen wird mit Hilfe einer größeren Auflagefläche der Ringe auf der Welle ein verbesserter Wärme übergang bzw. eine höhere Wärmeabfuhr erreicht als bei üblichen Aufbauten mit Tragringen, woraus eine geringere Pick-up-Bildung mit einer deutlich verlängerten Verfügbarkeit der Ofenrolle resultiert. Weiterhin sind keine zusätzlichen Teile für die Drehmomentübertragung erforderlich. Zugleich wird auch die Monta ge/Demontage erleichtert, weil beim Aufbringen der Tragringe auf der Welle mit der erfindungsgemäße Ausgestaltung eine größere Flexibilität bezüglich der Ab stände der Tragringe erreicht wird.

Weitere Ausgestaltungen der Ofenrolle nach der Erfindung sind entsprechend den Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 eine wasserkühlbare Ofenrolle im Schnitt einer Schnittebene I-I in Fig. 2,

Fig. 2 die Ofenrolle im Schnitt der Schnittebenen II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ofenrolle gemäß Fig. 1 im Schnitt der Schnittebenen I-I in Fig. 2, jedoch mit radialer Segmentierung.

Die Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 zeigt eine wasserkühlbare Ofenrolle 1 zum Fördern von Dünnbrammen durch einen nicht dargestellten Rollenherdofen in einer Produktionsanlage. Die Ofenrolle umfaßt eine in Drehung antreibbare, au ßerhalb des Ofens gelagerte Welle 2 mit innenliegenden konzentrischen Kanälen 3, 4 zum Hindurchleiten von Kühlwasser. Dabei wird frisches Kühlwasser zunächst mit der Kühlwasserströmung 16 in den inneren Kanal 3 des Rohres 10 eingeleitet und an dessen Ende in Gegenrichtung als Strömung 17 umgeleitet. Diese durch strömt mit höherer Geschwindigkeit den Ringkanal 4 zwischen der Außenfläche des Rohres 10 und der inneren Bohrung 11 der Welle 2. Im Ringkanal sind radiale Abstandshalter 9, 9' vorgesehen, um die Konzentrizität des Kanals 4 über die ge samte Länge der Ofenrolle 1 zu gewährleisten.

Die Welle 2 besitzt zumindest an den Aufnahmebereichen der die Dünnbramme transportierenden Tragringe 5 äußere Sitzflächen 6, 6', 6" unter Ausbildung eines polygonartigen Querschnitts, wobei jeder Tragring 5 mit dazu polygonartig, form schlüssigen inneren Paßflächen 7, 7'; 7" ausgebildet ist. Die Tragringe 5 können einstückig aus hochtemperaturresistentem Material hergestellt sein. Der poly gonartige Querschnitt der Welle 2 kann sich auch über die tragende Länge der Welle 2 erstrecken. Polygonartig umfaßt den dargestellten Wellenquerschnitt als ein Vieleck mit drei abgerundeten Ecken. Statt der drei abgerundeten Ecken kann auch ein Wellenquerschnitt mit mehr als drei Ecken vorgesehen werden.

Es kann aber auch von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß der poly gonartige Querschnitt der Welle 2 sich jeweils nur über den Bereich des Kontaktes mit den inneren Paßflächen 7, 7', 7" der Tragringe 5 erstreckt. Die Entscheidung über die optimale Ausbildung der Welle wird nach Maßgabe ihrer Biegesteifigkeit im Verhältnis zur freien Länge und in Abhängigkeit ihrer Biegebeanspruchung zu treffen sein.

Eine Ausgestaltung der Ofenrolle sieht weiter vor, daß der Tragring 5 in axialer Segmentierung aus wenigstens zwei konzentrischen Ringen bestehen kann (Fig. 1). Eine diesbezügliche Entscheidung wird der Fachmann nach fertigungstechni schen Erwägungen entscheiden.

Andererseits kann jeder Tragring 5 in radialer Segmentierung aus wenigstens zwei Kreissegmenten 14, 15 bestehen, wie dies beispielhaft in der Fig. 3 gezeigt ist.

Vorgeschlagen wird, daß die Tragringe 5 aus metallischem oder keramischem Grundmaterial bestehen. Sie können aber auch mit gegenüber der Ofenatmosphä re hochresistentem Metall wie Nickel oder dergleichen antikorrosiv beschichtet sein. Eine solche Beschichtung der Tragringe 5 kann aber auch mit gegenüber der Ofenatmosphäre hochresistentem keramischem Material, wie bspw. Korund, er folgen. Als Wärmeleitmittel zwischen Welle 2 und Tragring 5 können Schweiß nähte 8, 8', 8" vorgesehen sein.

Und schließlich kann nach einer weiteren Ausgestaltung die Lauffläche 13 eines Tragringes 5 mit einem antiabrasiven, bevorzugt antikorrosiven, mittels Auftrags schweißung aufbringbaren Panzerungsbelages ausgebildet sein, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

Die Erfindung verbessert in vorteilhafter Weise die betriebliche Verfügbarkeit einer wasserkühlbaren Ofenrolle zum Fördern von Brammen, insbesondere von Dünn brammen, durch einen Rollenherdofen in einer Produktionsanlage bspw. zur Her stellung von gewalztem Warmband.

Liste der Bezugszeichen

1

Ofenrolle

2

Welle

3

Kanal

4

Kanal

5

Tragring

6

Sitzfläche

7

Paßfläche

8

Schweißnähte

9

Abstandshalter

10

Rohr

11

Bohrung

13

Lauffläche

14

Kreissegment

15

Kreissegment

16

Kühlwasser-Strömung

17

Kühlwasser-Strömung

Claims

1. Kühlbare Ofenrolle (1) zum Fördern von Werkstücken durch einen Auf wärmofen in einer Produktionsanlage, insbesondere zum Fördern von Dünnbrammen in einem Rollenherdofen, umfassend eine in Drehung an treibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle (2) mit innenliegenden Ka nälen (3, 4) zum Hindurchleiten von Kühlmedium, sowie mit radartigen, an Außenflächen der Welle (2) angeordneten Tragringen (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) zumindest an den Aufnahmebereichen der Tragringe (5) äußere Sitzflächen (6, 6', 6") unter Ausbildung eines polygonartigen Quer schnitts besitzt, und daß jeder Tragring (5) mit dazu polygonartigen form schlüssigen inneren Paßflächen (7, 7', 7") ausgebildet ist.

2. Ofenrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe (5) einstückig aus hochtemperaturresistentem Material hergestellt sind.

3. Ofenrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polygonartige Querschnitt der Welle (2) sich über die tragende Länge der Welle (2) erstreckt.

4. Ofenrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polygonartige Querschnitt der Welle (2) sich jeweils nur über den Bereich des Kontaktes mit den inneren Paßflächen (7, 7', 7") der Tragringe (5) erstreckt.

5. Ofenrolle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tragring (5) in axialer Segmentierung aus wenigstens zwei kon zentrischen Ringen besteht.

6. Ofenrolle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tragring (5) in radialer Segmentierung aus wenigstens zwei Krei ssegmenten (14, 15) besteht.

7. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe (5) aus metallischem oder aus keramischem Grundmate rial bestehen.

8. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe (5) mit gegenüber der Ofenatmosphäre hochresistentem Metall wie Nickel oder dergleichen antikorrosiv beschichtet sind.

9. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe (5) mit gegenüber der Ofenatmosphäre hochresistente keramischem Material, wie Korund oder dergleichen, beschichtet sind.

10. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeleitmittel zwischen Welle (2) und Tragring (5) Schweißnähte (8) vorgesehen sind.

11. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringkanal (3) zwischen der Bohrung (11) der Welle (2) und der Au ßenseite des Rohres (10) radiale Abstandshalter (9) angeordnet sind.

12. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen (13) eines Tragringes (5) mit einem antiabrasiven so wie antikorrosiven, mittels Auftragsschweißung aufbringbaren Panzerungs belag, ausgebildet sind.