ES2309958T3 - Rodillo refrigerado para la manipulacion de productos siderurgicos. - Google Patents
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Abstract
Rodillo (R), utilizado particularmente en los hornos continuos de recalentamiento de productos largos, para la manipulación y el transporte de productos siderúrgicos, en particular de desbastes planos, que comprende un árbol central refrigerado (1) sobre el cual van montados una pluralidad de discos (2), que sirven de soporte a los productos (3) a transportar, dispuestos perpendicularmente al eje geométrico longitudinal del rodillo (R), distanciados según el eje del rodillo y separados por un manguito aislante (4), caracterizado porque el manguito aislante (4) se mantiene en cada extremo longitudinal mediante al menos una pieza fría (5) solidaria del árbol (1) y refrigerada por el árbol, con una holgura axial (Ja) entre el manguito (4) y la pieza fría (5) y con una holgura radial (Jr) entre el manguito aislante (4) y el árbol (1) de forma que un flexionamiento eventual del árbol (1) pueda producirse en funcionamiento sin provocar tensión mecánica sustancial sobre el manguito aislante (4), y para que las transferencias térmicas del manguito aislante (4) hacia el árbol (1), y de los discos (2) hacia el manguito (4) se limiten.
Description
Rodillo refrigerado para la manipulación de
productos siderúrgicos.
La presente invención se refiere a un rodillo,
utilizado particularmente en los hornos continuos de recalentamiento
de productos largos, para la manipulación y el transporte de
productos siderúrgicos y en particular de desbastes planos.
Se sabe que la concepción y la realización de
este tipo de rodillos deben ser realizados de forma que sean
apropiados con:
- -
- la naturaleza y las características de los productos que se desplazan en el horno, particularmente peso, dimensiones, forma, y
- -
- las condiciones de ambiente térmico que reinan en el horno, dependientes de la temperatura a la cual el producto debe ser calentado,
- -
- la naturaleza de la atmósfera en el interior del horno, oxidante o reductora,
- -
- el margen de velocidades en el cual el producto debe desplazarse en el horno.
Por otro lado, estos rodillos de manipulación y
de transporte deben ser concebidos y realizados de forma que
aseguren una buena conducción de los productos a todo lo largo del
horno limitando el marcado térmico de los productos.
Además, el tiempo de vida de los rodillos
durante el cual mantienen su nivel de rendimiento inicial debe ser
lo suficientemente importante en comparación con otros equipos
mecánicos que constituyen el horno.
El documento EP 0 345 147 describe rodillos
constituidos por un árbol central refrigerado que comprende una
pluralidad de discos perpendiculares al eje geométrico de dicho
árbol, estando cada uno de estos discos provisto de una cinta de
rodadura en contacto con el producto que se desplaza en el horno,
estando los discos separados por un manguito aislante.
Esta técnica como el conjunto de las utilizadas
hoy en día no satisface completamente, particularmente debido a un
tiempo de vida demasiado limitado del rodillo, unido al deterioro de
los manguitos aislantes provocado por las tensiones mecánicas
ejercidas por los movimientos de flexión del árbol central durante
el paso de los productos.
Las tensiones térmicas contribuyen igualmente a
deteriorar los manguitos aislantes. La invención tiene por objeto,
sobre todo, proponer una solución técnica que permita
sustancialmente reducir las tensiones mecánicas, y de preferencia
también las tensiones térmicas, sobre los manguitos aislantes.
Según la invención un rodillo, utilizado
particularmente en los hornos continuos de recalentamiento de
productos largos, para la manipulación y el transporte de
productos siderúrgicos y en particular de desbastes planos, que
comprende un árbol central refrigerado en particular por un líquido,
sobre el cual se encuentran montados una pluralidad de discos, que
sirven de soporte a los productos a transportar dispuestos
perpendicularmente al eje geométrico longitudinal del rodillo,
distanciados según el eje del rodillo y separados por un manguito
aislante, se caracteriza porque el manguito aislante se mantiene en
cada extremo longitudinal por al menos una pieza fría solidaria del
árbol y refrigerada por el árbol, con un holgura axial entre el
manguito y la pieza fría, y una holgura radial entre el manguito y
el árbol de forma que pueda producirse una flexión eventual del
árbol en funcionamiento sin provocar tensión mecánica sensible sobre
el manguito aislante y porque las transferencias térmicas del
manguito hacia el árbol, y de los discos hacia el manguito son
limitadas.
Según una primera posibilidad, el manguito está
soportado radialmente en cada extremo axial por la pieza fría.
Según otra posibilidad, el manguito está
soportado radialmente por el árbol. La pieza fría puede ser distinta
del disco próximo. Las zonas de contacto entre el manguito aislante
y las piezas frías están limitadas a las zonas de extremo axiales
del manguito de forma que estas zonas de contacto se reduzcan y la
holgura entre el manguito aislante y las piezas frías permitan
limitar la transferencia de calor del manguito hacia las piezas
frías. La pieza fría puede estar constituida por un anillo provisto
de resalte o por al menos dos tacos bloqueados en rotación y en
translación sobre el árbol central. El bloqueo del anillo o del
taco puede ser realizado por soldadura en el árbol. La pieza fría
puede constituir además una pieza de tope en translación y en
rotación de un disco, el cual puede estar montado con una holgura
radial sobre el árbol, libre en rotación y en translación.
Un espacio radial intermedio puede estar
previsto entre el árbol y la superficie cilíndrica interior del
manguito aislante; la superficie cilíndrica exterior del manguito
aislante puede ser libre.
La superficie cilíndrica interior del manguito
aislante puede estar constituida por un faldón cilíndrico metálico
alrededor del cual está moldeado un material aislante, en particular
hormigón refractario. El manguito puede, en variante, estar
constituido por una sucesión de pantallas metálicas cilíndricas
separadas por láminas de aire.
Las generatrices rectilíneas del faldón
cilíndrico pueden extenderse axialmente por encima de las piezas
frías, las cuales soportan radialmente el faldón y el manguito,
presentando el faldón un diámetro interior superior al diámetro
exterior del árbol en un valor que determina la dimensión radial del
espacio intermedio; en el interior del faldón, hacia cada uno de
sus extremos axiales y por el lado de la pieza fría opuesto al disco
próximo, está prevista una corona, en saliente radial hacia el
interior, en un plano ortogonal al eje geométrico del árbol; la
holgura axial y la holgura radial están previstas, por un lado,
entre la pieza fría y la superficie próxima de la corona y, por
otro lado, entre el árbol y el diámetro de la abertura de la corona
que rodea el árbol.
Según una variante, la holgura radial está
prevista entre el diámetro interior del faldón y el diámetro
exterior del árbol y los extremos axiales del faldón presentan una
descolgadura radial hacia el exterior seguido de un retorno
cilíndrico axial, el faldón está soportado radialmente por el árbol,
y la holgura axial está prevista entre las superficies enfrentadas
de la pieza fría de la descolgadura.
El manguito aislante puede ser montado en
rotación libre sobre el árbol. Otras características y ventajas de
la invención aparecerán en la descripción que sigue con referencia a
los dibujos adjuntos pero que no tienen ningún carácter
limitativo.
En estos dibujos:
La figura 1 es una sección longitudinal, según
la línea I-I de la figura 2, de un rodillo según un
primer modo de realización de la invención.
La figura 2 es una sección del rodillo según la
línea II-II de la figura 1.
Las figura 3 es un detalle de las partes del
rodillo de la figura 1, a mayor escala.
La figura 4 es una vista en perspectiva
fragmentada de elementos del rodillo de la figura 1.
La figura 5 es una vista en perspectiva
fragmentada de otro modo de realización de los elementos de la
figura 4.
La figura 6 es una sección longitudinal, según
la línea VI-VI de la figura 7, de un rodillo según
un segundo modo de realización de la invención.
La figura 7 es una sección del rodillo según la
línea VII-VII de la figura 6.
La figura 8 es una sección longitudinal, según
la línea VIII-VIII de la figura 9, de un rodillo
según un tercer modo de realización de la invención.
La figura 9 es una sección del rodillo según la
línea IX-IX de la figura 8, y
La figura 10 es un detalle de las partes del
rodillo de la figura 8, a mayor escala.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, se
puede apreciar que un rodillo R según la invención comprende un
árbol central hueco 1 de eje geométrico sustancialmente horizontal,
sobre el cual van montados unos discos 2, que sirven de soporte a
productos siderúrgicos 3 a transportar, por ejemplo desbastes planos
a temperatura relativamente elevada, particularmente del orden de
los 1000ºC o más que pasan por un horno de recalentamiento no
representado. El árbol hueco 1 comprende, en el interior, un tubo
coaxial 1a que define, entre su superficie externa y la superficie
interna del árbol 1, un espacio anular 1b. El árbol 1 es refrigerado
por una circulación de agua, por ejemplo que llega al espacio
anular 1b y vuelve por el tubo 1a.
Los discos 2 están dispuestos perpendicularmente
al eje longitudinal del rodillo R, distanciados según este eje. Dos
discos 2 sucesivos están separados por un manguito aislante 4
cilíndrico. La periferia de cada disco 2 constituye una cinta de
rodadura 2a en contacto con el producto 3. Esta cinta de rodadura 2a
se extiende a uno y otro lado del plano central del disco 2. El
disco 2 comprende, a nivel del árbol 1, un collarín de guiado 2b
cuya extensión axial es optimizada para permitir un guiado eficaz
del disco 2 sobre el árbol 1. El diámetro interior del collarín 2b
es ligeramente superior al diámetro exterior del árbol 1, en un
valor que permite un montaje libre en rotación y en translación de
los discos 2 sobre el árbol 1. Los discos 2 no son por consiguiente
directamente solidarios del árbol 1. Una superficie de separación de
aire existe entre el collarín 2b y el árbol 1 sobre la mayor parte
de la circunferencia, y frena la transmisión de calor del disco 2
al árbol 1.
El manguito aislante 4 constituye un volumen
completamente de revolución alrededor del eje del rodillo,
permitiendo la realización de una pieza sencilla y robusta,
ventajosamente de hormigón refractario.
El manguito aislante 4 es mantenido en cada
extremo longitudinal por al menos una pieza fría 5 con una holgura
axial Ja (Fig. 3) entre el manguito 4 y la pieza fría 5 y una
holgura radial Jr (Fig. 3) entre el manguito 4 y el árbol 1. Las
holguras Ja y Jr permiten un flexionamiento eventual del árbol 1, en
funcionamiento, sin provocar tensión mecánica sustancial sobre el
manguito 4. Los valores de las holguras Ja y Jr se determinan según
las condiciones de funcionamiento y las dimensiones de los rodillos.
A título indicativo, no limitativo, las holguras Ja y Jr son en
general superiores a dos milímetros.
Según los modos de realización de las figuras 1
a 3, y figuras 6, 7, el manguito 4 está soportado radialmente por
la pieza fría 5. Una holgura radial Er existe entre el manguito 4 y
la pieza 5. La holgura Er es de preferencia inferior a la mitad de
la holgura radial Jr entre el manguito 4 y el árbol 1.
Como se representa en los dibujos, el manguito 4
puede estar formado por un ensamblado de varias piezas solidarias.
Las holguras hay que considerarlas entre la pieza fría 5, el árbol
1, y la superficie más próxima de la pieza solidaria del manguito
4.
La pieza fría 5 puede ser distinta del disco 2
próximo de manera que se forme una solución de continuidad entre
ellos y cree una barrera térmica. La pieza 5, refrigerada por
conducción por el árbol 1 y separada del disco 2, se encuentra en
funcionamiento a una temperatura que es sustancialmente inferior a
la del disco 2 próximo.
Los extremos longitudinales del manguito 4 están
distanciados axialmente del disco 2 próximo en una distancia k, al
menos superior al doble de Ja, de forma que el manguito aislante 4
no esté en contacto con los discos calientes 2. Las tensiones
térmicas y mecánicas sobre el manguito 4 se encuentran con ello
reducidas.
Con el mismo fin de limitar los intercambios
térmicos, la realización de zonas de contacto reducidas en los
extremos axiales del manguito, particularmente introduciendo
holguras radiales y axiales, entre el manguito aislante 4 y las
piezas frías 5 permite limitar la transferencia de calor del
manguito aislante 4 hacia las piezas frías 5.
Cada pieza fría 5 puede estar constituida por un
anillo provisto de resalte 6 (Fig 4.) o por al menos dos tacos 7
(Fig. 5) bloqueados en rotación y en translación sobre el árbol
central 1. El bloqueo puede ser realizado por soldadura al árbol 1
del anillo 6 o del taco 7, realizados en un acero que permita esta
soldadura. La soldadura asegura igualmente el refrigeramiento de
las piezas 5 por conducción.
Ventajosamente, las piezas frías 5 sirven además
para detener en translación y en rotación el disco 2 sobre el árbol
1. Para ello, las piezas frías 5 comprenden unos resaltes 5a en
saliente axial adecuados para acoplarse en unas escotaduras 2c
correspondientes previstas en los collarines 2b de los discos 2. Dos
escotaduras 2c diametralmente opuestas se muestran en la figura 4 y
5. Es posible prever más, en particular tres espaciadas
angularmente 120ºC.
Los discos 2 al montarse con una holgura radial
sobre el árbol, esta holgura permite una libre dilatación de los
discos 2 con relación al árbol central 1, suprimiendo así las
tensiones termomecánicas entre estas piezas.
Un espacio intermedio 8 puede estar previsto
entre el árbol 1 y el manguito aislante 4.
El manguito aislante 4 puede comprender un
faldón cilíndrico metálico interior 9 rodeado, y solidario, de una
cubierta moldeada de hormigón refractario 4a (Fig. 1 a 3) cuya
superficie exterior es libre, o está formada por una sucesión de
muescas metálicas 4b (Fig. 6 y 7) separadas por láminas de aire. Las
pantallas metálicas 4b se oponen a las transferencias térmicas
radiativas entre la atmósfera del horno y el árbol refrigerado 1
del rodillo R.
Según las realizaciones de las figuras 1 a 3, y
figuras 6 y 7, las generatrices rectilíneas del faldón cilíndrico 9
se extienden axialmente (ver figura 3) por encima de las piezas
frías 5, las cuales soportan radialmente el faldón 9 y el manguito
4. El faldón 9 tiene un diámetro interno superior al diámetro
externo del árbol 1 en un valor h que determina la dimensión radial
del espacio 8. En el interior del faldón 9, hacia cada uno de sus
extremos axiales y por el lado del medio de tope 5 opuesto al disco
2 próximo, está prevista una corona 10, en saliente radial hacia el
interior, en un plano ortogonal al eje geométrico. Las holguras Ja y
Jr, mencionadas anteriormente, están previstas por una parte entre
la pieza fría 5 y la superficie próxima de la corona 10 y, por otra
parte, entre el árbol 1 y el diámetro de la abertura de la corona 10
que rodea el árbol 1. Las figuras 8 a 10 ilustran otro modo de
realización de un rodillo R según la invención donde el espacio
intermedio 8 de la figura 3 se suprime. El manguito aislante 4
comprende también un faldón cilíndrico metálico 9c interior
rodeado, y solidario, de una envoltura aislante 4c, por ejemplo de
hormigón refractario. La holgura radial Jr está prevista entre el
diámetro interior del faldón 9c y el diámetro exterior del árbol 1,
el cual soporta radialmente el faldón 9c y el manguito 4. Los
extremos axiales del faldón 9c presentan una descolgadura radial
10c hacia el exterior seguida de un retorno cilíndrico axial 10d que
sobremonta la pieza fría 5. La holgura axial Ja está prevista entre
las superficies enfrentadas de la pieza fría 5 y de la descolgadura
10c. Entre la pieza 5 y el manguito 4/faldón 9c existe una holgura
Nr igual a dos veces al menos la holgura Jr entre el árbol 1 y el
manguito.
El manguito aislante 4 puede ser montado libre
en rotación sobre el árbol 1, sin ser arrastrado por el anillo 6 o
los tacos 7.
El funcionamiento del rodillo R resulta de las
explicaciones que anteceden. Al paso de un desbaste plano 3, el
árbol 1 puede experimentar el flexionado que producirá una
disminución de las holguras Ja y/o Jr sin suprimirlas sin embargo,
de forma que los manguitos 4 queden protegidos de las tensiones
mecánicas y térmicas.
Claims (15)
1. Rodillo (R), utilizado particularmente en los
hornos continuos de recalentamiento de productos largos, para la
manipulación y el transporte de productos siderúrgicos, en
particular de desbastes planos, que comprende un árbol central
refrigerado (1) sobre el cual van montados una pluralidad de discos
(2), que sirven de soporte a los productos (3) a transportar,
dispuestos perpendicularmente al eje geométrico longitudinal del
rodillo (R), distanciados según el eje del rodillo y separados por
un manguito aislante (4), caracterizado porque el manguito
aislante (4) se mantiene en cada extremo longitudinal mediante al
menos una pieza fría (5) solidaria del árbol (1) y refrigerada por
el árbol, con una holgura axial (Ja) entre el manguito (4) y la
pieza fría (5) y con una holgura radial (Jr) entre el manguito
aislante (4) y el árbol (1) de forma que un flexionamiento eventual
del árbol (1) pueda producirse en funcionamiento sin provocar
tensión mecánica sustancial sobre el manguito aislante (4), y para
que las transferencias térmicas del manguito aislante (4) hacia el
árbol (1), y de los discos (2) hacia el manguito (4) se
limiten.
2. Rodillo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el manguito aislante (4) está soportado
radialmente en cada extremo axial por una pieza fría (5).
3. Rodillo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el manguito aislante (4) está soportado
radialmente por el árbol (1).
4. Rodillo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la pieza fría (5) es
distinta del disco próximo (2).
5. Rodillo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la pieza fría (5) está
constituida por un anillo provisto de resalte (6) bloqueado en
rotación y en translación sobre el árbol central (1).
6. Rodillo según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque la pieza fría (5) está constituida
por al menos dos tacos (7) bloqueados en rotación y en translación
sobre el árbol central (1).
7. Rodillo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pieza
fría (5), soldada al árbol (1) refrigerado, constituye además una
pieza de tope en translación y en rotación de un disco (2).
8. Rodillo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el disco (2) está montado con una
holgura radial sobre el árbol (1), libre en rotación y en
translación.
9. Rodillo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un espacio intermedio (8) entre el árbol (1) y el manguito aislante
(4).
10. Rodillo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el manguito
aislante (4) comprende un faldón cilíndrico metálico interior (9,
9c).
11. Rodillo según la reivindicación 10,
caracterizado porque el manguito aislante (4) comprende una
cubierta de hormigón refractario moldeada alrededor del faldón
cilíndrico (9, 9c).
12. Rodillo según la reivindicación 10,
caracterizado porque el manguito aislante (4) comprende una
sucesión de pantallas metálicas cilíndricas (4b) separadas por
láminas de aire.
13. Rodillo según la reivindicación 10,
caracterizado porque las generatrices rectilíneas del faldón
cilíndrico (9) se extienden axialmente por encima de las piezas
frías (5), las cuales soportan radialmente el faldón (9) y el
manguito (4) el faldón (9) tiene un diámetro interior superior al
diámetro exterior del árbol en un valor (h) que determina la
dimensión radial de un espacio intermedio (8); y en el interior del
faldón, hacia cada uno de sus extremos axiales y por el lado de la
pieza fría (5) opuesta al disco (2) próximo, está prevista una
corona (10), en saliente radial hacia el interior, en un plano
ortogonal al eje geométrico del árbol, estando las holguras (Ja,
Jr) previstas, por una parte, entre la pieza fría (5) y la
superficie próxima de la corona (10) y, por otra parte, entre el
árbol (1) y el diámetro de la abertura de la corona (10) que rodea
al árbol (1).
14. Rodillo según la reivindicación 10,
caracterizado porque el manguito (4) está soportado
radialmente por el árbol (1), la holgura radial (Jr) está prevista
entre el diámetro interior del faldón (9c) y el diámetro exterior
del árbol (1), y los extremos axiales del faldón presentan una
descolgadura radial (10c) hacia el exterior seguida de un retorno
cilíndrico axial (10d), estando la holgura axial (Ja) prevista entre
las superficies enfrentadas de la pieza fría (5) y de la
descolgadura (10c).
15. Rodillo según la reivindicación 2,
caracterizado porque las zonas de contacto entre el manguito
aislante (4) y las piezas frías (5) están limitadas a las zonas de
extremo axiales del manguito de forma que estas zonas de contacto
reducidas y la holgura entre el manguito aislante y las piezas frías
permita limitar la transferencia de calor del manguito hacia las
piezas frías.
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