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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Band-Führungsvorrichtung des Typs,
der eine drehbare Tragekonstruktion mit Tragewalzen besitzt.
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Band-Führungsvorrichtungen
dieser Art sind bekannt, inter alia aus der DE-C-34 01 792. Dieses Dokument beschreibt
eine Band-Führungsvorrichtung,
die dazu vorgesehen ist, ein heißes Metallband über Tragewalzen
zwischen oder innerhalb horizontaler Ofenkammern eines Durchlaufglühofens zu
führen.
In diesem Fall hängt
das Metallband frei zwischen zwei oder mehr Band-Führungsvorrichtungen, wenn
es sich durch die Ofenkammern bewegt. Durchlaufglühöfen werden
weit verbreitet verwendet, zum Beispiel für das oxidative Glühen von
Band aus rostfreiem Stahl in einer sogenannten Glüh- und Beizlinie.
Diese Öfen
arbeiten unter hohen Temperaturen und hohen Produktionskapazitäten. Die Band-Führungsvorrichtung
in der DE-C-34 01 792 weist eine Tragekonstruktion in Walzenform
auf, die drehbar in einem Gestell aufgenommen ist. Zwei diametral
gegenüberliegende,
zylindrische Hohlräume sind
in dem walzenähnlichen
Trageaufbau gebildet, wobei in diesen Hohlräumen zwei Tragewalzen in einer
frei drehbaren Art und Weise aufgenommen sind. Die walzenähnliche
Tragekonstruktion weist im Wesentlichen einen massiven Körper mit
Kühlauskleidungen
auf, die sich innerhalb darin erstrecken. Der massive Körper schafft
eine Isolation gegen die hohen Temperaturen in der Ofenkammer für die Tragewalze,
die nicht im Betrieb ist. Eine Wartung der Tragewalze, die sich
an der Oberseite im Betrieb befindet, kann durch Drehen der Tragekonstruktion
um 180° ausgeführt werden.
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Ein
Nachteil der bekannten Band-Führungsvorrichtung
ist derjenige, dass die Lebensdauer der Tragewalzen durch die isolierende
Wirkung begrenzt ist. Die Temperatur der Tragewalze, die sich im
Betrieb befindet und über
die das heiße
Metallband geführt
wird, steigt beträchtlich
an, was einen nachteiligen Effekt auf die Lebensdauer der Tragewalze
hat. Zusätzlich
erhöht
die hohe Temperatur das sogenannte "pickup" Phänomen,
d.h. die Ansammlung von kleinen Partikeln auf der Laufoberfläche der
Tragewalze, was zu einer Beschädigung
des heißen
Metallbands führt,
das darüber
geführt
ist. Um die Temperatur der Tragewalze zu verringern, ist es möglich, inter
alia, Kühleinrichtungen
innerhalb der Tragewalzen anzuordnen. In dem Fall von sogenannten
Faserwalzen, d.h. Tragewalzen, die mit Faserplatten beschichtet
sind, ist allerdings die Kühlwirkung
aufgrund der isolierenden Wirkung des Fasermaterials begrenzt. In
der Praxis ist herausgefunden worden, dass eine indirekte Kühlung einer
arbeitenden Tragewalze, die in einer drehbaren Tragekonstruktion
mittels innerer Kühlauskleidungen
aufgenommen ist, nicht ausreichend die Temperatur für die Lebensdauer
dieser Tragewalzen reduziert. Es ist auch bekannt, in dem Fall von
Metalltragewalzen mit einem äußeren Metallgehäuse, Kühlwasser
direkt entlang der Innenseite des äußeren Metallgehäuses zu
führen.
Allerdings führt
dies zu sehr hohen Wärmeverlusten
von den Tragewalzen dieser Art, und demzufolge ist die lokale Kühlung, insbesondere
in dem Fall von einem dünnen
Metallband, das geglüht
werden soll, auf dem äußeren Gehäuse der
Tragewalze so hoch, dass dies zu einer Deformation des Metallbands
führen kann.
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Eine
Band-Führungsvorrichtung
ist auch aus der US-A-4 049 372 bekannt. Dieses Patent zeigt eine
drehbare Tragekonstruktion für
zwei Tragewalzen einer Band-Führungsvorrichtung.
Zwischen den Tragewalzen ist eine Isolationsabschirmung vorgesehen,
die eine zentrale Kühlkammer,
umgeben durch eine obere und untere Schicht aus Isolationsmaterial, besitzt.
Die Abschirmung erzielt eine Isolation gegen die hohen Temperaturen
in der Ofenkammer für
die Tragewalze, die nicht in Betrieb ist. Jede Tragewalze ist mit
einem inneren Kühlflüssigkeitsrohr
versehen, das sich über
die gesamte Länge
der Tragewalze erstreckt. Weiterhin weist der Aufbau Kühlkörper auf, die
ausschließlich
an beiden Enden der Tragewalzen wirken.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend erwähnten Nachteile zu überwinden,
und, insbesondere, eine Band-Führungsvorrichtung
zu schaffen, in der Tragewalzen schnell ausgetauscht werden können, während gleichzeitig
eine maximal mögliche
Lebensdauer der Tragewalzen bei hohen Ofentemperaturen und hohen
Produktionsfähigkeiten
auch erreicht wird.
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Insbesondere
ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Band-Führungsvorrichtung zu schaffen, bei
der gute Lebensdauern gerade für
Tragewalzen erreicht werden kann, die durch Faserscheiben abgedeckt
sind. Tragewalzen dieser Art werden vorzugs weise zum Führen dieses
kaltgewalzten Metallbands, das sehr anfällig für eine Beschädigung ist, verwendet.
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Gemäß der Erfindung
werden diese Aufgaben mittels einer Band-Führungsvorrichtung
gemäß Anspruch
1 gelöst.
Die Band-Führungsvorrichtung weist
eine Tragekonstruktion auf, die in einem Gestell befestigt ist und
in Schritten mittels einer Antriebseinrichtung gedreht werden kann.
Mindestens zwei drehbare und austauschbare Tragewalzen sind in der drehbaren
Tragekonstruktion angeordnet. Die Tragewalzen sind thermisch gegeneinander
mittels einer Isolationseinrichtung isoliert, die mit dem Trageaufbau
verbunden sind. Ein externer Kühlkörper ist
für jede
Tragewalze vorgesehen. Die Kühlkörper sind mit
der Tragekonstruktion verbunden, wobei jeder Kühlkörper extern die zugeordnete
Tragewalze über mindestens
ein Viertel deren Umfang umgibt. Dabei ist ein kleiner Raum zwischen
den Kühlkörpern und den
Tragewalzen vorhanden. Im Betrieb wird die obere Tragewalze, über die
ein heißes
Metallband geführt
wird, als Folge einer direkten Strahlung zu dem Kühlkörper gekühlt. Dies
ermöglicht,
dass die Laufoberfläche
der Tragewalze in einer sehr gleichförmigen, allerdings nicht übermäßig intensiven
Art, gekühlt
werden kann. Die sich ergebende, gleichförmige, begrenzte Verringerung
in der Temperatur der Laufoberfläche
verbessert wesentlich die Lebensdauer der Tragewalze und verringert
beträchtlich eine
Aufnahme ("pick-up"), oder beseitigt
sogar das Phänomen
insgesamt. Es ist herausgefunden worden, dass, mit der Band-Führungsvorrichtung
gemäß der Erfindung,
Faserwalzen bis zu ein paar Wochen verwendet werden können, gerade
bei sehr hohen Temperaturen, wogegen in den Vorrichtungen, die zuvor
verwendet wurden, die Tragewalzen oftmals nach nur ein paar Tagen
ersetzt werden mussten. Ein weiterer Vorteil ist derjenige, dass
eine Tragewalze, die aus ihrer Betriebsposition herausgedreht worden ist,
schnell und gleichförmig
abgekühlt
werden kann, mit der Folge, dass die Wartung oder Ersetzung der Tragewalze
sehr schnell ausgeführt
werden kann. Die effiziente Kühlung
der Laufoberfläche
mittels einer direkten Strahlung von Wärme von der Walze ermöglicht vorteilhaft,
dass eine höhere
Betriebstemperatur eines Ofens eingerichtet werden kann, ohne dass
dies zu einem nachteiligen "pick-up" Phänomen oder
zu Defekten auf dem Material der Tragewalzen führt. Ofentemperaturen von bis
zu ungefähr
1250°C sind
vorteilhafterweise sogar möglich.
In der Praxis ist herausgefunden worden, dass die Temperatur der Laufoberfläche der
Betriebstragewalze über
den Kühlkörper, der
mehr als 90° des Umfangs
der Tragewalze begrenzt, ausreichend gekühlt wird, um zu ermöglichen,
dass sich die Tragewalze unter hohen Geschwindigkeiten dreht, was
demzufolge hohe Produktionskapazitäten ermöglicht.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die FR-A-1,370,251 eine Band-Führungsvorrichtung
mit Lagerwalzen offenbart hat, die in Hohlräumen in einem festen, thermisch
isolierenden Körper
aufgenommen sind. Unterhalb jedes Hohlraums ist ein Kühl-Flüssigkeitsrohr
zum Kühlen
der Lagerwalze über
eine direkte Wärmestrahlung
vorhanden. Allerdings ist diese Konstruktion als solche relativ
ungeeignet zur Verwendung in einer Band-Führungsvorrichtung, die eine
drehbare Konstruktion zum Ändern von
Tragewalzen aufweist. Das Entfernen von Wärme zu dem einzelnen, schmalen
Kühlflüssigkeitsrohr in
dem Boden des Hohlraums ist äußerst begrenzt, und
demzufolge muss die Umfangsgeschwindigkeit der Tragewalzen angepasst
werden, um eine erwünschte,
durchschnittliche Temperatur für
die Tragewalzen zu erreichen. Bei Ofentemperaturen von über 1000°C kann diese
durchschnittliche Tragewalzentemperatur nur ausreichend niedrig
sein, um ein Durchhängen
der Tragewalzen zu verhindern. Das "pick-up" Phänomen
und eine andere Beschädigung an
der Oberflächenstruktur
der Tragewalzen wird noch vorhanden sein. Insbesondere können Faserwalzen
nicht in der Konstruktion, die in der FR-A-1,370,251 beschrieben
ist, verwendet werden, da gerade ein temporärer Stillstand der Tragewalzen innerhalb
einer sehr kurzen Zeit diese Walzen in einem solchen Umfang beschädigen würde, dass
sie ersetzt werden müssten.
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Der
Vorteil der Konstruktion gemäß der Erfindung
ist derjenige, dass sie für
alle Typen von Tragewalzen verwendet werden kann. Zum Beispiel kann sie
dazu verwendet werden, ein warmgewalztes Metallband mit einer Oxidhaut über den
Metalltragewalzen, versehen mit einer Bronzebeschichtung, zu führen. Insbesondere
können
sogenannte Faserwalzen, bei denen zum Beispiel Metalltragewalzen
mit Faserscheiben abgedeckt sind, erfolgreich auf deren Lauffläche mittels
der Kühlkonstruktion
gemäß der Erfindung
gekühlt
werden. Auf diese Art und Weise ist es sogar möglich, dass ein dünnes, kaltgewalztes
Metallband, das hoch anfällig
für eine
Beschädigung
ist, erfolgreich geführt
wird. Es ist anzumerken, dass eine effektive Kühlung der Lauffläche von
Faserwalzen, wobei die Wärme
zu einem Kühlkörper hin,
angeordnet innerhalb der Faserwalze, abgeführt wird, unmöglich ist,
oder nur mit großer
Schwie rigkeit möglich
ist, und zwar aufgrund des sehr niedrigen thermisch Leitfähigkeitskoeffizienten
der Faserscheiben.
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Insbesondere
begrenzt der Kühlkörper mehr als
140° des
Umfangs der zugeordneten Tragewalze. Die extensive, umgebende Begrenzung
der Tragewalze durch den Kühlkörper stellt
sicher, dass dort eine ausreichende Kühlung der Tragewalze gerade dann
vorhanden ist, wenn das Metallband, und demzufolge die Tragewalze,
temporär
still stehen. Dies ist vorteilhaft, da, in den bekannten Band-Führungsvorrichtungen,
wenn das heiße
Metallband sich unter einem Stillstand befindet, die Tragekonstruktion
um einen Winkel von 90° gedreht
werden muss, um eine Beschädigung
der Tragewalze als Folge einer Überhitzung
zu verhindern. In dem Fall der Band-Führungsvorrichtung gemäß der Erfindung
ist eine Drehung dieser Art nur in dem Fall eines Defekts des Kühlkörpers oder
des Kühlsystems
notwendig.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Ansprüchen
2–10 definiert.
Die Erfindung wird in weiterem Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
erläutert
werden, in der:
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1 stellt
eine Ansicht in einem Längsschnitt
einer Band-Führungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
dar;
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2 stellt
eine Ansicht in einem vergrößerten Maßstab entlang
der Linie II-II in 1 dar;
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3 stellt
eine Ansicht eines Teils eines Kühlkörpers von 2 dar;
und
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4 stellt
eine Ansicht eines Teils eines Isoliereinrichtungssegments von 2 dar.
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Die
Band-Führungsvorrichtung,
dargestellt in 1, weist ein Gestell 1 mit
zwei aufrechtstehenden Schenkeln auf. Jeder Schenkel ist mit einer
Lagereinrichtung 2 versehen, in der eine Tragekonstruktion 3 in
einer solchen Art und Weise aufgenommen ist, dass sie sich um eine
Achse 4 drehen kann. Der vertikale Schenkel des Gestells 1,
der auf der rechten Seite angeordnet ist, weist eine Antriebseinrichtung 6 für die schrittweise
Drehung der Tragekonstruktion 3 in dem Gestell 1 auf.
Die Tragekonstruktion 3 besitzt eine obere Tragewalze 10 und
eine untere Tragewalze 11. Die Tragewalzen 10, 11 sind
gewöhnlich
in einer sich frei drehenden Art und Weise in der Tragekonstruktion 3 befestigt;
allerdings können
sie auch angetrieben werden.
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Die
Band-Führungsvorrichtung
ist dazu vorgesehen, ein heißes
Metallband zwischen oder innerhalb von Ofenkammern eines horizontalen
Glühofens
zu führen.
In 2 ist das Metallband schematisch dargestellt und
ist mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Im Betrieb wird
das Metallband 20 über die
Tragewalze 10 geführt.
Falls notwendig, kann eine Wartung an der Tragewalze 10 in
einer ähnlichen
Art und Weise, durch Drehen der Tragekonstruktion 3 um
einen Winkel von 180°,
ausgeführt
werden. Auf diese Art und Weise bewegt sich die Tragewalze 10 zu
dem Boden. Während
eine Wartung an der Tragewalze 10 ausgeführt wird,
wird das Metallband 20 über
die Tragewalze 11 geführt.
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Die
Tragekonstruktion 3 weist ein zentrales Rohr 14 auf,
an dem eine Kühl-
und Isoliereinrichtung befestigt sind. Die Kühl- und Isoliereinrichtungen
sind zwischen den Tragewalzen 10 und 11 angeordnet und
erstrecken sich über
die gesamte Länge
der Tragewalzen 10, 11.
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Die
Kühleinrichtung
weist einen externen Kühlkörper 25, 26 für jede Tragewalze 10, 11 jeweils auf
(siehe 2). Jeder Kühlkörper 25, 26 ist
an der Seite der zugeordneten Tragewalze 10, 11 angeordnet,
mit einem kleinen Spalt zwischen der Tragewalze 10, 11 und
dem Kühlkörper 25, 26 belassen.
Der Kühlkörper 25, 26 begrenzt
einen großen
Teil des äußeren Umfangs
der Tragewalze 10, 11, genauer gesagt nahezu die
Hälfte
deren Außenumfangs.
Der Kühlkörper 25 wird
permanent gekühlt,
so dass ein Teil der Wärme
von der Tragewalze 10, die sich in Betrieb befindet, wobei
diese Wärme
von dem heißen
Metallband und dem Ofen ausgeht, zu dem Kühlkörper 25 als Folge
einer direkten Wärmestrahlung abgeführt werden
kann. Der Kühlkörper 26 wird
auch permanent gekühlt.
Falls sich die Tragewalze 11 gerade aus deren Betriebsposition
heraus gedreht hat, kann deren Wärme
zu dem Kühlkörper 26 als
eine Folge einer direkten Wärmestrahlung
abgeführt
werden. Dies ermöglicht,
dass eine Wartungsarbeit an der Tragewalze 11 schnell ausgeführt werden
kann.
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Vorteilhafterweise
weist der Kühlkörper 25, 26 einen
flüssigkeitsgekühlten Körper auf,
der mit einem Kühlmediumeinlass 27 und
einem Kühlmediumauslass 28 verbunden
ist (siehe 1). Das Kühlmedium, zum Beispiel Wasser
oder Öl,
tritt in ein Ende des Rohrs 14 über den Kühlmediumeinlass 27 ein und
bewegt sich von dort in den oberen und unteren Kühlkörper 25, 26 über einen
Verteiler 29. Nachdem das Kühlmedium durch die Kühlkörper 25, 26 geflossen
ist, wird es über
einen Verteiler 30, ein Ende des Rohrs 14 und
von dort zu dem Kühlmediumauslass 28 abgegeben.
Die zentrale Zuführung
und Abführung
des Kühlmediums
entlang der Achse 4 ist insbesondere während einer Drehung der Tragekonstruktion 3 vorteilhaft.
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Der
Kühlkörper 25, 26 hat
die Form einer Mehrzahl von Rohren 32, die einander benachbart positioniert
sind und jeweils mit dem Kühlmediumeinlass 27 und
dem Kühlmediumauslass 28 verbunden sind.
Es ist auch möglich,
eines oder mehrere der Rohre zu verwenden, die sich in einer mäanderförmigen Form
durch den Kühlkörper 25, 26 erstrecken. Der
Vorteil dieser Option ist derjenige, dass nur eine Verbindung mit
dem Kühlmediumeinlass
und -auslass ausreichend sein wird.
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Um
die Tragekonstruktion 3 zu isolieren und zu schützen, sind
Isolationsmäntel 34 zwischen
den Kühlkörpern 25, 26 vorhanden.
Gestapelte Sätze
von Isolationsmänteln 34 sind
durch wärmebeständige Platten 35 abgedeckt.
Die Sätze
von isolierenden Mänteln 34 und
der wärmebeständigen Platten 35 sind
zusammen mit der Hilfe von Sicherungsstiften 36 gehalten.
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Die
Kühl- und
Isoliereinrichtungen zwischen den Tragewalzen 10, 11 sind
vorzugsweise aus einer segmentierten Struktur und sind separat an
dem Rohr 14 der Tragekonstruktion 3 befestigt.
Dies macht es möglich,
die separaten Segmente zu entfernen, ohne dass die gesamte Tragekonstruktion 3 zerlegt
werden muss. Die segmentierte Struktur kann deutlich anhand der 3 und 4 gesehen
werden. Sowohl das Kühleinrichtungssegment
von 3 als auch das Isolationseinrichtungssegment von 4 sind
mit einer Tragerippe 40 und 41 jeweils versehen,
mittels der die Segmente aneinander und an dem Rohr 14 befestigt
werden können.
Die Isoliereinrichtungen sind vorteilhafterweise in einer solchen Art
und Weise ausgelegt, dass solche Kanten der Kühleinrichtung, die am weitesten
nach außen
angeordnet sind, gegen Wärme, direkt
abgestrahlt von dem Ofen, geschützt
werden. Dies verhindert eine übermäßige Wärmeabsorption.
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Die
wärmebeständigen Platten 35 liegen
im Wesentlichen auf einem geringeren Radius von der zentralen Achse 4 der
Tragekonstruktion 3 als die äußersten Teile der Tragewalzen 10, 11.
Während
einer Drehung der Tragekonstruktion 3 kann das Metallband 20 auf
den wärmebeständigen Platten 35 ohne Beschädigung der
Isolation getragen werden. Im Betrieb steht ein Teil der Band-Führungsvorrichtung nach
innen durch eine Öffnung
in einer Bodenwand eines horizontalen Glühofens vor und/oder stößt an eine
Bandzuführ-
oder Bandentnahmeöffnung
in einer Seitenwand des Ofens an. Um eine Drehung der Tragekonstruktion
zu ermöglichen,
ist ein Spalt frei zwischen den Kanten der Öffnung in der Ofenwand und
der Band-Führungsvorrichtung
belassen. In diesem Fall ist es für die wärmeständigen Platten 35 vorteilhaft,
auf einem kürzeren
Radius von der zentralen Achse 4 als die äußersten
Teile der Tragewalzen 10, 11 zu liegen. Irgendeine
Kontamination, zum Beispiel eingebrannte Metallreste, die sich an
der Stelle der Kanten der Öffnung
aufbauen, sind demzufolge frei, nach unten zu fallen, ohne dass
sie zwischen den Platten 35 und den Kanten der Öffnung gestaut
werden. Während
einer Drehung der Tragekonstruktion 3 wird das Band, das
geführt
werden soll, ein paar Zentimeter erniedrigt, bis es auf den Platten 35 getragen
ist. Um den Verlust von Abgasen von dem Ofen zu verhindern, teilweise
als Folge, dass die Platten 35 unter einem kürzeren Radius
positioniert sind, sind Luftvorhänge
entlang der gesamten Länge
und an den Enden der Tragekonstruktion 3 positioniert, wobei
diese Vorhänge
das Ofengehäuse
an der Stelle der Spalte abdichten, die zwischen den Kanten der Öffnung und
der Band-Führungsvorrichtung
belassen worden sind.
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Um
zu verhindern, dass Dampf von Rauchgasen in dem Glühofen an
den Oberflächen
des Kühlkörpers 25 und
anderen, wassergekühlten
Teilen kondensiert, wird das Kühlmedium
unter einer spezifischen Anfangstemperatur zugeführt. Diese Anfangstemperatur
ist so, dass eine Temperatur unterhalb des Taupunkts auf der Oberfläche des
Kühlkörpers 25 und
anderer, wassergekühlter
Teile verhindert wird. Die Anfangstemperatur des Kühlmediums
liegt insbesondere in der Nähe
von 40–45°C.
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In
dem Fall eines dünnen
Bands sind die Tragewalzen 10, 11 vorteilhafterweise
durch sogenannte Faserwalzen gebildet. In diesem Fall weist jede
Tragewalze im Wesentlichen ein inneres Metallrohr 50 (siehe 2)
auf, über
das eine Vielzahl von Scheiben 51 gedrückt worden sind, deren äußere Kanten zusammen
eine Lauffläche
der Tragewalze bilden. Jede Scheibe 51 ist in diesem Fall
aus fasrigem Material hergestellt. Das Design der Band-Führungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
macht es möglich,
Faserwalzen dieser Art zu verwenden, da die Temperatur der Laufoberfläche der
Faserwalzen innerhalb zulässiger
Grenzen als eine Folge der direkten Strahlung von Wärme zu dem
Kühlkörper, angeordnet
unterhalb davon, gehalten werden kann. Demzufolge schafft die Erfindung
eine Band-Führungsvorrichtung mit
einer drehbaren Tragekonstruktion, die zwei Tragewalzen besitzt,
in der die Lebensdauer der Tragewalzen sehr lang ist und eine hohe
Betriebstemperatur eines Glühofens
verwendet werden kann, ohne dass dies zu einer übermäßigen Temperatur der Tragewalze,
die im Betrieb ist, führt.