DE10332270B3

DE10332270B3 - Innengekühlte Tragrolle

Info

Publication number: DE10332270B3
Application number: DE2003132270
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Divjak; Hans-Werner Gohres; Manfred Poidinger; Manfred HÖNING; Frank Dr. Stopa
Original assignee: Mannesmannroehren Werke AG
Current assignee: DIVJAK, FRANZ-JOSEF, 47495 RHEINBERG, DE
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-07-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine innengekühlte Stütz- und/oder Transportrolle einer Stranggießanlage, bestehend aus einem langgestreckten rotationssymmetrischen Hohlkörper mit an den Enden fluiddicht angeschlossenen Lagerzapfen, wobei der Kühlmittelzu- und/oder -abfluss über wenigstens eine im jeweiligen Lagerzapfen angeordnete Öffnung erfolgt. Dabei ist im Hohlkörper (1) ein axial sich erstreckendes, mindestens zweifach gewundenes und von einem Kühlmedium durchströmbares Wärmetauscherelement (2) angeordnet, dessen zu- und -abflussseitigen Enden an der jeweiligen Öffnung (3, 3') des Lagerzapfens (4, 4') angeschlossen sind, und der zwischen Außenseite Wärmetauscherelement (2) und Innenfläche Hohlkörper (1) verbleibende Raum ist mit einem Wärmeübertragungsmedium (5) ausgefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft eine innengekühlte Stütz- und/oder Transportrolle einer Stranggießanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Innengekühlte Rollen zum Stützen und/oder Transportieren von heißen Metallkörpern, insbesondere von in kontinuierlichen Gießverfahren erzeugten Stahlsträngen, sind bekannt. Die DE 32 31 433 A1 zeigt als Beispiel eine solche innengekühlte Stütz- und/oder Transportrolle für Stranggießanlagen.

Sie besteht üblicherweise aus einem Kern, in dessen Mantelfläche ein oder mehrere Kühlkanäle eingearbeitet sind. Die Kühlkanäle gehen in radiale Bohrungen über, die in axial gerichteten Bohrungen in den Lagerzapfen münden. Letztere dienen der Kühlmittelzu- bzw. -abfuhr. Der Kern der Rolle ist von einem damit fluiddicht verbundenen hülsenförmigen Hohlkörper umgeben, der den Kühlkanal bzw. die Kühlkanäle des Kerns nach außen abschließt.

Die Herstellung einer solchen Rolle ist fertigungstechnisch aufwändig und mit hohen Kosten verbunden.

Beim Anpressen der Rolle zum Zweck der Abstützung an den bis zu 1200°C heißen Strang, wird diese erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen unterworfen, die u. a. durch Einwirkung des Kühlmediums zu Korrosion der Hohlkörperinnenfläche führt.

Diese Korrosionsprodukte setzen sich gemeinsam mit im Kühlmedium mitgeführten Schmutzpartikeln mit der Zeit in den Kühlkanälen an, wodurch sich der zur Kühlung nutzbare Querschnitt verringert.

Durch die sinkende Kühlleistung steigt die Außen- und Innentemperatur des Hohlkörpers stetig an, so dass die Mantelfläche des Hohlkörpers einem zunehmendem Verschleiß ausgesetzt ist. Der dadurch notwendige frühzeitige Rollenwechsel verursacht Anlagenstillstände mit entsprechend hohen Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine kostengünstig herzustellende Stütz- und/oder Transportrolle mit verbesserter Kühlung und verlängerter Haltbarkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.

Nach der Lehre der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe eine innengekühlte Stütz- und/oder Transportrolle verwendet, die aus einem langgestreckten rotationssymmetrischen, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper besteht, mit an den Enden fluiddicht angeschlossenen Lagerzapfen, wobei der Kühlmittelzu- und/oder -abfluss über wenigstens eine im jeweiligen Lagerzapfen angeordnete Bohrung erfolgt.

Im Hohlkörper ist ein axial sich erstreckendes, mindestens zweifach gewundenes und von einem Kühlmedium durchströmbares Wärmetauscherelement angeordnet, dessen zu- und abflussseitigen Enden an der jeweiligen Bohrung des Lagerzapfens angeschlossen sind. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Wärmeübertragung ist der Zwischenraum zwischen Wärmeübertragungselement und Hohlkörper mit einem Wärmeübertragungsmedium ausgefüllt.

Der Vorteil ist hierbei, dass auf einen Rollenkern mit aufwändig herzustellenden Kühlmittelkanälen in der Mantelfläche nunmehr verzichtet werden kann. Dies spart Material und Fertigungskosten ein.

Gegenüber dem Stand der Technik wird für die Rolle nur noch ein vorzugsweise zylindrischer, innenseitig kühlbarer Hohlkörper verwendet, der an den Enden mit fluiddicht angeschlossenen Lagerzapfen versehen ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird für die Kühlung des Hohlkörpers ein leicht zu montierendes oder zu demontierendes, vorzugsweise schraubenlinienförmig ausgebildetes durchströmbares Wärmetauscherelement verwendet, das umgeben von einem Wärmeübertragungsmedium mit der Innenfläche des Hohlkörpers in Kontakt steht. Der Außenumfang des Wärmetauscherelementes sollte dabei für eine optimale Wirkung so nah wie möglich am Innenumfang des Hohlkörpers angeordnet sein.

Das Wärmetauscherelement kann erfindungsgemäß aus einem beliebigen Hohlkörper, vorzugsweise aber aus einem Rohr, beispielsweise durch Wickeln, hergestellt sein.

Durch die gegenüber dem Stand der Technik realisierte deutlich vergrößerte Wärmeübertragungsfläche, kann die Kühlleistung verbessert werden, wobei sich durch den vom Hohlkörper abgekoppelten Kühlkreislauf und die dadurch erreichten glatten Innenwände sich die mitgeführten Schmutzpartikel nicht mehr ohne weiteres ablagern können.

Die Korrosion der Innenwand des Hohlkörpers wird ebenfalls vermieden, da das Kühlmedium nicht mehr direkt mit der Innenwand in Kontakt steht.

Durch die Vermeidung von leicht verstopfenden, einzelnen und relativ schmalen Kühlmittelkanälen wird die Haltbarkeitsdauer während des Einsatzes gesteigert, so dass Anlagenstillstände verringert und die Instandhaltungskosten gesenkt werden können.

Für das Wärmeübertragungsmedium ist es wichtig, dass auch bei den in Stranggießanlagen vorherrschenden hohen Temperaturen von ca. 1200 °C am Strang immer eine ausreichende Kühlung der Rollenoberfläche sichergestellt werden kann. Hierzu muss das Wärmeübertragungsmedium mit einem entsprechend hohen Siedepunkt versehen sein, damit Dampfblasenbildung und damit eine Reduzierung der Kühlleistung verhindert wird. Als Wärmeübertragungsmedium kommen Flüssigkeiten, Pasten oder feste Materialien mit den erforderlichen physikalischen Eigenschaften in Betracht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Kühlmittelzu- und -abfluss einseitig über einen Lagerzapfen der Rolle.

Vorteil ist, dass bei Montage- oder Demontage des Wärmetauscherelementes die Rolle nur noch von einer Seite durch Entfernen eines Lagerzapfens geöffnet werden muss. Dieses spart Zeit und Instandsetzungskosten.

Zur Optimierung der Kühlleistung bei einseitigem Kühlmittelanschluss, erstreckt sich die Kühlmittelzuflussleitung nach einem werteren erfindungsgemäßen Merkmal, schraubenlinienförmig durch den gesamten Hohlkörper, wobei die Abflussleitung auf kürzestem Wege wieder zurückgeführt wird.

Dies hat den Vorteil, dass das im Zulauf noch relativ kalte Kühlmedium über die durch die schraubenlinienförmige Anordnung große Wärmeübertragungsfläche, große Mengen an Wärme aufnehmen kann, wonach das dann aufgeheizte Kühlmedium über die Abflussleitung auf kürzestem Wege das Wärmetauscherelement wieder verlässt.

Nach einem vorteilhaften Merkmal werden die Lagerzapfen durch das Wärmtauscherelement ebenfalls gekühlt, so dass eine Überhitzung der Lager vermieden wird.

Im Falle eines zweiseitigen Kühlmittelanschlusses wird über die in den Lagerzapfen angeordneten Öffnungen für den Kühlmittelzu- und -abfluss die Wärmeabfuhr aus dem Lagerzapfenbereich sichergestellt.

Im Falle eines einseitigen Kühlmittelanschlusses wird die dem Anschluss gegenüberliegende Zapfenseite mit einer Ausnehmung versehen, in die das Wärmetauschelement hineinragt.

Zur Erleichterung der Montage oder Demontage des Wärmetauscherelementes verbleibt vorteilhaft ein geringer Spalt zwischen dem Außenumfang des Wärmetauscherelementes und der Innenfläche des Hohlkörpers.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der einzigen Figur, in der die Schnittzeichnung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Stütz- und/oder Transportrolle gezeigt wird.
Die Stütz- und/oder Transportrolle besteht vorzugsweise aus einem zylindrisch ausgebildeten Hohlkörper 1, an dem an beiden Enden Lagerzapfen 4, 4' über Schweißnähte fluiddicht angeschlossen sind.
Der Kühlmittelzu- und -abfluss erfolgt in diesem Beispiel von einer Seite, über den linksseitigen Lagerzapfen 4. Dieser ist mit axialen Öffnungen 3, 3' für den Kühlmittelzu- und -abfluss versehen.
Erfindungsgemäß ist im Hohlkörper 1 ein axial sich erstreckendes, schraubenlinienfönnig und von einem Kühlmedium durchströmbares Wärmetauscherelement 2 angeordnet, dessen zu- und -abflussseitigen Enden an den entsprechenden Öffnungen 3, 3' des Lagerzapfens 4 für den Kühlmittelzu- und -abfluss angeschlossen sind. Die beiden Lagerzapfen 4 und 4' sind in entsprechenden Lagern 7 und 7' gelagert.
Eine ausreichende Kühlung des linkseitigen Lagers 7 wird durch die im Lagerzapfen 4 angeordneten Öffnungen 3, 3' für den Kühlmittelzu- und -abfluss realisiert.
Der dem Kühlmittelanschluss gegenüberliegende rechtsseitige Lagerzapfen 4' ist mit einer Ausnehmung 6 versehen, in die das Wärmetauscherlement 2 hineinragt und so eine ausreichende Kühlung des Lagers 7' bewirkt.
Zur Realisierung der notwendigen Intensität der Wärmübertragung ist der Zwischenraum zwischen Wärmetauscherelement 2 und Hohlkörper 1 mit einem Wärmeübertragungsmedium 5 ausgefüllt.
Dieses Medium kann eine flüssige oder teigig-pastenartige Konsistenz aufweisen, es muss jedoch die zur Wärmeübertragung bei hohen Temperaturen notwendigen physikalischen Eigenschaften besitzen. Insbesondere müssen Medien mit hohem Siedepunkt verwendet werden, um Dampfblasenbildung und damit schlechtere Wärmeübertragung zu vermeiden.
Zwischen dem Außenumfang des Wärmetauscherelementes 2 und der Innenfläche des Hohlkörpers 1 ist ein radiales Spiel vorhanden, das die Montage oder Demontage des Wärmetauscherelementes 2 erleichtert.
Bezugszeichenliste

Claims

Innengekühlte Stütz- und/oder Transportrolle einer Stranggießanlage, bestehend aus einem langgestreckten rotationssymmetrischen Hohlkörper mit an den Enden fluiddicht angeschlossenen Lagerzapfen, wobei der Kühlmittelzu- und/oder -abfluss über wenigstens eine im jeweiligen Lagerzapfen angeordnete Öffnung erfolgt dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlkörper (1) ein axial sich erstreckendes, mindestens zweifach gewundenes und von einem Kühlmedium durchströmbares Wärmetauscherelement (2) angeordnet ist, dessen zu- und -abflussseitigen Enden an der jeweiligen Öffnung (3, 3') des Lagerzapfens (4, 4') angeschlossen sind und der zwischen Außenseite Wärmetauscherelement (2) und Innenfläche Hohlkörper (1) verbleibende Raum mit einem Wärmeübertragungsmedium (5) ausgefüllt ist.
Rolle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherelement (2) schraubenlinienförmig ausgebildet ist.
Rolle nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherelement (2) aus einem Rohr gewickelt ist.
Rolle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium (5) eine Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt ist.
Rolle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium (5) eine Paste mit hohem Siedepunkt ist.
Rolle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium (5) aus einem teigigen, unter Wärmeeinwirkung zur Aushärtung neigenden Material besteht.
Rolle nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelzu- und -abfluss des Wärmetauscherelementes (2) einseitig durch einen Lagerzapfen (4, 4') erfolgt.
Rolle nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelabfluss auf kürzestem Weg erfolgt.
Rolle nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherelement (2) sich bis in den dem Kühlmittelzu- und -abfluss gegenüberliegenden Lagerzapfenbereich erstreckt.
Rolle nach einem der Ansprüche 1 – 9 dadurch gekennzeichnet, dass das größte radiale Außenmaß des Wärmetauscherelementes (2) etwas geringer ist als das kleinste radiale Innenmaß des Hohlkörpers (1).