DE4307282C2 - Rollenanordnung für in einem Metallschmelzbad zu beschichtendes band- oder drahtförmiges Behandlungsgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenanordnung für in einem Metallschmelzbad zu beschichtendes band- oder drahtförmiges Behandlungsgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Was den Vorschlag der DE-OS 37 18 286 anlangt, so unterliegen derartige Gleitlager im Tauchbad hohen Reibungsbeanspruchungen. Sie verschleißen mithin in kürzester Zeit. Die Praxis geht in der Regel von einer Lebensdauer von ca. vier bis sechs Wochen der Gleitlager in einem Zinkbad und von etwa einer Woche in einem Aluminiumbad aus. Außerdem ist aufgrund der hohen Lagerreibung eine große Kraft an den Oberflächen der Führungsrollen erforderlich, weil diese nicht angetrieben sind.

Aufgrund des relativ hohen Gleitreibungswiderstandes kommt es bei den hohen Durchlaufgeschwindigkeiten des Behand­ lungsguts von etwa 120 m/min bis 180 in/min bei ca. 80 m/min letztlich zum Stillstand der Führungsrollen und damit zu Qualitätsmängeln bei der Beschichtung. Die Be­ schichtungsgeschwindigkeit und folglich die Wirtschaft­ lichkeit des gesamten Beschichtungsverfahrens wird mithin durch den Zustand der Führungsrollen und der Gleitlager entscheidend bestimmt.

Mit der Notwendigkeit des häufigen Austauschs der Gleit­ lager und/oder der Führungsrollen ist auch ein ziemlich hoher Verlust an Behandlungsgut verbunden. Jeder Wechsel erfordert einen Zeitaufwand von etwa mindestens einer halben Stunde und bedarf einer Stillsetzung der Beschich­ tungsanlage. Das Stillsetzen und das Wiederanlaufen führt zu einem Verlust von einigen Hundert Metern Behandlungs­ gut in einer Größenordnung von etwa 5 t bis 10 t. Dieses Material wandert in den Schrott.

Im Umfang des Vorschlags der DE-OS 39 40 890 hat man ver­ sucht, die Nachteile einer Gleitlagerung durch eine Wälz­ lageranordnung zu beseitigen. Zu diesem Zweck hat man die stirnseitigen Tragzapfen einer hohlen Führungsrolle abge­ dichtet in hohl ausgebildete Tragarme geführt. In diesen Tragarmen sind die Tragzapfen in Wälzlagern abgestützt. Die Wälzlager sind durch ein Druckmittel gekühlt und ge­ schmiert. Außerdem sind die Tragzapfen in den hohlen Tragarmen angetrieben, um die durch die notwendige Ab­ dichtung der Tragarme zum Tauchbad bedingten Reibkräfte zwischen den Dichtelementen und den Tragzapfen wenigstens zum Teil zu eliminieren. Nachteilig an diesem Vorschlag ist aber der extrem hohe Aufwand für die Lagerung, die Abdichtung, die Kühlung und den Antrieb der Tragzapfen in den hohlen Tragarmen. Dennoch kann aus praktischen Erwä­ gungen heraus nicht davon ausgegangen werden, daß mit einer derartigen Anordnung die Standzeit merklich herauf­ gesetzt werden kann.

Der Europa-Fachbuchreihe für metallverarbeitende Berufe "Fachkunde für metallverarbeitende Berufe", 42. neu bear­ beitete Auflage, ist auf den Seiten 299 bis 301 eine Ge­ genüberstellung von Gleitlagern und Wälzlagern zu entneh­ men. Anregungen zur Gestaltung von Rollenlagern in Me­ tallschmelzen werden nicht gegeben.

Das DE-GM 89 10 720 offenbart die Lagerung von sich in Schmelzbädern drehenden Führungsrollen an Tragarmen mit­ tels Gleitlager. Hier gelten dieselben Nachteile wie zu dem Stand der Technik der DE-OS 37 18 286.

Aus der DE-OS 24 58 481 geht die Teilbarkeit eines Lager­ gehäuses für ein Wälzlager hervor.

Schließlich ist es aus der "Motortechnischen Zeitschrift" 42 (1981) Seiten 23 bis 28 bekannt, komplette Kugellager aus heißgepreßtem Silizium-Nitrit herzustellen und diese dort einzusetzen, wo höhere Temperaturen vorhanden sind und höhere Drehzahlen gefordert werden.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rollenanordnung für in einem Me­ tallschmelzbad zu beschichtendes band- oder drahtförmiges Behandlungsgut zu schaffen, bei welcher die Lagerbela­ stungen und die daraus resultierenden Verschleißerschei­ nungen an den Lagern durch eine spezielle Abstimmung der Ausbildung der Führungsrolle auf die Bedingungen im Me­ tallschmelzbad unter Verbesserung der Oberflächenqualität des Behandlungsguts und Erhöhung der Standzeit erheblich gesenkt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach ist die Führungsrolle jetzt mit einem solchen nach außen abgeschotteten inneren Hohlraum versehen, daß das Gewicht der Führungsrolle in ihrer Funktion als Korri­ gierrolle im wesentlichen gleich und in ihrer Funktion als Umlenkrolle (Bodenrolle) größer der im Metall­ schmelzbad auf die Führungsrolle einwirkenden Auf­ triebskraft bemessen ist. Während bei der Funktion als Korrigierrolle die Lagerbelastung durch Beseitigung der Lagerkraftkomponente aus dem Eigengewicht der Führungs­ rolle vermieden wird, wirkt beim Einsatz der Führungs­ rolle als Umlenkrolle ihr verbliebenes Eigengewicht der aus dem Materialdurchlauf, z. B. dem Bandzug, resultieren­ den Lagerkraftkomponente in dem erforderlichen Umfang entgegen.

Die Führungsrolle wird von Rollenlagern getragen, die ge­ zielt auf die Bedingungen in einem Metallschmelzbad ab­ gestimmt sind. Die kompletten Rollenlager sind stirn­ seitig der Führungsrolle lösbar befestigt. Dabei sind die Lagerinnenringe auf mit den Tragarmen oder mit der Füh­ rungsrolle verbundenen Tragzapfen befestigt, wobei die Laufflächen der Lagerinnenringe breiter als die Laufflä­ chen der Lageraußenringe bemessen sind. Außerdem ist min­ destens zwischen den der Führungsrolle abgewandten Gehäu­ sedeckeln der Rollenlager und den Lagerinnenringen ein Ringspalt vorgesehen.

Die Ringspalte sind so dimensioniert, daß die Schmelz­ flüssigkeit des Metallschmelzbads ungehindert in das In­ nere der Rollenlager treten kann und dadurch ein Kontakt zwischen den Lagergehäusedeckeln und den Lagerinnenringen auch nach einer längeren betrieblichen Einsatzzeit der Rollenlager vermieden wird. Durch die Bemessung der Lauf­ flächen der Lagerinnenringe und der Lageraußenringe kann sich die Führungsrolle axial in weiten Grenzen verlagern und hierdurch die infolge Wärmeausdehnung auftretenden Längenänderungen berücksichtigen, so daß keine negativen Beeinträchtigungen der Laufeigenschaft der Führungsrolle zu erwarten sind.

Eine Verbesserung der Laufleistung der verwendeten Rollenlager ist durch eine dosierte Einleitung eines Schutzgases in den Innenraum der Lagergehäuse erreichbar. Die Zuleitung des Schutz­ gases 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 befe­ stigt sind. Die Rollenlager sind dabei durch beidseitig an den Lagergehäusen angeordneten Lagergehäusedeckeln in ihrer Lage fixiert, wobei zwischen jedem Lagergehäusedeckel und dem entspre­ chenden 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 Führungs­ rolle durch entsprechende Anlaufflächen an den äußeren Lagerge­ häusedeckeln so begrenzt, daß keine negative Beeinträchtigung der Laufeigenschaften der Führungsrollen erfolgt.

Mit der erfindungsmäßigen 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 erziel­ ten Laufeigenschaften den Einsatz von Rollen mit kleinen Rollen­ durchmessern ermöglicht sowie geringe Bandzuge bei der Beschich­ tung des Behandlungsgutes gewährleistet.

Der erfindungsmäßige Gegenstand soll nachfolgend an zwei Ausführungs­ beispielen 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 annä­ hernd gleich der auf die Führungsrolle 1 in einem Metallschmelz­ bad einwirkenden Auftriebskraft ist. Damit werden die aus dem Gewicht der Führungsrollen 1 bisher resultierenden Lagerbelastun­ gen 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 abge­ stimmte 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 Füh­ rungsrolle 1 beidseitig flanschförmig ausgebildet und das Lager­ gehäuse 5 mit einem dazugehörigen Lagerdeckel 6 mittels Schraub­ verbindung 4 daran lösbar befestigt. Um eine unzulässig hohe Beanspruchung der verwendeten Schraubverbindung 4 infolge Wärme­ spannungen 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 Lager­ gehäuse 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 je­ weils 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 auf­ grund der in axialer Richtung auftretenden Längenänderung infolge Wärmeausdehnung der Führungsrolle 1 größere nutzbare Laufflächen auf.

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

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 4 darge­ stellt. 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 Lagergehäu­ se 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 ent­ sprechende dem Tragzapfenende gegenüberliegende Anlauffläche 17, die axiale Verschiebbarkeit der Führungsrolle 1 ohne Beeinträch­ tigung ihrer Laufeigenschaften begrenzt wird. Zwischen den Lager­ gehäusedeckeln 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.

Bezugszeichenliste

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 (3)

1. Rollenanordnung für in einem Metallschmelzbad zu beschichtendes band- oder drahtförmiges Behandlungsgut, bei welcher eine im Mmetallschmelzbad umlaufende Führungsrolle (1) an beiden Enden an Tragarmen (10) rotationsfähig gelagert ist und die Lager (7) ebenfalls in das Metallschmelzbar eintauchen, wobei die Lager (7) auf die Bedingungen im Metallschmelzbad hitze- und korrosionsbeständig sowie verschleißfest abgestimmt sind, zwischen dem Gehäusedeckel (6) und dem Lagerinnenring (13) des jeweiligen Lagers (7) ein Ringspalt (12) zum Übertritt von Metallschmelze in das Lager (7) vorgesehen ist und die Laufflächen (15) der Lagerinnenringe (13) breiter als die Lagerlaufflächen (16) der Lageraußenringe (14) bemessen sind, 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 Funktions als Umlenkrolle (Bodenrolle) größer der im Metallschmelzbad auf die Führungsrolle (1) einwirkenden Auftriebskraft bemessen;
• b) die Lager sind als Rollenlager (7) ausgebildet und die Lagergehäuse (5) sind stirnseitig der Führungsrolle (1) lösbar befestigt;
• c) die Lagerinnenringe (13) der Rollenlager (7) sind auf mit den Tragarmen (10) oder der Führungsrolle (1) verbundenen Tragzapfen (8, 8a) befestigt;
• d) die Ringspalte (12) sind mindest ens zwischen den der Führungsrolle (1) abgewandten Gehäusedeckeln (6) der Rollenlager (7) und den Lagerinnenringen (13) vorgesehen.

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

3. Rollenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tragzapfen (8) an den Tragarmen (10) mit Gasüberleitungsbohrungen versehen sind.