DE4307282A1 - Guide roll arrangement for strip or wire metal coating plant - comprising guide roll with carrier arm on each side, heat and corrosion resistant roller bearing and bearing housings with gap for passage of molten metal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenanordnung zur Führung von band- oder drahtförmigem Behandlungsgut während der Beschichtung in einem Metallschmelzbad.

Zur Oberflächenveredlung von band- oder drahtförmigem Behandlungsgut durch Tauchbeschichtung ist es erforderlich, Führungsrollen wie Korrigierrollen, Umlenkrollen (Bodenrollen) o. dgl. in einem Metallschmelzbad anzuordnen, um eine ausreichende Führung des zu beschichtenden Materials zu gewährleisten.

Als Führungsrollen werden dabei Voll- oder offene Hohlrollen eingesetzt, die beiderseits an entsprechenden Tragarmen gelagert sind. Gemäß der Veröffentlichung DE-GM 89 10 720.9 erfolgt die Lagerung der Führungsrollen an den Tragarmen dabei mittels Gleitlager. Aufgrund der Belastungen der Lager durch die heißen Schmelzbäder aus Zink, Aluminium o. dgl. sowie der angreifenden Kräfte und des Eigengewichts der Rollen, ist die Laufdauer derartiger Lager begrenzt. Des weiteren führt der relativ hohe Gleitreibungswiderstand dieser Lager bei hohen Geschwindigkeiten (ca. 90 m/min) zum Stillstand der Rollen und damit zu Qualitätsmängeln bei der Beschichtung, so daß die Beschichtungsgeschwindigkeit durch den Zustand der Führungsrollen und deren Lagerungen entscheidend begrenzt wird. Zur Beseitigung dieser Nachteile ist gemäß DE-OS 39 40 890 eine Lösung bekannt, bei der die Lagerung der Führungsrolle in hohl ausgebildeten Tragarmen angeordnet ist. Entsprechend dieser Lösung befindet sich in den gegen das Schmelzbad abgedichteten Kammern ein Antrieb für die Rolle sowie Kugellager, die mittels einem Druckmittel gekühlt und geschmiert werden. Der Antrieb der Rollen macht sich bei der Lösung erforderlich, da durch die notwendige Abdichtung der Kammern Reibkräfte zwischen den Dichtelementen und der Drehachse auftreten, die die Drehbewegung der Führungsrolle abbremsen. Durch diesen zusätzlichen Antrieb wird die ohnehin aufwendige Lagerung noch kostenaufwendiger. Auftretender Verschleiß an den Dichtelementen läßt dabei keine höheren Laufleistungen der Führungsrolle erwarten.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Rollenanordnung zur Führung von band- oder drahtförmigem Behandlungsgut zu finden, deren Führungsrollen zur Steigerung des Materialdurchsatzes an einer Beschichtungsanlage und zur Verbesserung der Oberflächenqualität des Produkts wesentlich verbesserte Laufeigenschaften besitzen und sich durch eine erhöhte Einsatzdauer auszeichnen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Rollenanordnung gelöst, bei der die in einem Metallschmelzbad eingesetzten Führungsrollen nach außen abgeschottete innere Hohlräume aufweisen, die so bemessen sind, daß das Gewicht der einzelnen Führungsrollen in der Funktion als Korrigierrolle im wesentlichen gleich und in der Funktion als Umlenkrolle (Bodenrolle) größer als die im Metallschmelzbad auf die jeweilige Führungsrolle einwirkende Auftriebskraft ist. Mit dieser Rollenausbildung werden die infolge des Materialdurchsatzes (z. B. Bandzug) und des Eigengewichts der Führungsrollen bisher sich einstellenden Lagerbelastungen und daraus resultierenden Verschleißerscheinungen an den Lagerungen erheblich abgesenkt.

Während bei der Funktion als Korrigierrolle die Lagerbelastung durch Beseitigung der Lagerkraftkomponente aus dem Eigengewicht der Führungsrolle vermieden wird, wirkt beim Einsatz der Führungsrolle als Umlenkrolle (Bodenrolle) das verbliebene Eigengewicht der Führungsrolle der aus dem Materialdurchlauf (z. B. Bandzug) resultierenden Lagerkraftkomponente in dem erforderlichen Umfang entgegen.

Die Lagerung der einzelnen Führungsrollen im Metallschmelzbad erfolgt mittels beidseitig der Stirnseiten einer Führungsrolle angeordneter Lager, welche als auf die Bedingungen in einem Metallschmelzbad abgestimmte hitze- und korrosionsbeständige sowie verschleißfeste Rollenlager ausgebildet sind. Die Rollenlager bestehen aus einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring sowie mehreren in einem Lagerkäfig geführte Wälzkörper, wobei der Lagerinnenring gegenüber dem Lageraußenring eine größere verfügbare Lauffläche aufweist. Gemäß einer Ausführung der Erfindung sind die zur Aufnahme der Lageraußenringe erforderlichen Gehäuse unmittelbar an den Stirnseiten einer jeden Führungsrolle lösbar, vorzugsweise mittels Schraubverbindungen, angeflanscht, wobei die Lage der angeflanschten Gehäuse durch Zentrierungen zur Lage der Drehachse einer Führungsrolle fixiert sind. Jedem dieser Lagergehäuse ist ein Lagerdeckel zugeordnet der unter Verwendung der gewählten Verbindung fest mit dem Gehäuse verbunden ist und so ausgebildet ist, daß zwischen dem Lagerinnenring und dem Lagerdeckel sich ein ausreichend bemessener Ringspalt befindet. Der Ringspalt ist so dimensioniert, daß im Metallschmelzbad die Schmelzflüssigkeit ungehindert in das Innere eines Lagergehäuses eintreten kann und ein Kontakt zwischen Lagergehäusedeckel und Lagerinnenring auch nach einem längeren Betriebseinsatz der Rollenanordnung vermieden wird. Die Lagerinnenringe sind gemäß dieser Ausführung auf Tragzapfen befestigt, welche mit beidseitig einer Führungsrolle angeordneten Tragarmen verbunden sind.

Eine Verbesserung der Laufleistung der verwendeten Rollenlager ist durch eine dosierte Einleitung eines Schutzgases in den Innenraum der Lagergehäuse erreichbar. Die Zuleitung des Schutzgases erfolgt dabei vorzugsweise über eine entsprechende Bohrung bzw. Zuleitung im Tragzapfen. Die Lagerung einer Führungsrolle an den beiderseits angeordneten Tragarmen ist gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung so ausgebildet, daß die jeweiligen Lagergehäuse zur Aufnahme der Rollenlager an den Tragarmen befestigt sind. Die Rollenlager sind dabei durch beidseitig an den Lagergehäusen angeordneten Lagergehäusedeckeln in ihrer Lage fixiert, wobei zwischen jedem Lagergehäusedeckel und dem entsprechenden Lagerinnenring beidseitig der Rollenlager ebenfalls ein Ringspalt mit der vorgegebenen Dimensionierung vorhanden ist. Die Lagerinnenringe einer Führungsrollenlagerung sind gemäß dieser Ausführung auf Tragzapfen befestigt, welche als Bestandteil einer Führungsrolle beiderseits ihrer beiden Stirnseiten angeordnet sind. Die axiale Verschiebbarkeit einer Führungsrolle an den Tragarmen wird unter Berücksichtigung der in axialer Richtung infolge Wärmeausdehnung auftretende Längenänderung der Führungsrolle durch entsprechende Anlaufflächen an den äußeren Lagergehäusedeckeln so begrenzt, daß keine negative Beeinträchtigung der Laufeigenschaften der Führungsrollen erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wurde durch Verminderung der Lager- und Reibkräfte sowie dem Einsatz von besonderen, auf die Bedingungen eines Metallschmelzbades abgestimmte hitze- und korrosionsbeständige sowie verschleißfeste Rollenlager eine Rollenanordnung geschaffen, die sich durch eine hohe Laufleistung und geringe Störanfälligkeit auszeichnet und aufgrund der erzielten Laufeigenschaften den Einsatz von Rollen mit kleinen Rollendurchmessern ermöglicht sowie geringe Bandzüge bei der Beschichtung des Behandlungsgutes gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, bei denen die Führungsrolle als Korrigierrolle in einer Bandbeschichtungsanlage Anwendung findet.

In den dazugehörenden Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Anordnung des Rollenlagers an der Führungsrolle.

Fig. 2: Anordnung einer Führungsrolle mit Lagerung an einer Traverse.

Fig. 3. Seitenansicht der Führungsrolle mit Traverse.

Fig. 4: Anordnung des Rollenlagers am Tragarm.

Entsprechend der in der Fig. 1 dargestellten Lösung besteht die Rollenanordnung aus einer Führungsrolle 1, welche an beiden Stirnseiten an Tragarmen 10 rotationsfähig gelagert ist.

Die Führungsrolle 1 ist mit einem nach außen abgeschotteten inneren Hohlraum 2 versehen, wobei ihr Gewicht in der Funktion als Korrigierrolle so bemessen ist, daß dieses gleich oder annähernd gleich der auf die Führungsrolle 1 in einem Metallschmelzbad einwirkenden Auftriebskraft ist. Damit werden die aus dem Gewicht der Führungsrollen 1 bisher resultierenden Lagerbelastungen beseitigt bzw. nahezu beseitigt, so daß nur die aus dem Materialdurchlauf (Bandzug) auf die Führungsrollen 1 einwirkenden Kräfte auf die Lager übertragen werden.

Als Lager werden auf die Bedingungen im Metallschmelzbad abgestimmte hitze- und korrosionsbeständige sowie verschleißfeste Rollenlager 7 verwendet. Gemäß einer Ausführung der Erfindung sind die Lagergehäuse 5 unmittelbar an den Stirnseiten einer Führungsrolle 1 angeordnet. Dazu ist der Rollenkörper der Führungsrolle 1 beidseitig flanschförmig ausgebildet und das Lagergehäuse 5 mit einem dazugehörigen Lagerdeckel 6 mittels Schraubverbindung 4 daran lösbar befestigt. Um eine unzulässig hohe Beanspruchung der verwendeten Schraubverbindung 4 infolge Wärmespannungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig für das Lagergehäuse 5 und die verwendeten Schrauben artgleiche Werkstoffe zu verwenden. Zur genauen Fixierung der Lage an der Führungsrolle 1 sind die beiden Verbindungsflansche 3 jeweils mit einer Zentrierung versehen.

Zur günstigen De- und Montage der Rollenlager 7 können die Lagergehäuse 5 auch geteilt ausgeführt sein. Die Lagerinnenringe 13 der Rollenlager 7 lagern jeweils auf einem Tragzapfen 8, auf dem sie gegen axiale Verschiebung durch einen Ring 9 gesichert sind. Die beiderseits der Führungsrolle 1 angeordneten und in das Innere der Lagergehäuse 5 hineinragenden Tragzapfen 8 sind jeweils an einem Tragarm 10 befestigt, wobei beide Tragarme 10, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einem Verbindungsträger 11 lösbar verbunden sind. Die Laufflächen 15 der Lagerinnenringe 13 weisen im Vergleich zu den Laufflächen 16 der Lageraußenringe 14 aufgrund der in axialer Richtung auftretenden Längenänderung infolge Wärmeausdehnung der Führungsrolle 1 größere nutzbare Laufflächen auf.

Zwischen Lagergehäusedeckel 6 und Lagerinnenring 13 bzw. Tragzapfen 8 einer jeden Führungsrollenlagerung befindet sich ein Ringspalt 12, der den Übergang von Metallschmelze in das Lagergehäuse 5 ermöglicht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Gemäß dieser Ausführung sind die verwendeten Rollenlager 7 in Lagergehäuse 5 angeordnet, die an den beiden Tragarmen 10 einer Führungsrolle 1 befestigt sind. Beiderseits der Lagergehäuse 5 sind Lagergehäusedeckel 6; 6a angeordnet mit denen die Rollenlager 7 in ihrer Lage fixiert werden, wobei die äußeren Lagergehäusedeckel 6a so ausgebildet sind, daß durch eine entsprechende dem Tragzapfenende gegenüberliegende Anlauffläche 17, die axiale Verschiebbarkeit der Führungsrolle 1 ohne Beeinträchtigung ihrer Laufeigenschaften begrenzt wird. Zwischen den Lagergehäusedeckeln 6; 6a und den Lagerinnenringen 13 befindet sich der den Übertritt von Metallschmelze gewährleistende Ringspalt 12. Die Lagerinnenringe 13 der Rollenlager 7 sind durch Ringe 9 auf Tragzapfen 8a lagefixiert, wobei die Tragzapfen 8a gemäß dieser Ausführung an den Stirnseiten der Führungsrolle 1 angeordnet sind.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 Führungsrolle
 2 Hohlraum
 3 Flansch
 4 Schraubverbindung
 5 Lagergehäuse
 6 Gehäusedeckel
 7 Rollenlager
 8, 8a Tragzapfen
 9 Ring
10 Tragarm
11 Verbindungsträger
12 Ringspalt
13 Lagerinnenring
14 Lageraußenring
15 Lauffläche Innenring
16 Lauffläche Außenring
17 Anlauffläche

Claims (4)

1. Rollenanordnung für in einem Metallschmelzbad zu beschichten­ des band- oder drahtförmiges Behandlungsgut, bei welcher eine im Metallschmelzbad umlaufende Führungsrolle (1) an beiden Stirnseiten an Tragarmen (10) rotationsfähig gelagert ist und die Lager (7) ebenfalls in das Metallschmelzbad eintauchen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Führungsrolle (1) ist mit einem nach außen abgeschotteten inneren Hohlraum (2) versehen und ihr Gewicht ist in der Funktion als Korrigierrolle im wesentlichen gleich oder in der Funktion als Umlenkrolle (Bodenrolle) größer der im Metallschmelzbad auf die Führungsrolle (1) einwirkenden Auftriebskraft bemessen,
• b) die Lager sind als auf die Bedingungen im Metallschmelzbad abgestimmte hitze- und korrosionsbeständige sowie verschleißfeste Rollenlager (7) ausgebildet;
• c) die Lagergehäuse (5) der Rollenlager (7) sind stirnseitig der Führungsrolle (1) lösbar befestigt;
• d) die Lagerinnenringe (13) der Rollenlager (7) sind auf mit den Tragarmen (10) verbundenen Tragzapfen (8) befestigt und bezüglich ihrer Laufflächen (15) breiter als die Laufflächen (16) der Lageraußenringe (14) bemessen;
• e) zwischen den der Führungsrolle (1) abgewandten Gehäusedeckeln (6) der Rollenlager (7) und den Lagerinnenringen (13) sind den Übertritt von Metallschmelze gewährleistende Ringspalte (12) vorgesehen.

2. Rollenanordnung für in einem Metallschmelzbad zu beschichtendes band- oder drahtförmiges Behandlungsgut, bei welcher eine im Metallschmelzbad umlaufende Führungsrolle (1) an beiden Stirnseiten an Tragarmen (10) rotationsfähig gelagert ist und die Lager (7) ebenfalls in das Metallschmelzbad eintauchen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Führungsrolle (1) ist mit einem nach außen abgeschotteten inneren Hohlraum (2) versehen und ihr Gewicht ist in der Funktion als Korrigierrolle im wesentlichen gleich oder in der Funktion als Umlenkrolle (Bodenrolle) größer als die im Metallschmelzbad auf die Führungsrolle (1) einwirkende Auftriebskraft bemessen;
• b) die Lager sind als auf die Bedingungen im Metallschmelzbad abgestimmte hitze- und korrosionsbeständige sowie verschleißfeste Rollenlager (7) ausgebildet;
• c) die Lagergehäuse (5) der Rollenlager (7) sind an den Tragarmen (10) befestigt,
• d) die Lagerinnenringe (13) der Rollenlager (7) sind auf an der Führungsrolle (1) angeordneten Tragzapfen (8a) befestigt und bezüglich ihrer Laufflächen (15) breiter als die Laufflächen (16) der Lageraußenringe (14) bemessen;
• e) zwischen den beidseitig der Lagergehäuse (5) angeordneten Gehäusedeckeln (6; 6a) und den Lagerinnenringen (13) sind den Übertritt von Metallschmelze gewährleistende Ringspalte (12) vorgesehen.

3. Rollenanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse (5) der Rollenlager (7) geteilt ausgebildet sind.

4. Rollenanordnung nach den Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragzapfen (8) mit Gasüberleitungsbohrungen versehen sind.