EP1189004B1 - Wasserkühlbare Ofenrolle - Google Patents

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EP1189004B1
EP1189004B1 EP01119488A EP01119488A EP1189004B1 EP 1189004 B1 EP1189004 B1 EP 1189004B1 EP 01119488 A EP01119488 A EP 01119488A EP 01119488 A EP01119488 A EP 01119488A EP 1189004 B1 EP1189004 B1 EP 1189004B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
furnace
furnace roller
roller according
carrier ring
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01119488A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1189004A1 (de
Inventor
Jürgen Dr. Lemke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP1189004A1 publication Critical patent/EP1189004A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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-coolable oven roll for conveying cargo, eg. Continuous casting of a continuous casting, by a roller hearth warming furnace, comprising a rotatable, outside the furnace mounted shaft, in particular with internal coolant channels, and arranged on the shaft by means of a receiving bore , a conveying plane forming carrier rings for the cargo.
  • cargo eg. Continuous casting of a continuous casting
  • roller hearth warming furnace comprising a rotatable, outside the furnace mounted shaft, in particular with internal coolant channels, and arranged on the shaft by means of a receiving bore , a conveying plane forming carrier rings for the cargo.
  • roller hearth furnaces of continuous casting plants for example, thin slabs are preheated to rolling temperature.
  • the promotion of the rolling stock or slabs by roller hearth furnaces is done by furnace rollers in different versions.
  • the roller hearth furnace is usually in line between the casting machine and rolling train and is characterized by its function as a heating, compensation and buffer zone. Due to the types of loading of furnace rolls during furnace operation, the existing in the prior art types of furnaces have different lengths of life.
  • the spatial dimensions of such a furnace and its heat-applying devices, for example, burners, are designed such that the furnace outlet Thin slabs have the required rolling temperature.
  • the oven length allows the inclusion of several thin slabs, which are separated after casting - with different casting speeds - from the cast strand.
  • the transport of such thin slabs takes place within the furnace via driven furnace rollers. These are arranged in a certain kiln height on a level, the transport height, at predetermined intervals from each other.
  • the dimensions of the rollers are - relatively speaking - characterized in that the diameter of the support rings and the shafts is small compared to the length of the rollers.
  • the transport rollers in the roller hearth furnace can be equipped with water cooling or even be arranged without a cooling device as so-called dry rollers.
  • the usual construction of a water-cooled roller comprises a plurality of support rings at an axial distance on the water-cooled shaft.
  • the latter is insulated between the support rings with refractory material, this insulating layer is almost as thick as the outer diameter of the support rings.
  • the shaft is stored outside the furnace and provided there with connections for internal shaft cooling.
  • This internal cooling is achieved by a tube with a circular cross section, which is arranged concentrically in the shaft. Through this cooling water flows, the tube passes through to the opposite side of the furnace and flows on the other side into the annular gap between the tube and shaft, flows through it and finally leaves the shaft on the inflow side.
  • internals can be widely used Are located, which serve to fix the tube in the radial position and to increase the flow velocity of the water in the annular gap.
  • the support rings applied to the roller axle are usually made of cast material and are made of high temperature nickel or cobalt base alloys.
  • the shaft is preferably made of heat-resistant steels.
  • the water-cooled rolls are used primarily but not exclusively in the heating zone of a roller hearth furnace. They are equipped in the transport direction alternately with a different number of support rings. Usually, the waves are equipped with four or five support rings, usually alternately.
  • the support rings are arranged in the transport direction of a role with four support rings to the role with five support rings on different lines. For the role with four support rings is that in each case two support rings are located on a shaft half, whereas on the role with five support rings one in the middle of the roll, the others are arranged offset relative to those on the role with four support rings outwards.
  • the support rings on the shaft are usually secured by welds against axial displacement.
  • the torque can be achieved via known shaft-hub connections, such as e.g. Passing feathers or be transmitted via welds.
  • a major reason for the failure of a furnace roll is the damage or destruction of the roll insulation, because just because the welds are directly exposed to the high furnace temperatures.
  • the document DE 40 22 768 describes roller table rollers for conveying and guiding a workpiece by a heating oven comprising shafts whose ends are rotatably supported in bearings. These form wheel-like support devices in the longitudinal direction of the shaft at a distance from each other on the outer periphery are fixed, wherein the radially outermost surfaces of the wheel-like support devices serve as a support for the workpiece, while this is passed through the heating oven.
  • the wheel-like support devices consist of a hub, which communicates via ribs with a rim-like, continuous wreath. The ribs are separated by open spaces to reduce their cross-sectional area and thereby impede heat flow from the rim to the hub.
  • the hub consists of a plurality of angularly spaced cores comprising a nose-like portion and a head portion.
  • a weld only connects the nose-like portions to the shaft so that the head portions may shift with respect to the shaft due to differential expansion and flexing.
  • Means for thermally insulating the shaft are essentially the portions between adjacent wheel-like support devices and the walls of the furnace. The means for rotating the shaft are located outside the furnace.
  • the post-published European patent application EP 1 134 531 A1 discloses a disk roll for roller hearth furnaces for heating Wärmgut.
  • a rotatable, internally cooled support tube On a rotatable, internally cooled support tube a plurality of axially spaced from each other on the support tube arranged support rings is arranged. These sit on two lateral support elements and are detachably connected thereto.
  • the support elements in the circumferential direction on rounded ridges which are distributed at a distance from each other on the circumference of the support elements and engage in correspondingly shaped recesses in the support rings.
  • the document EP 0 633 815 B1 describes a furnace roll for supporting a heated workpiece having a rotatable shaft for receiving a coolant, a number of axially spaced support rings being mounted thereon.
  • a thermally resistant insulating agent that surrounds the Axially mounted shaft extends axially between the support rings, wherein the insulating means has an outer surface which extends radially over at least a considerable part of the radius of a pair of support rings.
  • the insulating means is secured in the shaft by anchoring means with protruding terminal ends disposed radially inwardly of the outer surface of the insulating means.
  • the spacer is made of a metal which allows for the pourable insulating a voltage drop in the thermal expansion of the anchoring means and deflection of the furnace roller.
  • the document DE 38 07 240 C1 describes a roller hearth furnace for heating slabs, blocks, billets, sheets and the like warm goods
  • the furnace chamber is formed with a longitudinally extending roller table.
  • the oven has a hot upper oven room, and a sub-furnace room, and in between a hearth with recesses.
  • the roller table is stored substantially in the lower furnace space below the hearth and protrudes only with small sections of its furnace rollers through the recesses of the hearth floor above its level. At least the projecting into the hot zone roller sections with their treads on which the warm goods is transported, made of particularly heat-resistant material which, composed of segments into a ring, the furnace rollers encase on the peripheral surface.
  • Cleaning devices free the running surfaces of the furnace rollers from scale caking.
  • the present invention seeks to provide means for further improvement of the heat transfer between support rings and shaft, thereby increasing the heat dissipation from the support rings to the shaft and to extend the availability of the support rings with reduced growth of scale and at the same time to ensure a reliable, secure torque transmission between support rings and shaft and to achieve greater flexibility in their arrangement with reduced effort when applying the support rings on the shaft.
  • a coolable furnace roller specified in the preamble of claim 1 with the invention that for the production of an optimal metallic contact for a possible unhindered heat transfer between the support ring and shaft, the contact surfaces on the inner diameter of the receiving bore of the support ring and / or on Outer diameter of the shaft in the form of a polygonal profile with mating surfaces of approximately constant diameter are designed as so-called weak equal thickness.
  • the small deviation of the direct dodge from the ideal round, the circular shape causes an automatic tightening of the support ring seat on the shaft during torque transmission.
  • the contact surface of both the support ring, and the shaft is plastically and elastically deformed, which has a significant increase in the contact surfaces result, and as a further advantage results in a significantly improved heat conduction or a significantly improved heat transfer between the support ring and shaft.
  • the inner diameter of the support ring which becomes larger as a result of thermal expansion, is also compensated by the relative rotation with respect to the shaft.
  • the surface temperature of the furnace roll is reduced in the design according to the invention due to the increased contact surface of the support ring and shaft and more intimate metallic contact and increases their availability, and reduces the risk of pick-up formation on the surface.
  • the structure of the furnace roller is extremely flexible and can be optimally adapted to the respective stresses.
  • the heat transfer can be further improved.
  • Fig. 1 shows the support ring 7 with cut shaft 3 in the assembled starting state with snug fit 6 with a slight deviation of a polygonal profile of the circular shape of a few millimeters. It is a so-called weak "equal thickness”.
  • the shaft 3 has in its tubular cavity a central coolant channel 4, and a peripheral coolant ring channel 5.
  • Fig. 2 shows the support ring 7 with the cut shaft 3 in the operating state under load by torsional stress, as well as in the heated state.
  • the preferred embodiment of the same thickness provides that the deviation of the mating surfaces 6, 6 'from the ideal round, the circular shape, a self-locking in a torque transmission between the support ring 7 and shaft 3 corresponds.
  • This deviation of the mating surfaces 6, 6 'from the ideal round can - depending on the design and stress in mechanical and / or thermal nature - be about 1 to 5 mm.
  • the support ring 7 is about Gleichdick-fitting tolerances 6, 6 'purely mechanically pushed onto the shaft 3 and jammed by relative rotation with the shaft 3, wherein the attachment of the support ring 7 on the shaft 3 according to the principle of surface enlargement by deformation of the contact surfaces 6, 6 'takes place.
  • At least the deviation of the mating surfaces 6, 6 'from Idealrund should be slightly larger 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 bore 1 forms the inner contact surface 6 with the mating surface 6 'of the shaft third
  • the support ring 7 may be one or more pieces, or be made of individual rings.
  • Fig. 3 shows an embodiment of the invention, according to which formed as a polygon profile with constant diameter equal thickness so weak fitting tolerances between the contact surfaces on the inner diameter of the support ring 7 and the outer diameter of the shaft 3, that a rotation of support ring 7 and shaft 3 due to the transfer of a Torque leads to a comparatively large elastic-plastic deformation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Rollers For Roller Conveyors For Transfer (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von Transportgut, bspw. von Stranggußmaterial einer Stranggießanlage, durch einen Rollenherd-Aufwärmofen, umfassend eine in Rotation antreibbare, außerhalb des Ofens gelagerte Welle, insbesondere mit 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 weitestern 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.
  • Die nachveröffenttichte Europäische Patentanmeldung EP 1 134 531 A1 offenbart eine Scheibenrolle für Rollenherdöfen zum Erwärmen von Wärmgut. Auf einem drehbaren, intern gekühlten Tragrohr ist eine Mehrzahl von in axialem Abstand zueinander auf dem Tragrohr angeordneten Tragringen angeordnet. Diese sitzen auf zwei seitlichen Tragelementen auf und sind mit diesen lösbar verbunden. Zur Verbesserung der Haltbarkeit und zur Vereinfachung der Demontage des Tragringes weisen die Tragelemente in Umfangsrichtung abgerundete Erhöhungen auf, die mit Abstand zueinander auf dem Umfang der Tragelemente verteilt angeordnet sind und die in entsprechend geformte Vertiefungen in den Tragringen eingreifen.
  • 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.
  • 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 annähernd 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 Ausführungsbeispiete. 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 sein.
  • 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 Wäre mefluß 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
DE10045251 2000-09-13
DE10045251A DE10045251A1 (de) 2000-09-13 2000-09-13 Wasserkühlbare Ofenrolle zum Fördern von bspw. Stranggußmaterial-Werkstücken durch einen Rollenherdofen

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