DE60215567T2 - Förderrolle zum Transportieren von Metalband in einer Durchlaufglühanlage - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walze, die für den Transport eines Metallbandes in einer kontinuierlichen Glühanlage bestimmt ist, bestehend aus einer Antriebswelle, die einen Ring zur Bandabstützung trägt.
  • Die Walzen, die den Bandtransport in kontinuierlichen Glühanlagen für Metallbänder aus eisenhaltigem oder nicht eisenhaltigem Material ermöglichen, sind im Allgemeinen aus legiertem Stahl.
  • Diese Walzentypen haben aus thermomechanischer Sicht einen Dehnungskoeffizienten von 17·10–6/°C und einen Wärmeleitkoeffizienten von ungefähr 20 w/m.°C.
  • Um die thermomechanischen Verformungen in den Glühanlagen zu verringern, wird ein Kompromiss zwischen dem mechanischen Profil der Erzeugenden der Ringe der Walzen, die durch Bearbeitung vorgegeben sind, gesucht, um die Bildung von Falten in den Bändern von breitem und dünnem Format und die Bandverschiebungen im Falle der Behandlung von Bändern mit geringer Breite zu vermeiden. Die Walzen sind im Allgemeinen zylindrisch oder mit einer leicht gekrümmten Erzeugenden ausgeführt, aber sie verformen sich in der Glühanlage auf Grund der Wärmezufuhr des dem Glühen unterzogenen Bandes.
  • Es sind zahlreiche Patente über Walzen bekannt, die eine Zwinge beispielsweise auf Basis von Kupfer umfassen. Die Verformungskurve der Erzeugenden dieses Walzentyps in einer Glühanlage wird um einen Faktor ungefähr gleich 2 dank der hohen Leitfähigkeit des Kupfers verbessert. Dennoch sind diese Walzen schwer und weisen eine große Wärmeträgheit auf.
  • Aus dem Patent GB 945 244 ist auch eine Walze für eine kontinuierliche Glühanlage eines Metallbandes bekannt, umfassend eine Hülle, die entweder aus Graphit oder einer Mischung aus Kohlenstoff und agglomeriertem Metallpulver, beispielsweise gebunden durch ein Material auf Bitumenbasis, besteht. Dieser Typ von Agglomerat scheint industriell nicht weiterentwickelt worden zu sein.
  • JP-A-58-048619 beschreibt eine Walze mit einem Verbundring, umfassend SiC und Graphit. JP-A-10-183260 beschreibt eine Walze, umfassend eine Welle aus CFC.
  • Ziel der Erfindung ist, die Verformungen des Profils der Walzen in Abhängigkeit von den Temperaturen und vom Bandformat zu minimieren, um das Verwendungsgebiet zu öffnen und den Durchgang von breiten und dünnen Bändern zu ermöglichen, ohne Falten zu erzeugen, und eines schmalen Bandes zu ermöglichen, ohne dass eine Bandführung notwendig ist, dank einer nicht verformbaren Walze von geringerem Gewicht und geringerer Trägheit, die zu geringeren Kosten hergestellt wird, verglichen mit den Walzen beispielsweise aus feuerfestem Stahl mit einer Kupferzwinge.
  • Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, eine Walze vorzuschlagen, die für den Transport eines Metallbandes in einer kontinuierlichen Glühanlage bestimmt ist, bestehend aus einer Antriebswelle, die einen Ring zur Bandabstützung trägt, wie im Anspruch definiert.
  • Die weiteren Merkmale der Erfindung sind:
    • – die Welle ist aus einem Verbundstoff CFC oder einem metallischen Material,
    • – das Verbundmaterial umfasst gewebte Fasern in mindestens zwei Dimensionen,
    • – der Ring umfasst eine harte metallische oder keramische Beschichtung,
    • – die Beschichtung wird unter Chromkarbid oder einem Zirkon ausgewählt,
    • – die Beschichtung kann eine Unterschicht umfassen,
    • – die Unterschicht wird unter Typ Kohlenstoff IC, Siliziumkarbid ausgewählt.
  • Die nachfolgende Beschreibung und die beiliegenden Figuren, die als nicht einschränkende Beispiele dienen, machen die Erfindung verständlich.
  • 1 stellt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Walze dar.
  • 2 stellt Verformungsprofile A1 und A2 der erfindungsgemäßen Walze A bei einer Umgebungstemperatur von 900 °C und bei 2 Bandbreiten bei 300 °C dar, sowie die Profile B1, B2, C1, C2 unter denselben Temperatur- und Bandbreitenbedingungen für zwei Walzen B und C, wobei die eine ein Ring aus feuerfestem Stahl ist und die andere einen Ring besitzt, der eine Zweifachbeschichtung Eisen-Kupfer aufweist.
  • Wie in 1 dargestellt, ist die erfindungsgemäße Walze 1 für den Transport eines Metallbandes in einer kontinuierlichen Glühanlage bestimmt. Die Walze 1 besteht in einem Beispiel der Erfindung aus einer Welle 2 oder Spindel, die für die Abstützung und den Antrieb der Walze bestimmt ist, wobei die Welle einen Ring 3 trägt, auf dem das zum Glühen bestimmte Band aufliegt.
  • Erfindungsgemäß ist mindestens ein Teil der Walze 1 aus einem Verbundmaterial hergestellt, wobei der am meisten betroffene Teil der Ring 3 ist. Aus Gründen der Homogenität kann die Welle 2 der Walze 1 auch aus einem Verbundmaterial hergestellt sein.
  • Das verwendete Verbundmaterial ist ein Kohlenstoff-Kohlenstofffaser-Verbundstoff (CFC).
  • In seiner Struktur umfasst das Verbundmaterial Fasern, die beispielsweise in zwei oder drei Dimensionen gewebt sind.
  • Vorzugsweise umfasst der Ring 3 eine harte metallische oder keramische Beschichtung 4. Die harte Beschichtung 4 ist nun mit dem behandelten Band in Kontakt. Die harte Beschichtung 4 ist vorzugsweise durch Projektion von Chromkarbid, eines Zirkons oder aus jeder anderen auf die Ofenwalzen aufgebrachten Beschichtung hergestellt.
  • Die erfindungsgemäße Walze 1 kann einen Ring 3 umfassen, der als Unterschicht der Beschichtung 4 eine so genannte Pufferschicht 5 aufweist, die aus einem Material besteht, das beispielsweise unter dem Typ Kohlenstoff IC, SiC ausgewählt wird.
  • Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Kohlenstoff-Kohlenstofffaser-Verbundstoffes (CFC) für die Herstellung des Ringes einer Walze einer Glühanlage eines Metallbandes und insbesondere eines Stahlbandes.
  • Die ausgewählten Verbundmaterialien werden heute insbesondere auf dem Gebiet der Raumfahrt verwendet. Sie werden auf Grund ihrer großen mechanischen Festigkeit gegen hohe Temperatur (1200 °C) verwendet, die größer als jene der feuerfesten Stähle ist. Ihr Dehnungskoeffizient ist zwischen vier- und achtmal geringer als jener der Stähle, und ihre Dichte ist viermal geringer.
  • Erfindungsgemäß ist in dem als Merkmal in 2 dargestellten Beispiel das Verbundmaterial vom Typ Kohlenstoff-Kohlenstofffasern (CFC).
  • Die Bedingungen sind folgende:
    • – Bandtemperatur: 300 °C
    • – Umgebungstemperatur: 900 °C
    • – Banddicke: 0,2 mm
    • – Bandbreiten: 700 mm und 1200 mm.
  • Es konnte festgestellt werden, dass in der angemeldeten zylindrischen Form das Merkmal A der Verformung in Abhängigkeit von der Temperatur der erfindungsgemäßen Walze 1 auf einer Länge von 1500 mm für dieses Beispiel von zwei Bandbreiten, 700 mm und 1200 mm, eine sehr geringe Variation aufweist, wobei die Walze eine beinahe perfekte zylindrische Geometrie beibehält. Die anderen Vergleichswalzen B und C entwickeln eine konkave Form, die in Abhängigkeit von den Bandbreiten unterschiedlich ist und aus diesem Grund zu einer Verformung des Blechs führt, das sie beim Glühvorgang tragen. Dies führt zu einer Bearbeitung der Walzen, um sie mit dem Betriebe der Anlage vereinbar zu machen.
  • Dennoch ist ein Kompromiss erforderlich, damit das Bearbeitungsprofil, um der konkaven Form entgegenzutreten, beispielsweise eine konisch-zylindrische Wölbung, den Fällen der Bänder mit 700 mm bis 1200 mm Breite entspricht.
  • Die so erhaltene Walze, die dreimal leichter als eine Stahlwalze ist, umfasst eine dreimal geringere mechanische Trägheit, eine siebenmal geringere Wärmewölbung als die Walze B aus Stahl und zweimal geringer als die Walze C, die mit einer Mischstruktur Stahl-Kupfer beschichtet ist.
  • Die vorgeschlagene Lösung besteht im Ersatz der üblichen feuerfesten Stähle durch feuerfeste Verbundmaterialien mit sehr geringem Dehnungskoeffizient, und trotz der bekannten Merkmale der von den Erfindern vorgeschlagenen Verbundmaterialien war es nicht offensichtlich, zur Herstellung einer gleichsam unter Temperatur nicht verformbaren zylindrischen Walze zu gelangen, da die verwendeten Verbundmaterialien nicht für ein solches Ziel oder eine solche Funktion bestimmt sind.
  • Es ist möglich, durch Kombination der Bestandteile des ausgewählten Verbundstoffes, Fasern und (oder) Matrix und der Art ihres Einsatzes, die Faktoren der mechanischen Festigkeit, des Dehnungskoeffizienten zu optimieren, um sie an die für eine Glühanlage, beispielsweise eines Stahlbandes, geforderte Funktion anzupassen.

Claims (7)

  1. Walze, bestimmt für den Transport eines Metallbandes in einer kontinuierlichen Glühanlage, bestehend aus einer Antriebswelle (2), die einen Ring (3) zur Bandabstützung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Ring aus einem Verbundmaterial hergestellt ist und dass das Material ein Kohlenstoff-Kohlenstofffaser-Verbundstoff (CFC) ist.
  2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle aus einem Kohlenstoff-Kohlenstofffaser-Verbundstoff (CFC) oder ein metallisches Material ist.
  3. Walze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial gewebte Fasern in mindestens zwei Dimensionen umfasst.
  4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring eine harte metallische oder keramische Beschichtung (4) umfasst.
  5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung unter Chromkarbid oder einem Zirkon ausgewählt ist.
  6. Walze nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Unterschicht (5) umfassen kann.
  7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht unter dem Typ Kohlenstoff IC, SIC ausgewählt ist.
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