DE19921191A1 - Führungsrolle für ein durch ein Tauchbad laufendes Metallband - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Führungsrolle für ein durch ein Tauchbad laufendes Metallband (2) mit einem Rollenmantel (18) und einem den Rollenmantel (18) axial durchsetzenden Joch (19), wobei der Rollenmantel (18) am Joch (19) durch Lager (20), die jeweils in einem sich zwischen Joch (19) und Rollenmantel (18) erstreckenden Ringraum (21) angeordnet sind, drehbar abgestützt ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Ringraum (21) an seiner vom Rolleninneren wegweisenden Seite durch eine Dichtungsscheibe (22) abgedichtet ist, die an ihrem jochseitigen Innenbereich an einer jochfesten Halterung (25) fixiert ist und an ihrem Außenbereich in Richtung des Lagers (20) gegen eine den Ringraum (21) außenseitig begrenzende Wandung gedrückt wird. DOLLAR A Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verzinkungsanlage mit einer solchen Führungsrolle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungsrolle für ein durch ein Tauchbad laufendes Metallband mit einem Rollenmantel und einem den Rollenmantel axial durchset­ zenden Joch, wobei der Rollenmantel am Joch durch Lager, die jeweils in einem sich zwischen Joch und Rollenmantel erstreckenden Ringraum angeordnet sind, drehbar abge­ stützt ist. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Ver­ zinkungsanlage mit derartigen Führungsrollen.

Das Verzinken von Metallbändern erfolgt in üblicher Weise in Verzinkungsanlagen, die von dem Metallband in kontinu­ ierlichem Betrieb durchlaufen werden. Das Metallband wird dabei von einer Haspel abgewickelt und nach einer Reini­ gung durch einen kontinuierlichen Durchlaufglühofen ge­ führt, um es für eine gute Zinkhaftung und optimale tech­ nologische Eigenschaften vorzubereiten. Nach dem Verlas­ sen des Durchlaufglühofens wird das Metallband durch ein zinkbad geführt, in welchem es an einer Bodenrolle umge­ lenkt und dann zwischen Stabilisierungs- bzw. Korrektur­ rollen hindurchgeführt wird, um das Zinkbad in Richtung einer Turmrolle zu verlassen. Anschließend wird das Me­ tallband in einem Dressiergerüst und einer Streckrichtan­ lage gerichtet und beispielsweise durch Phosphatierung und Chromatierung nachbehandelt, um nach Überprüfung der Qualitätseigenschaften und elektrostatischer Bandeinölung wieder auf eine Haspel aufgewickelt zu werden.

Die Rollen, über welche das Metallband in dem Zinkbad ge­ führt wird, sind völlig in das Zink eingetaucht und end­ seitig an Trägern, die im Zinkkessel vorgesehen sind, ge­ lagert. Hierzu sind an den Rollenenden Lagerzapfen ausge­ bildet, die Laufbuchsen mit stellitierten Lagerflächen tragen, welche an den Rollen festgeschweißt sind. Die Laufbuchsen sind in Lagergehäusen des Trägers über eine Gleitlagerung drehbar geführt. Diese Art der Lagerung hat sich zwar insgesamt durchaus bewährt, jedoch haben die Lagerungen nur eine durchschnittliche Lebensdauer von et­ wa 5 bis 15 Tagen, wonach es erforderlich ist, die Lauf­ buchsen auszutauschen. Dies ist jedoch sehr aufwendig, da die Schweißverbindung zwischen Laufbuchse und Rolle ge­ löst, die Schweißnahtstelle nachgearbeitet und anschlie­ ßend eine neue Laufbuchse fixiert werden muß. Das Aus­ wechseln der Laufbuchsen ist daher sehr zeitintensiv und führt in Summe zu erheblichen Stillstandszeiten der Ver­ zinkungsanlage.

Zur Behebung dieser Problematik ist mehrfach vorgeschla­ gen worden (DE 42 07 034 A1, EP 0 610 167 B1 und DE 43 07 282 A1), anstelle einer Gleitlagerung eine Wälz­ lagerung vorzusehen und die Wälzlager durch das in dem jeweiligen Tauchbad vorhandene geschmolzene Material zu schmieren. Durch die Verwendung von Wälzlagern können zwar die auftretenden Reibungskräfte im Vergleich zu den bei Gleitlagern auftretenden Reibkräften verringert wer­ den, jedoch müssen sie in besonderer Weise ausgebildet sein, damit sie durch das heiße Metall, mit dem sie in Berührung kommen, nicht beschädigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Führungsrolle der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei akzep­ tablem wirtschaftlichen Aufwand die Einsatzdauer der Rol­ le wesentlich verlängert werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringraum an seiner vom Rolleninneren wegweisenden Seite durch eine Dichtungsscheibe abgedichtet ist, die an ihrem jochseitigen Innenbereich an einer jochfesten Halterung fixiert ist und an ihrem Außenbereich in Richtung des La­ gers gegen eine den Ringraum außenseitig begrenzende Wan­ dung gedrückt wird.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Abdichtung der Ringräume wird erreicht, daß die Lager nicht in Kontakt mit dem heißen Metall aus dem Tauchbad kommen, so daß es einerseits möglich ist, die Lager in herkömmlicher Weise mit Öl, Fett o. anderen geeigneten Stoffen zu schmieren, und andererseits die Lager auch nicht in besonderer Weise ausgestaltet oder behandelt zu sein brauchen. Die Lage­ rung ist daher wenig wartungsintensiv und preiswert. Au­ ßerdem wird eine sichere Abdichtung über einen langen Zeitraum gewährleistet, da die Dichtungsscheiben durch die Vorspannkraft der elastischen Elemente auch bei auf­ tretendem Verschleiß noch sicher an der Ringraumwandung gehalten werden, wobei sie elastisch leicht verformt wer­ den, da sie innenseitig am Joch fixiert sind.

An der zum Innenraum weisenden Seite der Lager kann eben­ falls eine solche Abdichtung vorgesehen sein. Dies ist jedoch bei herkömmlichen Walzen nicht mehr erforderlich, wenn beispielsweise ein Eintreten von Metall in den ent­ sprechenden Bereich des Rolleninnenraums ohnehin nicht möglich ist. Es gibt beispielsweise Führungsrollen, bei denen der Rolleninnenraum durch ein koaxial zur Rol­ lenachse angeordnetes Rohr radial unterteilt ist in einen äußeren Bereich, in den flüssiges Metall aus dem Tauchbad eindringen kann, und einen inneren Bereich, in den ein Eindringen von flüssigem Metall im wesentlichen verhin­ dert wird. In diesem Fall kann es ausreichend sein, die Ringräume zum inneren Bereich des Rolleninnenraums hin in herkömmlicher Weise durch elastisch weiche Dichtungs­ scheiben abzudichten, da diese lediglich ein Eindringen von Leckagematerial verhindern müssen. Gegebenenfalls kann eine Abdichtung nach innen auch völlig entfallen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtungsscheiben durch eine Mehrzahl von gleich­ mäßig über den Scheibenumfang verteilt angeordnete Fede­ relemente in Richtung des zugehörigen Lagers vorgespannt sind. Diese Federelemente sind zweckmäßigerweise als Druckfedern ausgebildet, die sich zwischen einer außer­ halb des Ringraums vorgesehenen Halterung und den Dich­ tungsscheiben abstützen.

Die Halterung kann beispielsweise an dem Joch ange­ schweißt sein, wobei dann zum Auswechseln der Dichtungs­ scheiben wieder vom Joch gelöst, beispielsweise losge­ flext werden muß. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist auch vorgesehen, daß die Dichtungsscheiben an der Halterung fixiert, insbesondere festgeschraubt sind.

Die Dichtungsscheiben bestehen aus einem Material, das unempfindlich gegen das heiße Metall und ausreichend ela­ stisch ist, um bei auftretendem Verschleiß in erforderli­ chem Maß verformt werden zu können. Außerdem müssen sie zumindest in dem Bereich, in dem sie an der Ringraumwan­ dung dichtend anliegen, entsprechende Dichtungseigen­ schaften aufweisen. Beispielsweise können die Dichtungs­ scheiben aus Graphit und/oder Siliciumnitrid oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dich­ tungsscheiben einen elastischen Grundkörper und einen daran gehaltenen und mit der Ringraumwandung in Kontakt kommenden Dichtungsring als Verschleißbauteil aufweisen.

Die mit den Dichtungsscheiben in Berührung kommenden Wan­ dungsabschnitte des Ringraums sollten ebenfalls aus einem wärme- und abriebfesten Material wie beispielsweise Kera­ mik bestehen.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol­ gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug­ nahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Verzinkungsanlage gemäß der vorlie­ genden Erfindung in schematischer Prinzip­ darstellung,

Fig. 2 in schematischer Prinzipdarstellung einen Zinkkessel der Verzinkungsanlage aus Fig. 1,

Fig. 3 im Längsschnitt eine im Zinkkessel von Fig. 2 vorgesehene Bodenrolle,

Fig. 4 im Längsschnitt eine im Zinkkessel aus Fig. 2 vorgesehene Führungsrolle, (Stabilisierungsrolle oder Korrekturrolle)

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt X aus Fig. 3,

Fig. 6 eine Dichtungsscheibe der Rollen gemäß den Fig. 3 und 4 in Vorderansicht und

Fig. 7 die Dichtungsscheibe aus Fig. 6 in ge­ schnittener Seitenansicht.

In der Fig. 1 ist in schematischer Prinzipdarstellung eine Verzinkungsanlage 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche von einem Metallband 2 in einer Band­ laufrichtung A von links nach rechts durchlaufen wird. Zu der Verzinkungsanlage 1 gehören üblicherweise zwei Abwik­ kelhaspeln 3, 4, auf denen das zu verzinkende Metallband 2 in Rollenform zur Verfügung gestellt wird. Die Abwic­ kelhaspeln 3, 4 sind jeweils im Wechsel aktiv. Wenn das auf einer Abwickelhaspel 3 vorgesehene Metallband 2 voll­ ständig abgewickelt ist und die Abwickelhaspel 3 daher gegen eine neue ersetzt werden muß, wird die andere Ab­ wickelhaspel 4 in Betrieb gesetzt und das Anfangsende der neuen Metallbandrolle mir dem Schußende der abgewickelten Metallbandrolle durch eine nicht dargestellte Schweißein­ richtung verbunden.

Das von der Abwickelhaspel 3, 4 kommende Metallband 2 wird zunächst durch eine Reinigungsvorrichtung 5 geführt, in der es einer alkalischen Vorreinigung und anschließend einer Hauptreinigung mit elektrolytischer Entfettung und Salzsäurebeizung unterzogen wird. Das so gereinigte Me­ tallband 2 wird dann durch einen Schlingenturm 6 geführt, der einen Zwischenspeicher für das Metallband 2 dar­ stellt, um einen kontinuierlichen Betrieb der Verzin­ kungsanlage 1 auch dann gewährleisten zu können, wenn die Zuführung von neuem Metallband 2 kurzzeitig unterbrochen ist, z. B. wenn die Enden von zwei aufeinanderfolgenden Metallbandrollen verschweißt werden. Hierzu weist der Schlingenturm 6 eine Reihe von oberen Führungsrollen 6a und eine Reihe von unteren Führungsrollen 6b auf, über die das Metallband 2 schlangenlinienförmig in im wesent­ lichen vertikaler Richtung geführt ist. Die oberen Füh­ rungsrollen 6a sind in vertikaler Richtung bewegbar, so daß der Abstand zwischen den oberen und unteren Führungs­ rollen 6a, 6b unter Freigabe von Bandmaterial verringert werden kann. Damit können die nachfolgenden Abschnitte der Verzinkungsanlage 1 auch dann mit Metallband 2 aus dem Schlingenturm 6 versorgt werden, wenn sich beide Ab­ wickelhaspeln 3, 4 außer Betrieb befinden.

Dem Schlingenturm 6 ist ein Durchlaufglühofen 7 nachge­ ordnet, in dem das Metallband 2 in bekannter Weise wärme­ behandelt und u. a. für den eigentlichen Verzinkungspro­ zeß vorbehandelt wird. Das aus dem Durchlaufglühofen 7 austretende Metallband 2 wird dann in einen mit einem Zinkbad gefüllten Zinkkessel 8 einer Verzinkungseinrich­ tung 9 geführt, um mit der gewünschten Zinkauflage verse­ hen zu werden. Das Zinkbad kann beispielsweise Zink mit einem Al-Gehalt von 0,2%, Zink mit Fe-Anteilen, Galfan mit einem Al-Behalt von 5% oder Galvalume, d. h. Zink mit einem Al-Gehalt von 55% enthalten. Nach dem Durchlaufen des Zinkkessels 8 wird das Metallband 2 in der Verzin­ kungseinrichtung 9 abgekühlt und ggf. in einem Galvannea­ ling-Ofen behandelt.

Am Ausgang der Verzinkungseinrichtung 9 ist ein nicht dargestelltes Schichtdickenmeßsystem vorgesehen, um die Zinkschichtdicke und die Struktur der Galvannealing- Schicht zu messen und durch Einstellung der Systemparame­ ter zu regulieren. Anschließend wird das Metallband 2 durch eine Streckrichtanlage 10 geführt, um die Oberflä­ che des Metallbands 2 zu glätten, d. h. eine gleichmäßige Oberflächenrauhigkeit und ausgezeichnete Ebenheit zu er­ reichen. Der Streckrichtanlage 10 ist eine Nachbehand­ lungseinrichtung 11 nachgeschaltet, in der das Metallband 2 beispielsweise phosphatiert werden kann, um einen guten Haftgrund für organische Beschichtungsstoffe zu schaffen, und das Metallband 2 einer chemischen Passivierung (Chromatierung) mit einem Rollcoater unterworfen wird, um das Metallband 2 vor Korrosion zu schützen. Material, das zvuor phosphatiert wurde, kann ohne aufwendige Entfettun­ gen direkt lackiert werden.

Das nachbehandelte Metallband 2 wird dann ggf. nach Über­ prüfung der Qualitätseigenschaften und elektrostatischer Bandeinölung auf Aufwickelhaspeln 12, 13 gewickelt, die am Ende der Verzinkungsanlage 1 vorgesehen sind. Wie am Eingang der Verzinkungsanlage 1 sind auch hier zwei Has­ peln 12, 13 vorgesehen, die jeweils im Wechsel aktiv sind. Wenn bei einem Umschalten zwischen den Aufwickel­ haspeln 12, 13 beide Haspeln 12, 13 angehalten sind, wird weiterhin zugeführtes Bandmaterial in einem nicht darge­ stellten Schlingenturm der Verzinkungsanlage 9 zwischen­ gespeichert.

Wie in Fig. 2 angedeutet ist, wird das Metallband 2 durch die offene Oberseite des Zinkkessels 8 in das Me­ tallbad geführt, dort über eine im Bodenbereich vorgese­ hene Bodenrolle 14 umgelenkt und zwischen einer Korrek­ tur- und einer Stabilisierungsrolle 15, 16 hindurch wie­ der aus dem Zinkbad herausgeführt. Die Rollen 14, 15, 16 sind jeweils an ihren axialen Enden in Halterungen gela­ gert, die im Zinkkessel 8 angeordnet sind bzw. auch von oben in den Zinkkessel hineinragen können.

In Fig. 3 ist der Aufbau der Rollen 14, 15, 16 schema­ tisch anhand der Bodenrolle 14 dargestellt. Zu der Boden­ rolle 14 gehören ein Rollenmantel 18 und ein den Rollen­ mantel 18 axial durchsetzendes Joch 19, das im Bereich seiner axialen Enden drehfest in Halterungen angebracht werden kann. Der Rollenmantel 18 kann um das Joch 19 ro­ tieren und ist dazu im Bereich seiner axialen Enden durch Wälzlager 20 drehbar am Joch 19 abgestützt. Die Wälzlager 20 sind in einem Ringraum 21 angeordnet, der bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform zwischen dem Joch 19 und einem mit dem Rollenmantel 18 durch eine Ringscheibe 26 drehfest verbundenen Innenrohr 28 gebildet wird. Das Innenrohr 28 teilt den Rolleninnenraum 27 radi­ al in einen äußeren Bereich 27a, in den das flüssige Me­ tall durch Öffnungen in der Ringscheibe 26 eindringen kann, und einen inneren Bereich 27b, in den ein Eindrin­ gen des flüssigen Metalls im wesentlichen verhindert wird.

Die Wälzlager 20 sind mit Fett oder Öl oder anderen ge­ eigneten Stoffen geschmiert, und entsprechend sind die Ringräume 21 gegen ein Eintreten von flüssigem Metallab­ gedichtet. Da in den inneren Bereich 27b des Rolleninnen­ raums 27 ohnehin kein flüssiges Metall eintreten kann, braucht in dieser Richtung keine Abdichtung vorgesehen zu sein. Lediglich aus Sicherheitsgründen kann jedoch an der zum Rolleninneren weisenden Seite des Ringraums 21 eine Dichtungsscheibe vorgesehen sein, die ein Eintreten von Leckagefluid wirksam verhindert.

An der vom Rolleninneren wegweisenden Seite des Lagers 20 ist eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die im einzelnen auch in Fig. 5 dargestellt ist. Zu dieser Dichtungsan­ ordnung gehört eine flanschartige Halterung 25, die an dem Joch 19 festgeschweißt ist. Zwischen der Halterung 25 und dem Innenrohr 28 ist eine Dichtungsscheibe 22 vorge­ sehen, die auf das Joch 19 aufgeschoben und an ihrem jochnahen Innenbereich an der Halterung 25 festgeschraubt ist. An ihren jochfernen Außenbereich wird die Dichtungs­ scheibe 22 durch mehrere Federelemente 23, 24, die gleichmäßig über den Scheibenumfang verteilt angeordnet sind und sich zwischen der Dichtungsscheibe 22 und einem Absatz der Halterung 25 abstützen, gegen die Stirnfläche des Innenrohrs 28 gedrückt. Durch diese Dichtungsanord­ nung kann zuverlässig das Eintreten von heißem Medium in den Ringraum 21 insbesondere auch dann verhindert werden, wenn im Betrieb an der Dichtungsscheibe 22 Verschleiß auftritt. In diesem Fall wird die Dichtungsscheibe 22 nämlich durch die Vorspannkraft der Federelemente 23, 24 unter elastischer Verformung an dem Innenrohr 28 gehal­ ten.

In den Fig. 6 und 7 ist der Aufbau der Dichtungsschei­ ben 22 im einzelnen dargestellt. Danach besitzt die Dich­ tungsscheibe 22 einen Grundkörper 22a, der in dem erfor­ derlichen Maß elastisch verformbar ist und an seiner zum Ringraum 21 weisenden Vorderseite einen mit dem Innenrohr 28 in Kontakt kommenden Dichtungsring 22b trägt. An der Rückseite des Grundkörpers 22a ist ein Druckring 22c vor­ gesehen, der dazu dient, die von den Federelementen 23, 24 ausgeübten Druckkräfte gleichmäßig auf den Grundkörper 22a sowie den Dichtungsring 22b zu übertragen.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Rolle 14, 15, 16 dargstellt. Diese unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform nur inso­ weit, als der Rolleninnenraum nicht durch ein Innenrohr radial unterteilt ist und der Rollenmantel 18 über die wälzlager 20 direkt an dem Joch 19 gelagert ist. Entspre­ chend wird der zwischen Rollenmantel 18 und Joch 19 ge­ bildete Ringraum abgedichtet, indem die Dichtungsscheibe 22 an der Stirnfläche des Rollenmantels 18 dichtend in Anlage kommt.

Claims (12)

1. Führungsrolle für ein durch ein Tauchbad laufendes Metallband (2) mit einem Rollenmantel (18) und einem den Rollenmantel (18) axial durchsetzenden Joch (19), wobei der Rollenmantel (18) am Joch (19) durch Lager (20), die jeweils in einem sich zwischen Joch (19) und Rollenmantel (18) erstreckenden Ringraum (21) an­ geordnet sind, drehbar abgestützt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringraum (21) an seiner vom Rolleninneren wegweisenden Seite durch eine Dich­ tungsscheibe (22) abgedichtet ist, die an ihrem joch­ seitigen Innenbereich an einer jochfesten Halterung (25) fixiert ist und an ihrem Außenbereich in Rich­ tung des Lagers (20) gegen eine den Ringraum (21) au­ ßenseitig begrenzende Wandung gedrückt wird.

2. Führungsrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsscheiben (22) aus Graphit und/oder Siliciumnitrid bestehen.

3. Führungsrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsscheiben (22) jeweils durch eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Schei­ benumfang verteilt angeordnete Federelemente (23, 24) in Richtung des zugehörigen Lagers (20) vorgespannt sind.

4. Führungsrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federelemente (23, 24) als Druckfedern ausgebildet sind, die sich zwischen einer außerhalb des Ringraums (21) vorgesehenen und insbesondere jochfesten Halterung (25) und den Dichtungsscheiben (22) abstützen.

5. Führungsrolle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsscheiben (22) an der Halterung (25) fixiert sind.

6. Führungsrolle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halterung (25) an dem Joch (19) festgeschweißt ist.

7. Führungsrolle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe (22) einen elastischen Grundkörper (22a) und einen daran gehaltenen und an der Ringraumwandung anliegenden Dichtring (22a) als Verschleißteil aufweist.

8. Führungsrolle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rolleninnenraum (27) durch ein koaxial zur Rollenachse (X) angeordnetes Rohr (28) radial unterteilt ist in einen äußeren Be­ reich (27a), in den das flüssige Metall aus dem Tauchbad eindringen kann, und einen inneren Bereich (27b), in den ein Eindringen des flüssiges Metalls zumindest im wesentlichen verhindert wird.

9. Führungsrolle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ringräume (21) zum inneren Bereich (27b) des Rolleninnenraums (27) durch insbesondere ela­ stisch weiche Dichtungsscheiben abgedichtet sind.

10. Führungsrolle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (20) geschmiert sind.

11. Führungsrolle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (20) im Bereich ihrer Lagerfläche aus Stahl/Stahl, Stahl/Keramik oder Keramik/Keramik bestehen.

12. Verzinkungsanlage mit einem Glühofen (7) und einem an dem Glühofen (7) nachgeschalteten Zinkbad, die von einem zu verzinkenden Metallband (2) nacheinander durchlaufen werden, wobei das Metallband (2) in dem Zinkbad über wenigstens eine Führungsrolle (14, 15, 16) läuft, die nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aus­ gebildet ist.