EP1189004A1 - Wasserkühlbare Ofenrolle - Google Patents

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EP1189004A1
EP1189004A1 EP01119488A EP01119488A EP1189004A1 EP 1189004 A1 EP1189004 A1 EP 1189004A1 EP 01119488 A EP01119488 A EP 01119488A EP 01119488 A EP01119488 A EP 01119488A EP 1189004 A1 EP1189004 A1 EP 1189004A1
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EP
European Patent Office
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shaft
support ring
furnace
roll according
diameter
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EP01119488A
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EP1189004B1 (de
Inventor
Jürgen Dr. Lemke
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/02—Skids or tracks for heavy objects
    • F27D3/026—Skids or tracks for heavy objects transport or conveyor rolls for furnaces; roller rails

Definitions

  • the invention relates to a water-cooled furnace roller for conveying transported goods, in particular of continuous casting material of a continuous caster, by a Roller hearth heating furnace, comprising a drivable in rotation, outside the Oven mounted shaft with in particular internal coolant channels, and with a conveying plane arranged on the shaft by means of a receiving bore forming support rings for the goods to be transported.
  • roller hearth furnaces for example, thin slabs are rolled up in roller hearth furnaces in continuous casting plants Pre-warmed rolling temperature.
  • the promotion of the rolled stock or slabs by roller hearth furnaces is done by furnace rollers in different designs.
  • the roller hearth furnace is usually in line between the casting machine and Rolling mill and is characterized by its function as a heating, compensation and buffer zone. Due to the types of stresses of oven rolls during the Kiln operation have the kiln roll types available in the prior art different lifetimes.
  • the spatial dimensions of such a furnace and its facilities for heat input, for example. Burner, are designed such that the Thin slabs have the required rolling temperature.
  • Burner is designed such that the Thin slabs have the required rolling temperature.
  • the Oven length allows several thin slabs to be picked up after casting - with different casting speeds - separated from the cast strand become.
  • Thin slabs of this type are transported within the furnace by driven means Furnace rollers. These are at a certain level in the furnace, the transport height, arranged at predetermined intervals from each other.
  • the dimensions the roles are - relatively speaking - characterized in that the The diameter of the support rings and the shafts is small compared to the length of the rollers is.
  • the transport rollers in the roller hearth furnace can be equipped with water cooling be arranged or even without a cooling device as so-called dry rolls his.
  • the usual structure of a water-cooled roller includes several support rings in axial distance on the water-cooled shaft.
  • the latter is between the Support rings insulated with refractory material, this insulating layer almost the same is thick, like the outer diameter of the support rings.
  • the shaft is stored outside the furnace and there with connections for the internal cooling of the shaft Mistake.
  • This internal cooling is achieved with a pipe circular cross section, which is arranged concentrically in the shaft. Cooling water flows in through this and runs through the pipe to the opposite side of the Furnace and flows on the other side into the annular gap between tube and shaft, flows through it and finally leaves the shaft on the inflow side.
  • the annular gap between the shaft and the inserted pipe can be the widest Senses are used to fix the tube in a radial position and to increase the flow velocity of the water in the annular gap.
  • the support rings applied to the roller axis usually consist of Cast material and are made of heat-resistant nickel or cobalt-based alloys manufactured.
  • the shaft is preferably made from heat-resistant steels.
  • the water-cooled rolls are given priority, but not exclusively in the Heating zone of a roller hearth furnace used. They are alternating in the direction of transport equipped with a different number of support rings. Usually the shafts are equipped with four or five support rings, usually alternately. The support rings are in the transport direction from a roller with four Support rings for the roller with five support rings arranged on different lines. For the role with four support rings applies that there are two support rings on each half of the shaft on the roller with five support rings, one in the middle of the roller, the others offset relative to those on the roller with four support rings are arranged.
  • the support rings on the shaft are mostly welded secured against axial displacement.
  • the torque can be over known Shaft-hub connections, e.g. Feather keys or also over weld seams be transmitted.
  • the contact between the support ring and the water-cooled shaft releases heat from the Support ring surface dissipated and thereby the surface temperature of the Support rings significantly reduced.
  • the document DE 40 22 768 describes roller table rollers for conveying and guiding of a workpiece through a heating furnace, the shafts comprising the ends are rotatably supported in bearings.
  • the wheel-like supports consist of a hub, which has a rim-like, continuous wreath is connected.
  • the ribs are through open spaces separated from each other to reduce their cross-sectional area and thus the Heat flow from the rim to the hub is difficult.
  • the hub consists of several angularly spaced cores that have a nose-like Section and include a head section.
  • a weld seam connects only the nose-like sections with the shaft, so that the Head sections differ with respect to the shaft due to different expansion and can move when bending.
  • Means for thermal insulation of the Wave are essentially the sections between adjacent wheel-like Support devices and the walls of the furnace. The facilities for turning the shaft are located outside the furnace.
  • the document EP 0 633 815 B1 describes an oven roll for supporting a heated workpiece, which has a rotatable shaft for receiving a coolant having a number of axially spaced support rings these are attached.
  • the insulation agent is fixed in the shaft by anchoring means, protruding Termination ends are arranged radially inward from the outer surface of the insulating means are.
  • the spacer is made of a metal, which for the pourable insulation means a drop in voltage during thermal expansion the anchoring means and deflection of the furnace roller.
  • the document DE 38 07 240 C1 describes a roller hearth furnace for heating of slabs, blocks, billets, sheets and the like hot material
  • the Furnace space is formed with a longitudinally extending roller table.
  • the oven has a hot upper furnace room, and an lower furnace room, and in between a stove floor with recesses.
  • the roller table is essentially in the lower furnace room stored below the stove floor and only protrudes with small sections its oven rolls through the recesses in the hearth above its level. At least the roller sections protruding into the hot zone with their running surfaces, on which the warm goods are transported consist of particularly heat-resistant Material, which, composed of segments to a ring, encase the oven rollers on the peripheral surface. Free cleaning devices the treads of the oven rolls from scale deposits.
  • a still unpublished patent application suggests to improve the Heat transfer between the support rings and shaft, in particular around the heat dissipation increase from the support rings to the shaft and thus the availability to extend the support rings with reduced scale growth and at the same time to ensure a safe torque transmission, as well as with reduced Workload greater flexibility when applying the support rings to reach the shaft, before that the shaft at least at the receiving areas the support rings outer seating surfaces to form a polygonal Has cross-section, and that each support ring with a polygonal positive inner fitting surfaces is formed.
  • the object of the invention underlying means for a further improvement of the heat transfer between Specify support rings and shaft to thereby dissipate heat from the Support rings on the shaft increase and the availability of the support rings at reduced Prolong scale growth and at the same time provide a reliable, to ensure safe torque transmission between support rings and shaft as well as with reduced workload when applying the support rings to the Wave to achieve greater flexibility in their arrangement.
  • Heat transfer can also increase the shaft / support ring be further improved.
  • Fig. 1 shows the support ring 7 with a cut shaft 3 in the assembled initial state with a snug fit 6 with a slight deviation of a polygon profile from the circular shape of a few millimeters. It is a so-called weak "equal thickness”.
  • the shaft 3 has a central coolant channel in its tubular cavity 4, and a peripheral coolant ring channel 5.
  • Fig. 2 shows the support ring 7 with the cut shaft 3 in the operating state below Load due to torsional stress, as well as when heated.
  • the preferred embodiment of the constant thickness provides that the deviation the mating surfaces 6, 6 'from the ideal round, the circular shape, a self-locking corresponds to a torque transmission between support ring 7 and shaft 3.
  • This deviation of the mating surfaces 6, 6 'from the ideal round can - depending on the version and mechanical and / or thermal stress - approx. 1 to 5 mm be.
  • the support ring 7 is mechanically based on uniform thickness fit tolerances 6, 6 ' the shaft 3 is pushed on and jammed with the shaft 3 by relative rotation, the attachment of the support ring 7 on the shaft 3 according to the principle the surface enlargement takes place by deformation of the contact surfaces 6, 6 '.
  • At least the deviation of the mating surfaces 6, 6 'from the ideal round should be slight be greater than the thermal expansion of the inner diameter of the receiving bore 1 of the support ring 7 during operation of the furnace.
  • This receiving hole 1 forms the inner contact surface 6 with the counter surface 6 'of the shaft 3.
  • the invention further provides that the metallic contact has the same thickness produced either over the entire width of the furnace roll or over its partial areas is.
  • the support ring 7 can be one or more pieces, or of individual rings be made.
  • the furnace roller can between the support ring 7 and shaft 3, in particular in its multi-part training, thin supplements, for example made of silver foil or foil of a resistant and highly thermally conductive metal such as CuNiBe, are inserted.
  • thin supplements for example made of silver foil or foil of a resistant and highly thermally conductive metal such as CuNiBe, are inserted.
  • Fig. 3 shows an embodiment of the invention, according to which as a polygon profile constant diameter formed equal thickness so weak fit tolerances between the contact surfaces on the inner diameter of the support ring 7 and the outer diameter of the shaft 3 has a rotation of the support ring 7 and shaft 3 due to the transmission of a torque to a comparatively large elastic-plastic deformation.
  • Optimal metallic contacts also prevail at the deformation regions 6, 6 ' ideal heat conduction conditions, and allow an unimpeded heat flow from the support rings 7 in the shaft 3, as shown in the thermal diagram 3 can be seen.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von Transportgut, bspw. Stranggußmaterial einer Stranggießanlage, durch einen Rollenherd-Aufwärmofen. Die Ofenrolle umfaßt eine in Rotation antreibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle (3), insbesondere mit innenliegenden Kühlmittelkanälen (4, 5), und mit auf der Welle (3) mittels einer Aufnahmebohrung (1) angeordneten, eine Förderebene bildenden Tragringen (7) für das Transportgut. Die Kontaktflächen am Innendurchmesser der Aufnahmebohrung (1) des Tragringes (7) und/oder am Außendurchmesser der Welle (3) sind in Form eines Polygonprofils mit Paßflächen (6, 6') annähernd konstanten Durchmessers als sogenanntes schwaches Gleichdick ausgebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von Transportgut, insbesondere von Stranggußmaterial einer Stranggießanlage, durch einen Rollenherd-Aufwärmofen, umfassend eine in Rotation antreibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle mit insbesondere innenliegenden Kühlmittelkanälen, und mit auf der Welle mittels einer Aufnahmebohrung angeordneten, eine Förderebene bildenden Tragringen für das Transportgut.
In Rollenherdöfen von Stranggießanlagen werden bspw. Dünnbrammen auf Walztemperatur vorgewärmt. Die Förderung des Walzgutes bzw. der Brammen durch Rollenherdöfen geschieht durch Ofenrollen in unterschiedlichen Ausführungen. Der Rollenherdofen liegt üblicherweise in Linie zwischen Gießmaschine und Walzstraße und ist gekennzeichnet durch seine Funktion als Heiz-, Ausgleichs- und Pufferzone. Durch die Beanspruchungsarten von Ofenrollen während des Ofenbetriebes weisen die beim Stand der Technik vorhandenen Ofenrollentypen unterschiedlich lange Lebensdauern auf.
Die räumlichen Abmessungen eines derartigen Ofens und dessen Einrichtungen zur Wärmeaufgabe, bspw. Brenner, sind derart gestaltet, daß am Ofenaustritt die Dünnbrammen die erforderliche Walztemperatur aufweisen. Dabei ist eine gleichförmige Temperaturverteilung in der Bramme über ihre Länge, Breite und Höhe am Ofenaustritt unbedingte Voraussetzung für das nachfolgende Walzen. Die Ofenlänge erlaubt die Aufnahme mehrerer Dünnbrammen, welche nach dem Gießen - mit unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten - vom Gußstrang abgetrennt werden.
Der Transport derartiger Dünnbrammen erfolgt innerhalb des Ofens über angetriebene Ofenrollen. Diese sind in einer bestimmten Ofenhöhe auf einem Niveau, der Transporthöhe, in vorgegebenen Abständen zueinander angeordnet. Die Abmessungen der Rollen sind - relativ gesehen - dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Tragringe und der Wellen klein gegenüber der Länge der Rollen ist.
Die Transportrollen im Rollenherdofen können mit einer Wasserkühlung ausgestattet sein oder auch ohne Kühleinrichtung als sog. trockene Rollen angeordnet sein.
Der übliche Aufbau einer wassergekühlten Rolle umfaßt mehrere Tragringe in axialem Abstand auf der wassergekühlten Welle. Letztere ist zwischen den Tragringen mit Feuerfest-Material isoliert, wobei diese Isolierschicht fast ebenso dick ist, wie der Außendurchmesser der Tragringe.
Die Welle ist außerhalb des Ofens gelagert und dort mit Anschlüssen für die Welleninnenkühlung versehen. Diese Innenkühlung wird erreicht durch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, welches konzentrisch in der Welle angeordnet ist. Durch dieses strömt Kühlwasser ein, durchläuft das Rohr bis zur Gegenseite des Ofens und strömt auf der anderen Seite in den Ringspalt zwischen Rohr und Welle, durchströmt diesen und verläßt schließlich die Welle auf der Einströmseite. Im Ringspalt zwischen Welle und eingefügtem Rohr können sich Einbauten im weitesten Sinne befinden, die dazu dienen, das Rohr in radialer Position zu fixieren und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Ringspalt zu erhöhen.
Die auf die Rollenachse aufgebrachten Tragringe bestehen üblicherweise aus Gußmaterial und werden aus hochwarmfesten Nickel- oder Kobaltbasis-Legierungen hergestellt. Die Welle wird bevorzugt aus warmfesten Stählen gefertigt.
Die wassergekühlten Rollen werden vorrangig, aber nicht ausschließlich in der Heizzone eines Rollenherdofens eingesetzt. Sie sind in Transportrichtung abwechselnd mit einer unterschiedlichen Anzahl von Tragringen ausgestattet. Üblicherweise werden die Wellen mit vier oder fünf Tragringen bestückt, meist abwechselnd. Dabei sind die Tragringe in Transportrichtung von einer Rolle mit vier Tragringen zur Rolle mit fünf Tragringen auf verschiedenen Linien angeordnet. Für die Rolle mit vier Tragringen gilt, daß sich jeweils zwei Tragringe auf einer Wellenhälfte befinden, wogegen auf der Rolle mit fünf Tragringen eine in der Rollenmitte, die anderen relativ zu denen auf der Rolle mit vier Tragringen nach außen versetzt angeordnet sind.
Beim Stand der Technik sind die Tragringe auf der Welle zumeist durch Schweißnähte gegen axiales Verschieben gesichert. Das Drehmoment kann über bekannte Welle-Nabe-Verbindungen, wie z.B. Paßfedern oder auch über Schweißnähte übertragen werden.
Durch die Wärmedehnung des Tragringmaterials beim Aufheizen sowie im Betriebszustand lockert sich der Sitz der Tragringe auf der Welle. Durch Biegewechselbelastung der Ofenrolle sowie die beabsichtigt höhere Wärmeabfuhr von der Tragringoberfläche an das Kühlwasser der Welleninnenseite resultieren vor allem in der Aufheizphase Wärmespannungen in den Schweißnähten, die mit der Zeit zu deren Zerstörung und Unbrauchbarkeit der Ofenrolle führen können.
Ein wesentlicher Grund für den Ausfall einer Ofenrolle liegt in der Schädigung bzw. Zerstörung der Rollenisolierung, weil gerade dadurch die Schweißnähte den hohen Ofentemperaturen unmittelbar ausgesetzt sind.
Durch Kontakt zwischen Tragring und wassergekühlter Welle wird Wärme von der Tragringoberfläche abgeführt und dadurch die Oberflächentemperatur der Tragringe deutlich reduziert. Je mehr Wärme abgeführt wird, desto kühler wird die Tragringoberfläche. Je kühler die Tragringoberfläche, desto geringer ist die Neigung zu Aufwachsungen von Zunder.
Während der Herstellung bspw. von Dünnbrammen kommt heißer Stahl mit Sauerstoff der Atmosphäre in Kontakt. Dadurch wird die Stahloberfläche unter Entstehung von Zunder oxidiert. Eine derartige Zunderbildung erfolgt grundsätzlich überall dort, wo Sauerstoff im umgebenden Gasmedium zur Reaktion mit einer Stahloberfläche zur Verfügung steht.
Während des Transports einer Dünnbramme durch den Ofen fällt Zunder von der Brammenoberfläche ab und wird durch Zunderklappen im Unterteil des Rollenherdofens entfernt. Andererseits kann aber auch bei Kontakt zwischen Dünnbramme und Ofenrolle im Rollenherdofen Zunder auf der Tragringoberfläche haften bleiben und dort Aufwachsungen bilden, die sich in die Dünnbrammenunterseite eindrükken und je nach Tiefe auf dem daraus gewalzten Warmband als Oberflächenfehler erscheinen. Derartige Fehler führen dann zum Ausschuß und stellen somit ein gravierendes Qualitätsproblem für die Anlagenbetreiber dar.
Das Dokument DE 40 22 768 beschreibt Rollgangsrollen zum Fördern und Leiten eines Werkstückes durch einen Aufwärmofen, die Wellen umfassen, deren Enden in Lagern drehbar abgestützt sind. Diese bilden radartige Stützvorrichtungen aus, die in Längsrichtung der Welle im Abstand voneinander an deren äußeren Umfang befestigt sind, wobei die in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Oberflächen der radartigen Stützvorrichtungen als Abstützung für das Werkstück dienen, während dieses durch den Aufwärmofen geführt wird. Die radartigen Stützvorrichtungen bestehen aus einer Nabe, die über Rippen mit einem felgenartigen, durchgehenden Kranz in Verbindung steht. Die Rippen sind durch offene Räume voneinander getrennt, um ihre Querschnittsfläche zu verringern und damit den Wärmefluß von dem Kranz zu der Nabe zu erschweren. Die Nabe besteht aus mehreren winklig im Abstand voneinander angeordneten Kernen, die einen nasenartigen Abschnitt und einen Kopfabschnitt umfassen. Eine Schweißnaht verbindet ausschließlich die nasenartigen Abschnitte mit der Welle, so dass die Kopfabschnitte sich in bezug auf die Welle infolge unterschiedlicher Ausdehnung und beim Durchbiegen verschieben können. Mittel zum thermischen Isolieren der Welle sind im wesentlichen die Abschnitte zwischen benachbarten radartigen Stützvorrichtungen und den Wandungen des Ofens. Die Einrichtungen zum Drehen der Welle sind außerhalb des Ofens angeordnet.
Das Dokument EP 0 633 815 B1 beschreibt eine Ofenrolle zum Abstützen eines erhitzten Werkstücks, die eine drehbare Welle zur Aufnahme eines Kühlmittels aufweist, wobei eine Anzahl von axial mit Abstand angeordneten Tragringen auf dieser befestigt sind. Ein thermisch widerstandsfähiges Isoliermittel, das um die Welle herum angebracht ist, erstreckt sich axial zwischen den Tragringen, wobei das Isoliermittel eine Außenfläche aufweist, die sich radial über wenigstens einen beträchtlichen Teil des Radius eines Tragringpaares erstreckt. Das Isolierungsmittel ist in der Welle durch Verankerungsmittel befestigt, wobei hervorstehende Abschlußenden radial nach innen von der Außenfläche des Isolierungsmittels angeordnet sind. Der Abstandshalter ist aus einem Metall hergestellt, welches für das gießbare Isoliermittel einen Spannungsabfall bei der thermischen Ausdehnung der Verankerungsmittel und Auslenkung der Ofenrolle ermöglicht.
Das Dokument DE 38 07 240 C1 beschreibt einen Rollenherdofen zum Wärmen von Brammen, Blöcken, Knüppeln, Blechen und dergleichen Warmgut, dessen Ofenraum mit einem sich längs erstreckenden Rollgang ausgebildet ist. Der Ofen besitzt einen heißen Oberofenraum, und einen Unterofenraum, und dazwischen einen Herdboden mit Ausnehmungen. Der Rollgang ist im wesentlichen im Unterofenraum unterhalb des Herdbodens gelagert und ragt nur mit kleinen Abschnitten seiner Ofenrollen durch die Ausnehmungen des Herdbodens über dessen Niveau. Mindestens die in die Heißzone ragenden Rollenabschnitte mit ihren Laufflächen, auf welchen das Warmgut transportiert wird, bestehen aus besonders hitzebeständigem Material, welches, aus Segmenten zu einem Ring zusammengesetzt, die Ofenrollen auf der Umfangsfläche ummanteln. Reinigungsvorrichtungen befreien die Laufflächen der Ofenrollen von Zunder-Anbackungen.
Eine noch unveröffentlichte Patentanmeldung schlägt zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Tragringen und Welle, insbesondere um die Wärmeabfuhr aus den Tragringen an die Welle zu erhöhen und damit die Verfügbarkeit der Tragringe bei verringerter Aufwachsung von Zunder zu verlängern und zugleich eine sichere Drehmomentübertragung zu gewährleisten, sowie bei verringertem Arbeitsaufwand eine größere Flexibilität beim Aufbringen der Tragringe auf der Welle zu erreichen, vor, daß die Welle zumindest an den Aufnahmebereichen der Tragringe äußere Sitzflächen unter Ausbildung eines polygonartigen Querschnitts besitzt, und daß jeder Tragring mit dazu polygonartigen formschlüssigen inneren Paßflächen ausgebildet ist.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Mittel für eine weitergehende Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Tragringen und Welle anzugeben, um dadurch die Wärmeabfuhr aus den Tragringen an die Welle zu erhöhen und die Verfügbarkeit der Tragringe bei verringerter Aufwachsung von Zunder zu verlängern und zugleich eine zuverlässige, sichere Drehmomentübertragung zwischen Tragringen und Welle zu gewährleisten sowie bei verringertem Arbeitsaufwand beim Aufbringen der Tragringe auf die Welle eine größere Flexibilität bei deren Anordnung zu erreichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einer kühlbaren Ofenrolle der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art mit der Erfindung vorgesehen, daß zur Herstellung eines optimalen metallischen Kontaktes für einen möglichst ungehinderten Wärmeübergang zwischen Tragring und Welle die Kontaktflächen am Innendurchmesser der Aufnahmebohrung des Tragrings und/oder am Außendurchmesser der Welle in Form eines Polygonprofils mit Paßflächen konstanten Durchmessers als sogenanntes schwaches Gleichdick ausgebildet sind.
Mit großem Vorteil bewirkt bei dieser Ausbildung des Übergangsbereichs zwischen Tragring und Welle die geringe Abweichung des Gleichdicks vom Idealrund, der Kreisform, ein selbsttätiges Festziehen des Tragringsitzes auf der Welle bei einer Drehmomentübertragung. Dabei wird außerdem die Kontaktfläche sowohl des Tragringes, als auch der Welle plastisch und elastisch verformt, was eine wesentliche Vergrößerung der Kontaktflächen zur Folge hat, und wodurch als weiterer Vorteil eine erheblich verbesserte Wärmeleitung bzw. ein erheblich verbesserter Wärmeübergang zwischen Tragring und Welle resultiert.
Dabei wird auch der durch Wärmedehnung größer werdende Innendurchmesser des Tragringes durch die relative Verdrehung gegenüber der Welle kompensiert. Insgesamt wird bei der erfindungsgemäßen Bauart infolge der vergrößerten Kontaktfläche von Tragring und Welle und innigerem metallischem Kontakt die Oberflächentemperatur der Ofenrolle herabgesetzt und deren Verfügbarkeit erhöht, sowie die Gefahr der Pick-up-Bildung an deren Oberfläche verringert.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Abstände zwischen den Tragringen auf der Welle frei wählbar sind. Damit ist der Aufbau der Ofenrolle äußerst flexibel und kann den jeweiligen Beanspruchungen optimal angepaßt werden.
Zusätzlich vereinfacht sich die Konstruktion, weil zur Drehmomentübertragung Welle/Tragring keine zusätzlichen Teile erforderlich sind.
Mit dem Einsatz von dünnen Beilagen, welche die Wärmeleitung im Kontaktbereich Welle/Tragring zusätzlich erhöhen, kann darüber hinaus der Wärmeübergang weiter verbessert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung einiger in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Figur 1
einen Tragring in Ansicht mit geschnittener Welle und Paßflächen eines schwachen Gleichdicks, im montierten Ausgangszustand
Figur 2
den Tragring gemäß Fig. 1 im Betriebszustand nach Erwärmung;
Figur 3
Tragring und Welle in Ansicht und z.T. geschnitten, mit Paßsitz als Gleichdick mit ca. 1,7 mm Abweichung von der Kreisform, im Wärmeschaubild.
Fig. 1 zeigt den Tragring 7 mit geschnittener Welle 3 im montierten Ausgangszustand mit Paßsitz 6 mit einer geringfügigen Abweichung eines Polygonprofils von der Kreisform von einigen Millimetern. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes schwaches "Gleichdick".
Die Welle 3 weist in ihrem röhrenförmigen Hohlraum einen zentralen Kühlmittelkanal 4, und einen peripheren Kühlmittel-Ringkanal 5 auf.
Fig. 2 zeigt den Tragring 7 mit der geschnittenen Welle 3 im Betriebszustand unter Last durch Torsionsbeanspruchung, sowie im erwärmten Zustand.
Die bevorzugte Ausgestaltung des Gleichdicks sieht dabei vor, dass die Abweichung der Paßflächen 6, 6' vom Idealrund, der Kreisform, einer Selbsthemmung bei einer Drehmomentübertragung zwischen Tragring 7 und Welle 3 entspricht. Diese Abweichung der Paßflächen 6, 6' vom Idealrund kann - je nach Ausführung und Beanspruchung in mechanischer und/oder thermischer Art - ca. 1 bis 5 mm betragen.
Der Tragring 7 ist über Gleichdick-Passungstoleranzen 6, 6' rein mechanisch auf die Welle 3 aufgeschoben und durch relative Verdrehung mit der Welle 3 verklemmt, wobei die Befestigung des Tragringes 7 auf der Welle 3 nach dem Prinzip der Oberflächenvergrößerung durch Deformation der Kontaktflächen 6, 6' erfolgt.
Zumindest soll die Abweichung der Paßflächen 6, 6' vom Idealrund geringfügig größer sein als die Wärmedehnung des Innendurchmessers der Aufnahmebohrung 1 des Tragringes 7 beim Betrieb des Ofens. Diese Aufnahmebohrung 1 bildet dabei die innere Kontaktfläche 6 mit der Gegenfläche 6' der Welle 3.
Weiter sieht die Erfindung vor, dass der metallische Kontakt über das Gleichdick entweder über die gesamte Breite der Ofenrolle oder über deren Teilbereiche hergestellt ist. Der Tragring 7 kann ein- oder mehrstückig sein, bzw. aus Einzelringen hergestellt sein.
Bei der Herstellung der Ofenrolle können zwischen Tragring 7 und Welle 3, insbesondere bei dessen mehrteiliger Ausbildung, dünne Beilagen, bspw. aus Silberfolie oder Folie eines widerstandsfähigen und hochwärmeleitfähigen Metalls wie z.B. CuNiBe, eingelegt sind.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, wonach das als Polygonprofil mit konstantem Durchmesser ausgebildete Gleichdick so schwache Passungstoleranzen zwischen den Kontaktflächen am Innendurchmesser des Tragringes 7 und dem Außendurchmesser der Welle 3 aufweist, dass eine Verdrehung von Tragring 7 und Welle 3 infolge der Übertragung eines Drehmomentes zu einer vergleichsweise großen elastisch-plastischen Deformation führt.
An den Deformationsbereichen 6, 6' herrschen optimale metallische Kontakte mit idealen Wärmeleitungsbedingungen, und ermöglichen einen ungehinderten Wärmefluß aus den Tragringen 7 in die Welle 3, wie dies aus dem Wärmeschaubild der Figur 3 erkennbar ist.

Claims (8)

  1. Wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von Transportgut, bspw. Stranggußmaterial einer Stranggießanlage, durch einen Rollenherd-Aufwärmofen, umfassend eine in Rotation antreibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle (3), insbesondere mit innenliegenden Kühlmittelkanälen (4, 5), und mit auf der Welle (3) mittels einer Aufnahmebohrung (1) angeordneten, eine Förderebene bildenden Tragringen (7),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen am Innendurchmesser der Aufnahmebohrung (1) des Tragringes (7) und/oder am Außendurchmesser der Welle (3) in Form eines Polygonprofils mit Paßflächen (6, 6') annähernd konstanten Durchmessers als sogenanntes schwaches Gleichdick ausgebildet sind.
  2. Ofenrolle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Paßflächen (6, 6') vom Idealrund, der Kreisform, einer Selbsthemmung bei der Drehmomentübertragung zwischen Tragring (7) und Welle (3) entspricht.
  3. Ofenrolle nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Paßflächen (6, 6') vom Idealrund ca. 4 bis 5% beträgt.
  4. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Paßflächen (6, 6') vom Idealrund wenigstens der Größe der Wärmedehnung des Innendurchmessers der Aufnahmebohrung (1) des Tragringes (7) beim Betrieb des Ofens entspricht.
  5. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kontakt über das Gleichdick entweder über die gesamte Breite der Ofenrolle, oder über deren Teilbereiche hergestellt ist.
  6. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (7) ein- oder mehrstückig, bzw. aus Einzelringen hergestellt ist.
  7. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Tragring (7) und Welle (3), insbesondere bei dessen mehrteiliger Ausbildung, dünne Beilagen, bspw. aus Silberfolie oder Folie eines widerstandsfähigen und hochwärmeleitfähigen Metalls wie z.B. CuNiBe, eingelegt sind.
  8. Ofenrolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das als Polygonprofil mit konstantem Durchmesser ausgebildete Gleichdick so schwache Passungstoleranzen zwischen den Kontaktflächen am Innendurchmesser der Aufnahmebohrung (1) des Tragringes (7) und dem Außendurchmesser der Welle (3) aufweist, dass eine Verdrehung von Tragring (7) und Welle (3) infolge der Übertragung eines Drehmomentes zu einer vergleichsweise erheblichen elastisch-plastischen Deformation führt.
EP01119488A 2000-09-13 2001-08-14 Wasserkühlbare Ofenrolle Expired - Lifetime EP1189004B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10045251A DE10045251A1 (de) 2000-09-13 2000-09-13 Wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von bspw. Stranggußmaterial-Werkstücken durch einen Rollenherdofen
DE10045251 2000-09-13

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Publication Number Publication Date
EP1189004A1 true EP1189004A1 (de) 2002-03-20
EP1189004B1 EP1189004B1 (de) 2006-12-13

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ID=7656043

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01119488A Expired - Lifetime EP1189004B1 (de) 2000-09-13 2001-08-14 Wasserkühlbare Ofenrolle

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US (1) US6547557B2 (de)
EP (1) EP1189004B1 (de)
JP (1) JP5170924B2 (de)
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