DE2613683C2

DE2613683C2 -

Info

Publication number: DE2613683C2
Application number: DE19762613683
Authority: DE
Inventors: Werner Quarz; Harald 5227 Windeck De Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: QUARZ, WERNER, 5227 WINDECK, DE
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1987-07-02
Also published as: FR2346470B1; DE2613683A1; FR2346470A1; BE853019A; GB1526633A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromleitwalze zur Übertragung hoher elektrischer Ströme, insbesondere auf durch eine elek trolytische Bandveredelungsanlage durchlaufendes bandförmiges Gut, bestehend aus einer hohlen Walze aus Stahl, zwei die Walze tragende mit Stromzuführungs- und/oder Stromableitungs organen versehene Wellenzapfen, von denen mindestens einer mit einer längsaxialen Bohrung zur Zu- und/oder Abfuhr eines Kühlmittels versehen ist und einer sowohl auf die hohle Walze als auch auf die Wellenzapfen elektrolytisch aufgebrachten Außenhaut aus einem elektrisch gut leitenden Metall. Eine solche Stromleitwalze ist aus der DE-AS 10 55 914 bekannt.The invention relates to a current guide roller for transmission high electrical currents, especially due to an elec trolytic strip finishing line Well, consisting of a hollow steel roller, two die Roller bearing with power supply and / or power dissipation organs provided shaft journals, of which at least one with a longitudinal axial bore for the supply and / or discharge of a Coolant is provided and one on both the hollow roller as well as electrolytically applied to the shaft journals Outer skin made of an electrically conductive metal. A such a current guide roller is known from DE-AS 10 55 914.

Zur Übertragung hoher elektrischer Ströme etwa in der Größen ordnung von 8000 bis 9000 A von einer Speisequelle auf ein bandförmiges Gut, beispielsweise in Bandveredelungsanlagen, wo das Band in einem Elektrolyten mit einem metallischen Niederschlag versehen werden soll, werden solche Stromleit walzen verwendet. Die Stromleitwalzen bestehen im wesentlichen aus einem auf einer mit einer Bo0hrung versehenen Welle ange ordneten Walzenhohlkörper, zum Beispiel aus Stahl, dessen Außenfläche mit einem Kupferüberzug zur eigentlichen Strom leitung versehen ist. Durch die Bohrung in der Welle wird eine Kühlflüssigkeit in das Innere des Walzenhohlkörpers befördert und beim Umlauf der Walze mitgenommen. Die Verbindung des Walzenhohlkörpers mit der Welle geschieht über Ringscheiben, die sowohl mit der Welle als auch mit dem hohlen Walzenkörper mechanisch fest, beispielsweise durch Schweißen verbunden sind. Der so vorbereitete Körper wird anschließend in einem galva nischen Bad mit einer 10 bis 20 mm starken Kupferschicht ver sehen.For the transmission of high electrical currents in sizes order from 8000 to 9000 A from one source strip-shaped goods, for example in strip finishing plants, where the tape is in an electrolyte with a metallic Precipitation should be provided, such electricity used rollers. The current guide rollers essentially exist from a shaft with a bore arranged hollow roller bodies, for example made of steel, the Outside surface with a copper plating for the actual electricity line is provided. Through the hole in the shaft is a Coolant is conveyed into the interior of the hollow roller body and taken along when the roller rotates. The connection of the Hollow roller body with the shaft is done via ring disks, both with the shaft and with the hollow roller body mechanically fixed, for example by welding. The body prepared in this way is then placed in a galva African bath with a 10 to 20 mm thick copper layer see.

Die Stromzufuhr geschieht über Stromzuführorgane, die an einem der Wellenzapfen angreifen. Der Strom fließt dann über die Kupferaußenhaut bis auf die Mantelfläche des hohlen Walzen körpers und von dort auf das zu beschichtende Metallband (AT-PS 2 88 104).The power supply takes place via power supply elements that are connected to one attack the shaft journal. The current then flows through the Copper outer skin down to the outer surface of the hollow rollers body and from there onto the metal strip to be coated (AT-PS 2 88 104).

Obwohl diese Stromleitwalzenkonstruktion sich den auf den Markt erhältlichen Konstruktionen als überlegen erwiesen hat, weist sie dennoch einige Nachteile auf. So können nach längeren Betriebszeiten Achswellenbrüche im Bereich der Übergangszone zwischen Ringscheibe und Welle auftreten, beispielsweise durch Überbelastung oder durch Spannungsrißkorrosion. Darüber hinaus können Undichtigkeiten im Bereich zwischen der Ringscheibe und der Welle auftreten. Weiterhin kann, durch statische und dynamische Kräfte hervorgerufen, die Kupferschicht im Bereich der Ringscheibe aufreißen. Außerdem ist es sehr schwierig, den Übergangsbereich zwischen dem Wellenzapfen und der Ringscheibe mit einer gleichmäßig starken Kupferschicht zu versehen.Although this current roller construction is based on the Designs available on the market have proven to be superior it still has some disadvantages. So after longer Operating times axle shaft breaks in the area of the transition zone occur between the washer and shaft, for example Overload or due to stress corrosion cracking. Furthermore can leak in the area between the washer and the wave occur. Furthermore, by static and dynamic forces evoked the copper layer in the area tear open the washer. It is also very difficult Transition area between the shaft journal and the washer to be provided with an evenly thick copper layer.

Die DE-AS 14 96 922 beschreibt eine Stromleitwalze anderer Bauart. Auf die Wellenstümpfe sind Naben aus Gußkupfer aufge setzt. Diese Naben selbst sind komplizierte Guß- bzw. Drehteile, die aus diesem Grunde die Stromleitwalze merklich verteuern. Die Walze bzw. Schale wird durch Elektrolyse in ausreichender Wanddicke hergestellt, so daß sie selbsttragend ist. Sie wird auf die Naben ausgeschrumpft. Bei dieser Konstruktion geschieht der Stromtransport über die Naben zur Walzenschale. Der enorme Nachteil dieser Stromleitwalze ist darin zu sehen, daß die für den Stromtransport erforderlichen Teile gleichzeitig tragende Teile sind und hinsichtlich ihrer maßlichen Auslegung auf die mechanischen Werte hin abgestimmt werden müssen. DE-AS 14 96 922 describes a current guide roller of another Type. Cast copper hubs are attached to the stub shafts puts. These hubs themselves are complicated cast or turned parts, which for this reason make the current guide roller noticeably more expensive. The roller or shell becomes sufficient by electrolysis Wall thickness made so that it is self-supporting. she will shrunk onto the hubs. Happens with this construction the transport of electricity via the hubs to the roller shell. The enormous The disadvantage of this current roller is that the for parts carrying the electricity transport at the same time Parts are and with regard to their dimensional design on the mechanical values must be coordinated.

Die US-PS 27 54 485 beschreibt eine Stromleitwalze für elek trolytische Verzinnungsanlagen, die vollkommen aus Stahl besteht. Sie ist zusammengesetzt aus einem Hohlzylinder und zwei den Hohlzylinder endseitig abdichtenden Flanschteilen, die gleich zeitig die Wellenstümpfe bilden. Ein Flanschteil ist hohl aus gebildet, wobei in die Bohrung dieses Flanschteils eine Kupfer spindel eingesetzt ist. Der Strom wird über die Kupferspindel auf eine Kupferscheibe übertragen, die den Strom über eine weitere Scheibe des Flanschteils an die Schale weiterleitet. Die mechanischen Kräfte während des Betriebs werden von der Spindel und dem Flanschteil bzw. der Scheibe gemeinsam aufge nommen. Eine Kühlung der Stromleitwalze von innen ist nicht vorgesehen, weshalb auch ohne weiteres unterschiedliche Metalle (Kupfer, Stahl) verwendet werden können.The US-PS 27 54 485 describes a current guide roller for elec Trolytic tinning plants made entirely of steel. It is composed of a hollow cylinder and two den Hollow cylinder end sealing flange parts, the same form the stumps in time. A flange part is hollow formed, a copper in the bore of this flange part spindle is inserted. The current is through the copper spindle transferred to a copper disc, which carries the current over a forwards another disk of the flange part to the shell. The mechanical forces during operation are determined by the Spindle and the flange part or the disc together taken. There is no cooling of the current guide roller from the inside provided, which is why different metals (Copper, steel) can be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromleitwalze anzugeben, bei der die genannten Nachteile weitestgehend ver mieden sind, die darüber hinaus wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann und die einen verbesserten Stromüber gang durch eine homogene Stromleitschicht gewährleisten soll.The invention has for its object a current guide roller specify in which the disadvantages mentioned ver are avoided, which is also much cheaper can be produced and the improved current over through a homogeneous current-conducting layer.

Diese Aufgabe wird bei einer Stromleitwalze der eingangs er wähnten Art dadurch gelöst, daß die Wellenzapfen aus Stahl bestehen, mit einem Stirnabschlußteil für den Walzenkörper einteilig ausgebildet sind und sich am Stirnabschlußteil flanschartig so erweitern, daß der Übergang zwischen dem zylindrischen Teil der Wellenzapfen und dem Stirnabschlußteil große Übergangsradien aufweist, daß das Stirnabschlußteil in die hohle Walze eingeschrumpft ist und daß auf den zylindrischen Teil der Wellenzapfen eine Buchse aus elektrisch gut leitendem Material aufgeschrumpft ist.This task is at the beginning of a current guide roller mentioned type solved in that the shaft journal made of steel exist with a front end part for the roller body are formed in one piece and on the front end part expand like a flange so that the transition between the cylindrical part of the shaft journal and the front end part has large transition radii that the front end part in the hollow roller is shrunk and that on the cylindrical Part of the shaft journal is a socket made of good electrical conductivity Material has shrunk.

Dadurch, daß Wellenzapfen und Stirnabschlußteil für den Walzen körper einteilig ausgebildet sind, entfallen nunmehr undichte Stellen am Übergang zwischen den Wellenzapfen und dem Stirnab schlußteil für den hohlen Walzenkörper. Ein weiterer wesent licher Vorteil ist darin zu sehen, daß die Welle nicht mehr durchgehend ist und somit der gesamte Hohlraum zu Kühl zwecken verwendet werden kann.The fact that shaft journal and front end part for the rollers bodies are formed in one piece, there are now no leaks Places at the transition between the shaft journal and the forehead closing part for the hollow roller body. Another essential Licher advantage is that the wave is no longer is continuous and thus the entire cavity to cool can be used for purposes.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich eine mechanisch stabile Konstruktion der Stromleitwalze, die auch höheren Be anspruchungen standhalten kann. Die Verwendung von Stahl für die Teile der tragenden Konstruktion verbilligt die Stromleit walze erheblich in den Herstellungskosten. Für den Aufbau der tragenden Konstruktion sind lediglich drei Teile erforderlich. Mechanisch stark belastete Schweißstellen entfallen. Die tragende Konstruktion kann ggf. vor dem elektrolytischen Be schichten auf Unwuchten untersucht werden, die durch spanende Bearbeitung entfernt werden können. Mit dem im Innern der Walze befindlichen Kühlmedium kommt nur ein Werkstoff, nämlich Stahl, in Berührung. Die erfindungsgemäße Stromleitwalze ist daher wesentlich korrosionsbeständiger.The solution according to the invention results in a mechanical stable construction of the current guide roller, which also higher loading can withstand stress. The use of steel for the parts of the load-bearing structure are cheaper roll significantly in manufacturing costs. For building the load-bearing construction, only three parts are required. There are no mechanically heavily loaded welding points. The load-bearing structure may be before the electrolytic loading layers are examined for unbalance caused by cutting Editing can be removed. With the inside of the Rolling coolant comes only one material, namely Steel, in contact. The current guide roller according to the invention is therefore much more resistant to corrosion.

Die großen Übergangsradien der Stirnabschlußteile wirken sich enorm vorteilhaft auf den nachfolgenden Beschichtungsprozeß aus. Es hat sich gezeigt, daß der Bereich zwischen der Welle und einem auf die Welle aufgesteckten Flansch im Eckbereich sehr schlecht elektrolytisch zu beschichten ist (sog. Keyhole- Effekt). Durch den gekrümmten Übergang ist eine problemlose gleichwandige Beschichtung möglich.The large transition radii of the front end parts have an effect enormously advantageous for the subsequent coating process. It has been shown that the area between the shaft and a flange plugged onto the shaft in the corner area is difficult to electrolytically coat (so-called keyhole Effect). Due to the curved transition is a problem same-wall coating possible.

Da beim Beschichtungsprozeß das abgeschiedene Metall, z. B. Kupfer, sich mit gleicher Abscheidungsgeschwindigkeit also auch gleicher Wanddicke sowohl auf den Wellenzapfen als auch auf der Walze abscheidet, entsteht auf der Mantelfläche der Walze ein größerer für den Stromtransport zur Verfügung stehender Querschnitt als auf den Wellenzapfen infolge der unter schiedlichen Durchmesser. Um den Leitungsquerschnitt auszu gleichen, wird auf den zylindrischen Teil der Wellenzapfen vorzugsweise eine Kupferbuchse aufgeschrumpft. Das Aufschrumpfen ist wichtig, um einen festen Verbund zwischen den Wellenzapfen und den Buchsen und damit der abgeschiedenen Kupferschichten herzustellen. Since the deposited metal, z. B. Copper, so with the same deposition rate also the same wall thickness both on the shaft journal as well deposits on the roller, the A larger roller is available for power transportation standing cross section than on the shaft journal as a result of the different diameters. To cut the wire cross section same, is on the cylindrical part of the shaft journal preferably shrunk a copper bushing. The shrinking is important to a firm bond between the shaft journals and the bushings and thus the deposited copper layers to manufacture.

Obwohl durch die Schrumpfverbindung zwischen dem Stirnab schlußteil und dem hohlen Walzenkörper die Dichtigkeit an diesem Übergang als sehr gut bezeichnet werden muß, ist dieser Bereich zweckmäßiger zusätzlich verschweißt. Die Schweißnahttiefe sollte dabei ca. 4 mm betragen.Although due to the shrink connection between the forehead the sealing part and the hollow roller body this transition must be described as very good this area is also expediently welded. The The weld depth should be approx. 4 mm.

Zur Herstellung einer solchen Stromleitwalze hat sich ein Verfahren als besonders zweckmäßig erwiesen, bei dem zunächst auf das Stirnabschlußteil der Wellenzapfen eine hohle Walze aufgeschrumpft, daß auf jeden Wellenzapfen eine hohlzylin drische Buchse aus einem elektrisch gut leitenden Metall auf geschrumpft und anschließend sowohl die Mantelfläche der Walze als auch die Wellenzapfen mit den Stirnabschlußteil in einem galvanischen Prozeß mit der Außenhaut aus elektrisch gut leitendem Metall beschichtet wird. Vorteilhafterweise wird die Walze mit den Stirnabschlußteilen flüssigkeitsdicht verschweißt.To produce such a current guide roller has a Process proven to be particularly useful in the first a hollow roller on the end part of the shaft journal shrunk on that a hollow cylin on each shaft journal electrical socket made of an electrically highly conductive metal shrunk and then both the outer surface of the roller as well as the shaft journal with the front end part in one galvanic process with the outer skin from electrically good conductive metal is coated. Advantageously the roller with the front end parts liquid-tight welded.

Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dar gestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is shown schematically in the figure presented embodiment explained in more detail.

Die Stromleitwalze gemäß der Lehre der Erfindung besteht aus dem Walzenhohlkörper 1 aus Stahl, in den die Wellenzapfen 2 und 3 mit ihren flanschartig erweiterten Stirnabschlußteilen 4 und 5 einge schrumpft sind. Die Stirnabschlußteile 4 und 5 sind mit dem Walzenhohl körper 1 durch die Schweißnaht 6 verschweißt, und zwar mit einer Schweißnaht tiefe von mindestens 4 mm. Zur Zu- bzw. Abfuhr von Kühlmittel dienen die in den Wellenzapfen 2 und 3 vorgesehenen Bohrungen 7 und 8. Auf die Wellenzapfen 2 und 3 aufgeschrumpft sind Büchsen 9 und 10 aus Kupfer, die für den nötigen Leitungs querschnitt sorgen sollen. Die so vorbereitete Walze wird in einem galvanischen Prozeß mit einer Außenhaut 11 aus Elek trolytkupfer versehen, die sich von den Wellenzapfen 2 und 3 über die Stirnabschlußteile 4 und 5 bis auf die Mantelfläche des hohlen Walzenkörpers 1 erstreckt. Damit die Schichtdicke der Kupfer außenhaut 11 im Bereich der Stirnabschlußteile 5 schnell und in genügender Stärke aufgebracht werden kann, ist der Übergang von den Wellenzapfen 2 und 3 zum hohlen Walzenkörper 1 ge krümmt.The current guide roller according to the teaching of the invention consists of the hollow roller body 1 made of steel, in which the shaft journals 2 and 3 with their flange-like end parts 4 and 5 are shrunk. The front end parts 4 and 5 are welded to the hollow roller body 1 through the weld 6 , with a weld depth of at least 4 mm. The bores 7 and 8 provided in the shaft journals 2 and 3 serve to supply and discharge coolant. Shrunk onto the shaft journals 2 and 3 are bushes 9 and 10 made of copper, which are intended to provide the necessary line cross section. The roller prepared in this way is provided in a galvanic process with an outer skin 11 made of electrolytic copper, which extends from the shaft journals 2 and 3 via the end closure parts 4 and 5 to the outer surface of the hollow roller body 1 . So that the layer thickness of the copper outer skin 11 can be applied quickly and with sufficient thickness in the region of the end parts 5 , the transition from the shaft journals 2 and 3 to the hollow roller body 1 is curved GE.

Auf die Außenhaut 11 im Bereich der Mantelfläche des Walzen hohlkörpers 1 kann in einem nachgeschalteten Prozeß noch eine nicht mehr dargestellte Hartchromschicht aufgebracht werden.A hard chrome layer, which is no longer shown, can be applied to the outer skin 11 in the region of the outer surface of the hollow roller body 1 in a subsequent process.

Die Erfindung ist anwendbar auf Stromleitwalzen, wie in der Figur dargestellt, bei denen der gesamte Innenraum des Wal zenhohlkörpers zur Führung eines Kühlmittels vorgesehen ist, sie ist aber ebenso anwendbar bei Stromleitwalzen, bei denen zwischen der Mantelfläche des Walzenhohlkörpers 1 und der Außenhaut 11 wendelförmig verlaufende Kühlkanäle vorgesehen sind, die über ein Rohrstück mit den Bohrungen 7 und 8 in den Wellenzapfen 2 und 3 verbunden sind.The invention is applicable to current-conducting rollers, as shown in the figure, in which the entire interior of the cylinder hollow hollow body is provided for guiding a coolant, but it is also applicable to current-conducting rollers in which, between the outer surface of the hollow cylinder body 1 and the outer skin 11, extends helically Cooling channels are provided, which are connected via a pipe section to the bores 7 and 8 in the shaft journals 2 and 3 .

Die erfindungsgemäße Stromleitwalze zeichnet sich gegenüber der eingangs beschriebenen Stromleitwalze durch eine Reihe von Vorteilen aus. So läßt sich die Stromleitwalze statisch und dynamisch konstruktiv wesentlich günstiger auslegen. Achswellenbrüche im Bereich des Übergangs zwischen den Wel lenzapfen 2 und 3 und den Stirnabschlußteilen 4 und 5 können ausge schlossen werden. Der fertigungstechnische Aufwand ist be deutend geringer und risokoloser. Durch die großen Über gangsradien zwischen den Wellenzapfen 2 und 3 und den Stirnab schlußteilen 4 und 5 kann die gewünschte Schichtdicke der Außenhaut 11 wesentlich schneller erreicht werden, d. h. die Stromleit walzen können in einer wesentlich kürzeren Zeit gefertigt werden. Undichtigkeiten zwischen den Wellenzapfen 2 und 3 und den Stirnabschlußteilen 4 und 5 sind ausgeschlossen, so daß die Elektrolytflüssigkeit nicht mehr in das Innere des Walzen hohlkörpers gelangen kann. Weiterhin entfällt das durch statische und dynamische Kräfte hervorgerufene umlaufende Aufreißen der Kupferschicht im Flanschbereich der Strom leitwalze.The current guide roller according to the invention is distinguished from the current guide roller described at the outset by a number of advantages. In this way, the electroconductive roller can be structurally and dynamically much cheaper. Axle shaft breaks in the area of the transition between the Wel lenzapfen 2 and 3 and the front end parts 4 and 5 can be closed out. The manufacturing expenditure is significantly lower and less risky. Due to the large transition radii between the shaft journals 2 and 3 and the forehead parts 4 and 5 , the desired layer thickness of the outer skin 11 can be achieved much faster, ie the current-conducting rollers can be produced in a much shorter time. Leaks between the shaft journals 2 and 3 and the front end parts 4 and 5 are excluded, so that the electrolyte fluid can no longer get into the interior of the hollow body. Furthermore, the circumferential tearing of the copper layer in the flange area of the current guide roller caused by static and dynamic forces is eliminated.

Claims

1. current guide roller for the transmission of high electrical currents, in particular through an electrolytic strip finishing plant continuous strip-shaped material, consisting of a hollow roller made of steel, two shafts carrying the roller with power supply and / or current dissipation members journal, at least one of which with one longitudinal axial bore for supplying and / or discharging a coolant is provided and an outer skin electrolytically applied to both the hollow roller and the shaft journals from an electrically highly conductive metal, characterized in that the shaft journals ( 2, 3 ) consist of steel, with a forehead end part ( 4, 5 ) for the roller body ( 1 ) are formed in one piece and expand on the end end part ( 4, 5 ) in a flange-like manner so that the transition between the cylindrical part of the shaft journals ( 2, 3 ) and the end end part ( 4, 5 ) has large transition radii that the front end part ( 4, 5 ) into the hollow roller ( 1 ) is shrunk and that on the cylindrical part of the shaft journal ( 2, 3 ) a bushing ( 9, 10 ) made of electrically good conductive material is shrunk.

2. current guide roller according to claim 1, characterized in that the seam between the hollow roller ( 1 ) and the Stirnab circuit parts ( 4, 5 ) is additionally welded.

3. A method for producing a current-conducting roller according to claim 1 or 2, characterized in that a hollow roller ( 1 ) is shrunk onto the end part ( 4, 5 ) of the shaft journal ( 2, 3 ), that on each shaft journal ( 2, 3rd ) a hollow cylindrical bush ( 9, 10 ) shrunk from an electrically highly conductive metal and then both the outer surface of the roller and the shaft journal ( 2, 3 ) with the end closure part ( 4, 5 ) in a galvanic process with the outer skin electrically conductive metal is coated.

4. A method for producing a current guide roller according to claim 3, characterized in that the roller ( 1 ) with the front end parts ( 4, 5 ) is welded liquid-tight.