DE2552483C2 - Führungsrolle für Stranggießanlagen, mit mehreren auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern - Google Patents
Führungsrolle für Stranggießanlagen, mit mehreren auf einer Achse gelagerten RollenkörpernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Führungsrolle für Stranggießanlagen
mit mehreren, auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern, wobei die Achse axiale Bohrungen mit
davon ausgehenden, zu den Lagern der Rollenkörper führenden radialen Bohrungen hat.
In Stranggießanlagen wird der aus der Kokille austretende, lediglich in der Außenhaut erstarrte Strang
von den Führungsrollen übernommen und anschließend der Auszieh- und Richtvorrichtung zugeführt.
Mit wachsendem Abstand des Strangquerschnitts von dem Gießpegel in der Kokille steigt der ferrostatische
Druck des flüssigen Sumpfes des Stranges an. Da die erstarrte Außenhaut wegen ihrer geringen Festigkeit
diese Kräfte nicht aufnehmen kann, müssen diese von den Führungsrollen des Rollenstützgerüstes aufgenommen
werden.
Aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchungen muß man bei durchgehenden Stützrollen Rollen mit
einem großen Verhältnis von Durchmesser zur Länge verwenden. Mit wachsendem Rollendurchmesser
wächst der Stützabstand des Stranges zwischen den einzelnen Rollen. Da die erstarrte Außenhaut des
Stranges nur geringe Festigkeit hat, baucht sich der Strang' zwischen den Rollen ab einem gewissen
Stützabstand aus. Diese Ausbauchungen führen, wenn sie das zulässige Maß überschreiten, zu Innenrissen im
Strang, wobei auch Risse in der Außenhaut nicht auszuschließen sind. Aus diesem Grunde können
durchgehende Stützrollen, d. h. Stützrollen, die nur an ihren Enden gelagert sind, nur bis zu einer Länge von
etwa zwei Metern verwendet werden, und zwar nur dann wenn mit wachsendem Abstand der Stützrollen
von der Kokille ein größerer Rollendurchmesser gewählt werden könnte, da hierdurch zwangsläufig die
Ausbauchungen zwischen den Rollen größer werden und somit der Vergrößerung des Rollendurchmessers
Grenzen gesetzt sind.
Mit steigendem Rollendurchmesser und damit steigenden Ausbauchungen des Stranges zwischen den
Rollen kann auch die Gießgeschwindigkeit nicht weiter gesteigert werden, da dann die Auszugskräfte so groß
werden, daß dadurch der Strang beschädigt wird und die beschriebenen innen- und Außenrisse zur Zerstörung
des Stranges führen würden.
Aus diesem Grunde setzt man ab einer gewissen Strangoreite Führungsrollen ein, auf deren Achse
mehrere Rollenkörper drehbar gelagert sind. Zwischen den benachbarten Rollenkörpern sind Stützen angeordnet,
die Teil des Strangführungsgerüstes sind.
Zu den mechanischen Beanspruchungen der Führungsrolle tritt noch eine erhebliche thermische
Belastung durch die von dem heißen Strang abgegebene Strahlungswärme hinzu, da die Umfangsgeschwindigkeit
der Führungsrollen so gering ist, daß die Rollenkörper einseitig für eine längere Zeit dieser
Strahlungswärme ausgesetzt sind.
Eine Kühlung der Rollenkörper erfolgte bisher mittels der sogenannten Spritzkühlung. Hierbei werden
durch am Strangführungsgerüst angeordnete Düsen die Rollenkörper abschnittsweise entlang der Mantellinien
und der Strang mit Kühlwasser beaufschlagt.
Durch das Beaufschlagen der Bramme mit Kühlwasser wird ihre Abkühlung beschleunigt. Hierbei muß die
aufgespritzte Wassermenge in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit geregelt werden, da eine vorgegebene
Sumpflänge nicht überschritten und die Abkühlung nicht zu schnell erfolgen darf: Je geringer die
Gießgeschwindigkeit, um so geringer muß die aufgespritzte Wassermenge sein.
Bei Herabsetzung der Gießgeschwindigkeit wird auch die Umfangsgeschwindigkeit der Rollenkörper
geringer. Hierdurch werden die Abschnitte der Rollenkörper einseitig eine längere Zeit der Strahlungswärme
und damit einseitig einer höheren thermischen einseitigen Belastung ausgesetzt, der durch eine erhöhte
Kühlwasserzufuhr zur Außenkühlung der Rollenkörper abgeholfen werden müßte.
Diesen beiden einander widersprechenden Forderungen kann mittels der Spritzkühlung nicht Genüge getan
werden, so daß man bisher im praktischen Betrieb zwischen diesen beiden Forderungen Kompromisse
vornehmen mußte. Diese hatten zur Folge, daß man zum Teil erhebliche Lagerschäden bzw. Schaden am bzw. im
Strang in Kauf nehmen mußte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von der Spritzkühlung unabhängige Kühlung für Führungsrollen
mit mehreren auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern zu schaffen, wobei die Achse axiale
Bohrungen mit davon ausgehenden, zu den Lagern der Rollenkörper führenden radialen Bohrungen hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgi.Tiäß gelöst durch
eine axiale Bohrung mit einer davon ausgehenden radialen Bohrung für die Zuführung eines Gemisches
aus einem Kühlmittel und einem Schmiermittel zu der einen Stirnseite des einen Lagers eines jeden Rollenkörpers,
durch eine axiale Bohrung mit einer davon ausgehenden radialen Bohrung für die Rückführung des
Gemisches von der von dem ersten Lager abgewandten Stirnseite des zweiten Lagers und durch eine kommunizierende
Verbindung zwischen beiden Lagern. Durch diese Maßnahmen erfolgt in völliger Abkehr vom
Stande der Technik eine von der Spritzkühlung unabhängige Kühlung der Führungsrollen, die als
Innenkühlung ausgebildet ist. Hierbei wird jeder Rollenkörper durch einen für das Kühlmittel und das
Schmiermittel gemeinsamen Kreislauf unabhängig von den anderen Rollenkörpern sowohl mit Schmiermittel
als auch mit Kühlmittel versorgt. Je nach den betrieblichen Erfordernissen können die einzelnen
Rollenkörper unabhängig voneinander in verschiedenem Maße, d.h. r it unterschiedlichem Durchsatz an
Kühlmittel und Schmiermittel beaufschlagt werden. Diese ist insbesondere dann erforderlich, wenn vorübergehend
der Reibungschluß zwischen Strang und einer Rolle aufgehoben ist und der Rollenkörper sich ivicht
mehr dreht. Da bisher für eine ausreichende Kühlung nicht mehr gesorgt war, heizte sich der Rollenkörper bis
zur Zerstörung seine Lager auf, so daß bei wiedereinsetzendem Reibungsschluß der Weitertransport des
Stranges unterbunden wurde und der weitere Betrieb zusammenbrach. Ein derartiges Aufheizen wird durch
die erfindungsgemäßen Kühl- und Schmierkreisläufe ebenfalls vermieden. Ein besonderer Vorteil ist darin zu
sehen, daß durch diese erfindungsgemäße Innenkühlung die einseitige thermische Belastung erheblich herabgesetzt
wird, da durch eine entsprechende Vorgabe des Durchsatzes an Kühlmittel und Schmiermittel eine
hinreichend starke Wärmeabfuhr erreicht wird, so daß in den achsnahen Zonen der Rollenkörper die
Temperatur lediglich eine Funktion vom Achsenabstand ist und nicht mehr davon abhängt, ob in radialer
Richtung eine Berührung der Mantelfläche mit dem heißen Strang stattfindet oder nicht.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß eine einseitige Kühlung der Rollenkörper
in den der Spritzkühlung zugewandten Bereich vermieden wird. Vielmehr wird durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen eine Innenkühlung der Rollenkörper vorgenommen, die eine gleichmäßige ADfuhr der
Wärme bewirkt, wobei die der Strahlungswärme ausgesetzten Rollenabschnitie zusätzlich durch die
Spritzkühlung gekühlt werden können. Im allgemeinen ist eine derartige zusätzliche Kühlung niclit erforderlich.
Die Beaufschlagung des Stranges durch die Spritzkühlung sowie die Kühlung der Rollenkörper erfolgt
demnach unabhängig voneinander. Damit wird eine eindeutige Temperaturführung des Stranges ermöglicht,
die wiederum euien optimalen Einfluß auf die Strangqualität hat. Als Kühlmittel-Schmiermittel-Gemische
dienen Emulsionen aus Wasser mit an sich bekannten Schmiermitteln. Zur Erzielung einer möglichst
gleichmäßigen Lagertemperatur stehen die radialen Bohrungen jeweils mit einer Ringkammer an
der Stirnseite der Lager in Verbindung. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das in Strömungsrichtung
liegende erste Lager über seine Stirnseite angeströmt und durchströmt wird, wobei über die kommunizierende
Verbindung das zweite Lager durchströmt wird, das Gemisch in die Ringkammer an der Stirnseite des
zweiten Lag :rs gelangt und von dort über die radiale und die sich anschließende axiale Bohrung abströmt
Durch die beiden Ringkammern wird einerseits der Strömungswiderstand herabgesetzt und zusätzlich
durch die Ringkammer beim ersten Lager ein gleichmäßiges Anströmen seiner Stirnfläche erreicht.
Durch eine entsprechende große Dimensionierung der radialen und axialen Bohrungen sowie der Ringkammern
und der die beiden Lager verbindenden kommunizierenden Verbindung wird der Strömungswiderstand
herabgesetzt, so daß einerseits eine möglichst große Menge des Gemisches an Kühlmittel und Schmiermittel
die Rollenkörper durchströmt ohne daß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zur Erzielung eines ausreichenden
Durchsatzes erforderlich ist, zum anderen ist es nicht erforderlich, allzu hohe Drücke anzuwenden, die
zu Abdichtungsproblemen zwischen den Rollenkörpern, den Stützringen und der Achse führen könnten.
Um eine möglichst gleichmäßige radiale Verteilung des auf die Stirnseite des ersten Lagers strömenden
Gemisches sowie ein entsprechendes gleichmäßiges Abströmen aus dem zweiten Lager zu erreichen, sind in
weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf den Stirnseiten eines jeden Rollenkörpers jeweils ein Stützring
angeordnet, wobei jeder Stützring einen Bund mit auf seinem Rand verteilten Axialbohrungen hat und die
Radialbohrungen mit der jeweiligen Ringkammer und über den Ringraum mit der radialen Bohrung kommunizieren.
In vorteilhafter Weise münden die radialen Bohrungen
auf der Mantelfläche der Achse jeweils in eine Nut in Richtung der Mantellinie der Achse, so d?ß beim
Aufscheiben der Rollenkörper auf die Achse keine Zentrierprobleme bei der Herstellung der kommunizierenden
Verbindung zwischen den Axialbohrungen und den Ringkammern auftreten.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringraum eine in dem Bund umlaufende
Auskehlung, so daß stets alle Radialbohrungen mit dem Gemisch beaufschlagt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Führungsrolle mit vier auf einer feststehenden Achse drehbar
angeordneten Rollenkörpern und
F i g. 2 einen Rollenkörper der Führungsrolle in Fig. 1 im Längsschnitt, beide Hälften zueinander
versetzt untereinander und mit zum Teil (obere bzw. untere Hälfte) dargestellt sind.
Gemäß Fig. 1 sind vier Rollenkörper la, \b, lcund \d
auf einer feststehenden Achse 2 drehbar angeordnet. Zwischen den Rollenkörpern sowie an den äußeren
Stirnseiten des ersten und vierten Rollenkörpers la bzw. \d sind für die feststehende Achse Stützen 3 bzw. 3b
angeordnet. Diese Stützen sind entweder mit dem Ipnenbogen bzw. Außenbogen des Strangführungsgerüstes
verbunden. Dies ist schematisch durch die mit 4 bezeichnete Traverse, mit denen die Stützen verbunden
sind, angedeutet. Die einander gegenüber angeordneten
Führungsrollen des Innenbogens und des Außenbogens begrenzen den Führungsspalt, durch den der Strang
transportiert wird.
Für die beiden Rollenkörper la und ib sind jeweils zwei von der Stirnseite der feststehenden Achse im
Bereich der Stütze 3a ausgehende axiale Bohrungen vorgesehen, die jeweils in eine radiale Bohrung
übergehen, die mit einem der beiden Lager der Achse in Verbindung stehen. Der Übersichtlichkeit halber sind
diese Bohrungen nur für den Rollenkörpcr la eingezeichnet. Die axiale Bohrung 5 geht in die radiale
Bohrung 6 übtr, über die das Gemisch an Schmiermittel und Kühlmittel zugeführt wird. Dieses Gemisch strömt
über die radiale Bohrung 6 die Stirnseite des Lagers 7 des Rollenkörpers la an, durchströmt den Ringraum 8
sowie das Lager 9, und fließt über die radiale Bohrung 10 und die sich anschließende axiale Bohrung 11 ab, die wie
die axiale Bohrung 5 von der gleichen Stirnseite der feststehenden Achse ausgeht. Die axialen Bohrungen 5
und 11 stehen mit einer Einrichtung in Verbindung, die einerseits das Abkühlen des Gemisches sowie die
Strömungsgeschwindigkeit steuert und, da nicht Teil der Erfindung, nicht dargestellt ist. Entsprechend ist der
Schmiermittel- und Kühlkreislauf für den Rollenkörpcr Ib ausgebildet, wobei die axialen Bohrungen ebenfalls
von dieser Stirnseite der Rihrungsrolle ausgehen. Die Schmiermittel- und Kühlkreisläufe für die Rollenkörper
Ic und Ic/ sind entsprechend ausgebildet, jedoch mit
dem Unterschied, daß die axialen Bohrungen von der rechten Stirnseile der feststehenden Achse im Bereich
der Stütze 3b ausgehen.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Rollenkörpcrs la aus F i g. 1 im Längsschnitt, wobei zur Vereinfachung die
zu dem Rollenkörper ib führenden axialen Bohrungen nicht dargestellt sind. Weiterhin sind der Übersichtlichkeit
halber die rechte und linke Hälfte des Rollcnkörpers la untereinander versetzt gezeichnet und hiervon
wiederum nur die Hälfte dargestellt.
In der feststehenden Achse 2 führt die axiale Bohrung
5 zu der von ihr rechtwinklig in radialer Richtung abzweigende radiale Bohrung 6. Diese mündet auf der
Mantelfläche der feststehenden Achse in die in Richtung der Mantellinie sich erstreckende Nut 15, die zum Teil
unterhalb des Innenringes des Lagers 7 verläuft und zum Teil über ihn vorsieht. Die Bohrungen 5 und 6 dienen zur
Zufuhr des Schmicrmiticl-Kühlmittel-Gemisches. Zu
seiner Rückführung sind in der feststehenden Achse weiterhin die axiale Bohrung 11 sowie die radiale
Bohrung 10 vorgesehen, die ihrerseits ebenfalls in die sich in Richtung der Matiiellinie erstreckende NuI 16
mündet. Der Rollenkörpcr Xa ist mittels der beiden Nadellager 7 und 9 auf der feststehenden Achse drehbar
gelagert. Der Innenring des Nadellagers 7 ist mit 17 und der Außenring mit 18 bezeichnet. Die Nadeln sind
kranzartig in zwei konzentrischen Kreisen angeordnet und mit 19 bzw. 20 bezeichnet. Der Innenring des
Nadellagers 9 ist mit 21, sein Außenring mit 22 und die Nadeln mit 23 bzw. 24 bezeichnet Auf der feststehenden
Achse 2 ist im Bereich des Nadellagers 7 der Stützring 25 angeordnet, der in eine Ausdrehung des Rollenkörpers
ragt und mit der Stirnfläche der angeformten Schulter 26 gegen den Innenring 17 des Nadellagers 7
ansteht. Der Stützring 25 ist durch einen O-Ring 27 gegen die Welle abgedichtet, während ein Rotamatik-Ring
28 zwischen dem Rollenkörper und dem Stützring ftj angeordnet ist. Auf diese Weise ist einerseits eine
Abdichtung zwischen Welle und Stützring sowie zwischen Rollenkörper und Stützring erreicht, wobei
zusätzlich eine geringe Verdrehbarkeit des Stützringes gegenüber dem Rollenkörper gewährleistet ist. Entsprechend
steht auf der anderen Stirnseite des Rollenkörpers ein Stützring 29 mit einer angeformten Schulter 30
gegen den Innenring 21 des zweiten Nadellagers 9 an. Zu dem gleichen Zwecke sind ein O-Ring 31 sowie ein
Rotamatik-Ring 32 zwischen Stützring und Welle bzw. Rollenkörper angeordnet.
Die Schultern 26 bzw. 30 der Stützringe 25 bzw. 29 weisen Radialbohrungen 33 bzw. 34 auf, die in jeweils
einen von der Ausnehmung der betreffenden Stirnseite des Rollenkörpers dem jeweiligen Slützring und seiner
angeformten Schulter sowie der Stirnfläche des betreffenden Nadellagers gebildete Ringkammer 35
bzw. 36 münden. In Richtung zur feststehenden Achse münden diese Radialbohrungen jeweils in einen als
umlaufende Auskehlung ausgebildeten Ringraum 37 bzw. 38.
Über die Ringräume stehen die Radialbohrungen stets alle mit der zugeordneten Nut 15 bzw. 16 in
Verbindung. Der Rollenkörpcr weist zwischen den beiden Nadellagern in axialer Richtung den Ringraum 8
auf, der in Richtung zur feststehenden Achse durch ein sogenanntes üistanzrohr 40 und Dichlungslcilc 41 bis
44 zur Achse begrenzt ist. Der so gebildete Ringraum 8 stellt die kommunizierende Verbindung zwischen den
beiden Lagern her. Zusätzlich weist die innere Mantelfläche des Rollcnkörpers Ringeinstiche 45 auf,
die zur Vergrößerung der Fläche für den Wärmeübergang
dienen.
Das über die axiale Bohrung 8 die radiale Bohrung 9 zugeführte Gemisch aus Kühlmittel und Schmiermittel
strömt in die längs der Mantellinie verlaufende Nut 15. Es strömt anschließend infolge der kranzarligen
Anordnung der Radialbohrungcn 33 über den Ringraum 37 gleichmäßig in die Ringkammer 35 und strömt aus
dieser die angrenzende Stirnseite des Nadellagers 7 an. durchströmt das zweite Nadellager und strömt über die
Ringkammer 36 und die ebenfalls kranzartig angeordneten Radialbohrungcn 34 über die radiale Bohrung 10
und die axiale Bohrung 11 ab.
Durch die entsprechende Bemessung der Durchmesser der Bohrungen sowie der Kammern und Ringräume
wird der Strömungswiderstand herabgesetzt. Dies hat zur Folge, daß unter hinreichend niedrigem Druck das
Gemisch aus Kühlmittel und Schmiermittel durch die Lager der Rolle unter gleichzeitiger Kühlung der Lager
und des Rollenkörpcrs sowie der Schmierung der Lager geleitet wird, ohne daß Abdichtungsproblemc an den
Stützringen auftreten. Durch die entsprechend große Bemessung dieser Bohrungen und Räume bzw. Kammern
ist es weiterhin möglich, einen hinreichend großen Durchsatz an Gemisch bei hinreichend geringer
Geschwindigkeit zu erzielen, die wiederum druckabhängig ist. Die Ringeinstiche in dem Ringraum zwischen
den beiden Nadellagern auf der Innenwandung der Rollenkörper vergrößern in diesem Bereich die Fläche
für den Wärmeübergang. Weiterhin ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stützringe eine
gleichmäßige Anströmung des einen Nadellagers und eine gleichmäßige Abteilung des Gemisches an der
entsprechenden Stirnseite des anderen Nadellagers.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist einerseits eine ausreichende Schmierung sowie eine ausreichende
und zudem von der Spritzkühlung unabhängige Kühlung der Rollenkörper der Führungsrolle sichergestellt.
Zusätzlich wird durch die erfindungsgemäße Innenkühlung über die Rollenkörper ein Teil der von
dem Strang abgegebenen Wärme abgeführt, so daß hierdurch eine zusätzliche Kühlung des Stranges
unabhängig von der Spritzkühlung durchgeführt wird.
Als Lager können auch andere an sich bekannte Lager, z. B. Gleitlager, verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Führungsrolle für Stranggießanlagen mit mehreren auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern,
wobei die Achse axiale Bohrungen mit davon ausgehenden radialen Bohrungen hat, gekennzeichnet durch eine axiale Bohrung (5) mit
einer davon ausgehenden radialen Bohrung (6) für die Zuführung eines Gemisches aus einem Kühlmittel
und einem Schmiermittel zu der einen Stirnseite des einen Lagers (7) eines Rollenkörpers (1), eine
axiale Bohrung (10) mit einer davon ausgehenden radialen Bohrung (U) für die Rückführung des
Gemischs von der dem ersten Lager abgewandten Stirnseite des zweiten Lagers (9) und eine kommunizierende
Verbindung (8) zwischen beiden Lagern.
2. Führungsrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Bohrungen jeweils
mit einer Ringkammer (35) an der Stirnseite des zugeordneten Lagers in Verbindung stehen.
3. Führungsrolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Stirnseiten eines jeden
Rollenkörpers jeweils ein Stützring angeordnet ist und der Stützring einen Bund (26 bzw. 30) mit auf
seinem Umfang verteilten Radialbohrungen (33 bzw. 34) hat und die Radialbohrungen mit der Ringkammer
(35) und über einen Ringraum (37 bzw. 38) mit der radialen Bohrung kommunizieren.
4. Führungsrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die radialen Bohrungen jeweils in eine Nut (15 bzw. 16) in der Mantellinie der Achse
münden.
5. Führungsrolle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum eine in dem Bund
umlaufende Auskehlung (37) ist.
6. Führungsrolle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützringe gegen die Rollenkörper durch einen Rotamatik-Ring (32) und gegen die
Achse durch einen O-Ring (31) abgedichtet und verdrehbar angeordnet sind.
7. Führungsrolle nach einem oder mehreren dei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den beiden Lagern der Rollenkörper jeweils ein Ringraum (8) ausgebildet ist.
8. Führungsrolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum Ringeinstiche (48)
zur Vergrößerung der Fläche für den Wärmeübergang hat.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19752552483 DE2552483C2 (de) | 1975-11-22 | Führungsrolle für Stranggießanlagen, mit mehreren auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19752552483 DE2552483C2 (de) | 1975-11-22 | Führungsrolle für Stranggießanlagen, mit mehreren auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2552483B1 DE2552483B1 (de) | 1977-06-02 |
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