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Die
Erfindung betrifft eine innengekühlte
Stütz-
und/oder Transportrolle einer Stranggießanlage, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Innengekühlte Rollen
zum Stützen
und/oder Transportieren von heißen
Metallkörpern,
insbesondere von in kontinuierlichen Gießverfahren erzeugten Stahlsträngen, sind
bekannt.
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Die
DE 22 37 646 A1 zeigt
als Beispiel eine innengekühlte
Stütz-
und/oder Transportrolle für
Stranggießanlagen.
Sie besteht aus einem Kern und einem den Kern umgebenden Mantel,
wobei zwischen Mantel und Kern wendelförmige Kühlwasserführungen vorgesehen sind. Der
Mantel ist zu beiden Seiten mit fluiddicht angeschlossenen Lagerzapfen
versehen. Die Kühlkanäle gehen
in radiale Bohrungen über,
die in axial gerichtete Bohrungen in den Lagerzapfen münden. Letztere
dienen der Kühlmittelzu-
bzw. -abfuhr. Beim Anpressen der Rolle zum Zweck der Abstützung an
den bis zu 1200°C
heißen
Strang, wird diese erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen
unterworfen.
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Bei
einem älteren
Stand der Technik wurde der Mantel beiderseits im Stirnseitenbereich
mit dem Kern verschweißt
und durch unterschiedliche Wärmedehnungen
zwischen Mantel und Kern wurde die Verbindungsstellen vorzeitig
zerstört.
Was daran zu erkennen war, dass an diesen Stellen das Kühlwasser
austrat.
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Im
Unterschied zu diesem älteren
Stand der Technik wird in der
DE 22 37 646 A1 vorgeschlagen, den vom Mantel
umschlossenen Teil des Kerns quer zur Rollenachse im Bereich des
Lagerzapfens einseitig oder beidseitig zu unterteilen, damit sich
Wännedehnungsunterschiede
zwischen Mantel und Kern während
des Betriebes frei ausgleichen können.
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Dieser
Vorschlag bringt zwar den gewünschten
Effekt einer Entlastung der Verbindungsstellen zwischen Mantel und
Kern, hat aber den Nachteil, dass durch diese Trennung dort das
Kühlwasser
nicht geführt wird
und dieser Bereich unterschiedlich zu den übrigen Bereichen gekühlt wird.
Das führt
zu Spannungen im Mantel, der sich unter Umständen verwölben kann.
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Desweiferen
ist der Kern nicht als mittragendes Element der Rolle ausgebildet,
so dass der Mantel die alleinige Belastung
aus der Betriebsbeanspruchung aufnehmen und die Wand entsprechend
dick dimensioniert sein muss. Mit zunehmender Wanddicke wird jedoch
der Wärmeübergang
zum Kühlwasserkanal
erschwert. Das führt
ebenfalls zu Spannungen im Mantel und dessen möglicher Verwölbung.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik wird eine innengekühlte Tragrolle in der
DE 196 52 388 C2 offenbart,
mit der die vorgenannten Nachteile vermieden werden sollen.
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Bei
dieser Rolle wird nicht der Kern, sondern der Mantel quergeteilt,
wobei im Teilungsbereich beide Mantelabschnitte mit dem mittragenden
Kern verdrehtest verbunden sind und im jeweiligen Stirnbereich der Kern
gegenüber
dem Mantel flexibel abgedichtet ist.
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Hierbei
soll die flexible Abdichtung eine ungehinderte Wänneausdehnung zwischen Kern
und Mantel ermöglichen,
um so die im Betrieb entstehenden Spannungen in der Tragrolle abbauen
zu können.
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Diese
Ausführung
hat jedoch den Nachteil, dass der zweiteilige Mantel zeit- und kostenaufwändig mit dem
Kern verschweißt
werden muss, was die Rolle entsprechend verteuert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Vergleich zum Stand
der Technik kostengünstiger herzustellende
Stütz-
und/oder Transportrolle anzugeben, bei der sich der Mantel und der
Kern ungehindert ausdehnen können.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
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Nach
der Lehre der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe eine innengekühlte Stütz- und/oder Transportrolle
verwendet, bei der sich sowohl der Kern mit den Lagerzapfen als
auch der Mantel durchgehend von einem Ende zum anderen erstrecken,
wobei Mantel und Kern im montierten Zustand mit einer formschlüssigen Verdrehsicherung
gesichert sind.
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Vorteil
der erfindungsgemäßen Rolle
ist, dass auf den bisher üblicherweise
quergeteilten Kern oder Mantel verzichtet werden kann, wobei die
axiale Verschiebbarkeit des Mantels relativ zum Kern erhalten bleibt, der
Kern weiterhin als mittragendes Element ausgeführt ist und ein ungehinderter
Kühlmittelfluss
gewährleistet wird.
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Durch
die durchgehende Ausführung
des Mantels und des Kerns ohne Querteilung, wird einerseits der Fertigungsaufwand
für die
Rolle gesenkt, andererseits kann die Rolle auf einfache und kostengünstige Weise montiert
werden.
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Zur
Sicherung gegen Relativverdrehung zwischen Mantel und Kern ist keine
Schweißverbindung
mehr erforderlich, sie wird nach einer ersten Ausführungsform
nur noch über
eine einfach herzustellende Stiftverbindung erreicht. Für diese
Stiftverbindung kommen beispielsweise Bolzen, Schrauben oder ähnliche
Elemente in Frage.
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Das
Stiftelement erstreckt sich dabei ausgehend von der Innenoberfläche des
Mantels radial nach innen zum Kern und greift dabei in eine ein
axiales Spiel für
das Stiftelement zulassende Bohrung im Kern ein.
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Die
Montage des Stiftelementes kann durch eine weitere Bohrung im Mantel
erfolgen, in die das Stiftelement eingesetzt und fixiert wird. Hierbei
ist darauf zu achten, dass das Stiftelement nicht über die
Manteloberfläche
hinausragt, um ein einwandfreies Abrollen sicherzustellen.
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Das
axiale Spiel für
das Stiftelement in der Bohrung des Kerns ist notwendig, um die
axiale Relativbeweglichkeit zwischen Mantel und Kern unter Betriebsbeanspruchung
zu gewährleisten.
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Alternativ
zu der Verdrehsicherung mit einem Stiftelement kann aber auch im
Stirnseitenbereich der Rolle der Mantel und der Kern mit einer Verdrehsicherung
gegen Verdrehen gesichert sein. Hierbei ist der Stirnbereich der
Rolle mit einer den Mantel und den Kern erfassenden vorzugsweise
kreisförmigen
Ausnehmung versehen, in die die Sicherung formschlüssig eingreift.
Diese Verdrehsicherung ist vorteilhaft als Bolzenelement ausgeführt, es
können
aber auch andere Elemente für
eine formschlüssige
Verdrehsicherung verwendet werden.
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Zur
Verhinderung eines möglichen
Kühlwasserdurchtrittes
zwischen dem Bolzenelement und dem Kern ist im montierten Zustand
das Bolzenelement in der Kontaktebene mit dem Kern abdichtend verbunden. Vorteilhaft
kann diese Abdichtung durch eine Klebverbindung erzeugt werden.
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Die
Außenabdichtung
im Stirnbereich erfolgt durch ein flexibles Element, beispielsweise ein Blech, das vorzugsweise über eine
Schweißverbindung
mit dem Kern einerseits und mit dem Mantel andererseits verbunden
ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das flexible Element als Ringmembran
ausgebildet. Die Biegbarkeit dieser Ringmembran gewährleistet
dabei die ungehinderte Wänneausdehnung
zwischen Kern und Mantel.
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Vorteilhaft
ist nach einem werteren Merkmal der Erfindung der Kern der Rolle
modular aufgebaut, wobei dieser aus einem separat hergestellten
Kernelement und einem auf das Kernelement aufschiebbaren Wasserielelement
besteht.
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Der
Vorteil ist, dass für
die Herstellung des Kerns nur noch ein einfach herzustellendes zylindrisches und
für die
aufwändiger
herzustellende Kühlwasserführung ein
separates hülsenförmiges Element
verwendet wird. Gerade bei der Fertigung großer Stückzahlen wirkt sich dieser
modulare Aufbau kastengünstig
bei der Herstellung aus.
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Für eine modular
aufgebaute Rolle wird bei Verwendung der stirnseitig angeordneten
Verdrehsicherung diese, um die Abdichtung weiter zu verbessern,
nur mit dem Kernelement abdichtend verbunden, um die axiale Relativverschiebbarkeit
zwischen Mantel und Rolle nicht zu behindern.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der dargestellten Figuren.
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Es
zeigen:
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1a im
Längsschnitt
ausschnittweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Rolle mit möglichen Verdrehsicherungen,
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1b Querschnittsdarstellung
A-A aus 1a.
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1a zeigt
im Längsschnitt
eine ausschnittweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Stütz- und/oder
Transportrolle einer Stranggießanlage.
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Die
Stütz-
und/oder Transportrolle 1 besteht aus einem von einem Ende
zum anderen sich ungeteilt erstreckenden Kern 3 und einem
den Kern 3 umhüllenden
ungeteilten Mantel 2. An den Enden des Kerns 3 schließen sich
Lagerzapfen 9 an (hier nur einer dargestellt), die mit
dem Mantel 2 fluiddicht verbunden sind.
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Der
Kern 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel modular aufgebaut
und besteht aus einem zylindrischen Kernelement 3'', das von einem hülsenförmigen Wasserleitelement 3' umgeben ist.
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Erfindungsgemäß sind weder
Kern 3 noch Mantel 2 quergeteilt, so dass weder
der Kühlmittelfluss
behindert, noch eine aufwändige
Verschweißung
eines geteilten Mantels mit dem Kern notwendig wird.
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Als
formschlüssige
Verdrehsicherung zwischen Mantel 2 und Kern 3,
ist die Rolle 1 in einer ersten Ausführungsform mit einem Stiftelement 4 versehen,
wobei das Stiftelement 4, beispielsweise als Bolzen oder Schraube
ausgeführt,
in einer Bohrung 5 sich radial nach innen zum Kern 3 erstreckend
angeordnet ist.
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Das
Stiftelement 4 ist durch einen Schweißpunkt im Mantel 2 lagegesichert
fixiert und erstreckt sich inklusive Schweißpunkt maximal bis zur Außenoberfläche des
Mantels 2, um eine ebene Mantelfläche zu gewährleisten.
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Die
Bohrung 5 weist im Kern 3 einen etwas größeren Durchmesser
auf als das Stiftelement, so dass dieses mit axialem Spiel in die
Bohrung 5 eingreifen kann, wodurch die unter Betriebsbeanspruchung
notwendige axiale Relatiwerschiebbarkeit zwischen Mantel 2 und
Kern 3 sichergestellt wird.
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Bei
diesem aus Kernelement 3'' und Wasserleiteiement 3' bestehenden
Kern 3 ist es wichtig, dass sich das Stiftelement 4 bis
in das Kernelement 3'' erstreckt,
um ein Verdrehen zwischen Mantel 2, Wasserleitelement 3' und Kernelement 3'' zu verhindern.
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Alternativ
zum Stiftelement 4 kann die Rolle 1 aber auch über ein
im Stirnbereich angeordnetes Bolzenelement 7 als Verdrehsicherung
gesichert sein. Hierbei ist der Stirnbereich der Rolle 1 mit
einer den Mantel 2 und den Kern 3 erfassenden
vorzugsweise kreisförmigen
Ausnehmung 6 versehen, in die das Bolzenelement 7 formschlüssig eingreift.
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Aus
der Schnittdarstellung in 1b wird
die Funktionsweise dieser stirnseitigen Verdrehsicherung deutlich.
Das Bolzenelement 7 greift einerseits in die mantelseitige
und andererseits in die kernseitige Ausnehmung 6 ein, wodurch
die Sicherung gegen radiales Verdrehen gewährleistet ist.
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Die
formschlüssige
Verbindung zwischen Mantel 2 und Kern 3 wirkt
einerseits als Sicherung gegen Verdrehung, andererseits wird aber
die axiale Relativbeweglichkeit zwischen Mantel 2 und Kern 3 nicht
behindert. Diese Relativbeweglichkeit wird durch einen zwischen
der Stirnfläche
des Bolzenelementes 7 und der Stirnfläche der Ausnehmung 6 vorgesehenen
axialen Spalt 14 erreicht.
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Die
Kontaktfläche
zwischen dem Bolzenelement 7 und dem Kern 3 ist
zur Verbesserung der Abdichtung stoffschlüssig mittels Klebstoff verbunden.
Andere Abdichtungen, wie beispielsweise über einen O-Ring im Mantelbereich
des Bolzenelementes 7 sind auch denkbar.
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Im
Stirnbereich der Rolle 1 (1a) erfolgt
die Abdichtung zwischen Mantel 2 und Kern 3 durch
ein flexibles Element, das in diesem Beispiel als eine aus Blech
bestehende Ringmembran 8 ausgebildet ist.
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Aus
Gründen
der einfacheren Montage und Handhabung ist das Bolzenelement 7 mit
einem in der Ausnehmung 6 des Kerns 3 sich axial
zum Lagerzapfen 9 hin erstreckenden Zungenabschnitt 13 versehen, der
ebenfalls von der Ringmembran 8 abdichtend umschlossen
wird. Die Biegsamkeit der Ringmembran gewährleistet dabei die ungehinderte
Wärmeausdehnung
zwischen Mantel 2 und Kern 3.
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Die
Kühlwasserzu-
bzw. Kühlwasserableitung
zum Kühlwasserkanal 12 erfolgt über eine
axial im Kernelement 3'' sich erstreckende
Kühlwasserleitung 10,
die über
eine radial gerichtete Bohrung 11 mit dem Kühlwasserkanal 12 verbunden
ist.
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