DE69225131T2

DE69225131T2 - Kühlwalze

Info

Publication number: DE69225131T2
Application number: DE69225131T
Authority: DE
Inventors: Barry Graham Corlett; Robert Maidens Perry; David Alan Preshaw; Timothy Reynolds; Edward Alexander Winder
Original assignee: Davy Distington Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1992-01-03
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2012-01-04
Also published as: WO1992011959A1; GB9100151D0; JPH06507121A; CA2099884A1; KR930703096A; KR100229977B1; EP0565586A1; EP0565586B1; ATE165028T1; DE69225131D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walze, die zum Übertragen von Wärme zwischen der Walze und dem sich in Kontakt mit der Walze befindlichen Material in der Lage ist. Insbesondere, aber nicht nur ausschließlich, kann eine Anwendung der Erfindung in einer Walze bestehen, die bei einem zwei Walzen-Bandgerüst verwendbar ist.
Üblicherweise weist ein Bandgerüst ein Paar Walzen auf, die nebeneinander mit einer horizontalen Ausrichtung ihrer Achsen in der Weise beabstandet zueinander angeordnet sind, daß zwischen ihnen eine Lücke vorhanden ist. An der Oberseite der Walzen können die Enden der Walzenballen mit Dämmen versehen sein, um einen Raum über dem Walzenspalt zwischen den Walzen zu bilden, in den geschmolzenes Metall fließen kann. Die Walzen werden üblicherweise mit einer Flüssigkeit gekühlt, um die Wärme aus dem geschmolzenen Metall zu absorbieren bzw. aufzunehmen, das in Kontakt mit den Walzen gelangt, so daß sich verfestigte Metallhäute bilden, die durch die Drehung der Walzen verdickt werden. Wenn die Walzen in Drehung versetzt werden, drängen sie die verfestigten Metallhäute zueinander und durch den Spalt zwischen den Walzen, um ein fortlaufendes Metallband zu bilden.
Um die Ausgangsleistung eines Walzgerüstes zu.erhöhen, ist es wünschenswert, die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen zu erhöhen, wobei jedoch dafür Sorge getragen werden muß, daß die Walzen ausreichend Wärme aus dem sich mit ihnen in Kontakt befindlichen Metall absorbieren, um zwei verfestigte Metallhäute zu bilden, deren Gesamtdicke größer als das Endprodukt ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Walzenkonstruktion zu schaffen, die zusammen mit einer stabilen Walzengestaltung eine größere Ausgangsleistung erlaubt, wobei die Walzen am Ende ihrer Lebensdauer ohne weiteres aufpoliert werden können.
Aus der DE-38 39 110 A1 ist eine Kühlwalze bekannt, welche eine Welle bzw. einen Dorn mit einer ringförmigen Hülsenstruktur aufweist, die auf dem Dorn über eine Schrumpfsitzübergangsfläche zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Dorns und der Innenoberfläche der ringförmigen Hülsenstruktur montiert ist. Die ringförmige Hülsenstruktur weist eine innere ringförmige Hülse mit einer äußeren ringförmigen Hülse auf, die auf der inneren ringförmigen Hülse über eine Schrumpfsitzübergangsfläche zwischen den Hülsen angebracht ist. Im Einsatz wird die Hülsenstruktur mit einem flüssigen Kühlmittel an der Übergangsfläche zwischen der inneren und äußeren Hülse beaufschlagt, um eine thermische Barriere an der Übergangsfläche zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Kühlwalze einen drehbaren Dorn, der eine zylindrische Oberfläche aufweist, eine ringförmige Hülsenstruktur, die auf dem Dorn mit einer Schrumpfsitzübergangsfläche zwischen der zylindrischen Oberfläche des Dorns und der Innenoberfläche der ringförmigen Hülsenstruktur angebracht ist, und Kanalmittel, die an der Übergangsfläche ausgebildet sind, wobei der Dorn im Inneren Leitungen aufweist, die in Verbindung mit der Außenseite der Walze und den Kanalmitteln stehen, wobei die Hülsenstruktur innere Durchgänge für die Strömung des flüssigen Kühlmittels aufweist, die in Verbindung mit den Kanalmitteln stehen, und wobei die Leitungen, die Kanalmittel und die Durchgänge in der Weise angeordnet sind, daß im Einsatz das flüssige Kühlmittel zwischen der Außenseite der Walze und den Durchgängen mittels der Kanalmittel und der Leitungen strömt, um eine thermische Barriere in der Hülsenstruktur zu bilden. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Hülsenstruktur ein einzelnes, ringförmiges Element enthält und daß die thermische Barriere zwischen der äußeren Umfangsoberfläche der Hülsenstruktur und der Übergangsfläche vorgesehen ist.
Die innenliegenden Durchgänge in der Hülsenstruktur erstrecken sich vorzugsweise parallel zur Längsachse des Dorns. Diese Durchgänge können durch Bohrlöcher gebildet sein, die parallel zur Längsachse der Hülse verlaufen. Die Durchgänge sind mit zwei ringförmigen Kanälen verbunden, wobei jeweils einer in den Endflächen der Hülsenstruktur vorhanden ist.
Um so viel wie möglich an Wärme aus dem geschmolzenen Material zu absorbieren, ist es für den Teil der Walze, der in Kontakt mit dem geschmolzenen Material gelangt, notwendig, aus einem hochwärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise Stahl, Kupfer oder irgendeiner aus diesen Materialien gebildeten Legierung hergestellt zu sein.
Die Oberfläche des hochwärmeleitenden Materials kann mit einer Schutzoberflächenschicht bzw. Schutzüberzug bedeckt sein, der beispielsweise rostfreier Stahl mit guten Wärmeermüdungseigenschaften oder eine Nickel- oder Nickel/Chromschicht oder einem Metall-Einlagerungsverbundwerkstoff, wie beispielsweise Wolframcarbid/Kobaltlegierung oder Chromcarbid/Nickel-Chromverbundwerkstoff.
Am Ende der Lebensdauer der Hülse kann diese von dem Dorn dadurch abgenommen werden, daß ein Erwärmen von außen zum Weiten der Hülse erfolgt, während eine Kühlung der Hülse unterbleibt.
Die Hülse kann dann vor der Wiederanbringung aufpoliert werden.
Die Hülse dient als Walzenfläche. Da eine äußere Kraft auf sie einwirken kann, muß ein Schrumpfsitz zwischen der Hülse und dem Dorn vorhanden sein, um eine Drehung der Hülse um den Dorn zu vermeiden.
Während des Einsatzes ist darauf zu achten, daß die Temperatur der Hülse relativ zu der des Domes nicht einen solchen Wert annimmt, daß eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen dem Dorn und der Hülse vorhanden ist, so daß die Übergangsflächenverbindung zwischen diesen aufgehoben wird. Durch Anordnung als eine thermische Barriere, die zwischen der äußeren Oberfläche der Hülse und der Übergangsfläche zwischen der Hülse und dem Dorn vorhanden ist, gelangt nur eine begrenzte, minimale Menge der Wärme, die auf die äußere Oberfläche der Hülse einwirkt, zu der Übergangsfläche zwischen der Hülse und dem Dorn. Gleichzeitig entfernt die mit dem flüssigen Kühlmittel gekühlte Hülse wirksam die Wärme aus der äußeren Oberfläche der Hülse, wodurch eine schnelle Abkühlung des Materials ermöglicht wird, welches in Kontakt mit der Hülse gelangt.
Der Preßsitz zwischen der Hülse und dem Dorn schafft eine Zugbeanspruchung in der Hülse, welche dazu beiträgt, die wärmebedingten Druckbelastungen auszugleichen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren die vorliegende Erfindung im Wege eines Beispiels zum besseren Verständnis näher erläutert. Hierbei ist:
Figur 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer Kühlwalze in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 eine Darstellung im vergrößerten Maßstab desjenigen Teils der Walze, welche innerhalb der unterbrochenen Kreislinie der Figur 1 liegt.
Eine für die Verwendung bei einem Metallwalzgerüst geeignete Walze weist einen langgestreckten Dorn bzw. eine langgestreckte Welle 1 auf, die benachbart zu jedem Ende zylindrische Abschnitte 3 für die Aufnahme von Lageranordnungen (nicht gezeigt) aufweist. Im wesentlichen in der Mitte des Domes ist eine zylindrische Oberfläche 5 vorgesehen, auf der eine ringförmige Hülse 7 aus einer Kupferlegierung aufgeschrumpft ist. An einem Ende der Oberfläche 5 ist eine ringförmige Rippe 9 vorgesehen, welche einstückig mit dem Dorn verbunden ist. Eine ringförmige Ausnehmung 10 ist benachbart zu der End- bzw. Stimwand 11 der Hülse angeordnet und mehrere Befestigungsbolzen (nicht gezeigt) erstrecken sich durch die Rippe in die Hülse 11, um eine zusätzliche Sicherung für die Hülse an dem Dorn zu schaffen. Die Ausnehmung 10 ist durch einen kreisförmigen Ring 12 abgeschlossen, welcher an der Rippe 9 durch mehrere Bolzen 13 befestigt ist.
Eine Axialbohrung 15 erstreckt sich in dem Dorn 1 von dem nicht angetriebenen Ende 16 aus. Ein Paar ringförmige Kanäle 17A, 17B sind in der Oberfläche 5 des Dornes benachbart zu der Hülse 7 ausgebildet. Mehrere Radial bohrungen 19 erstrecken sich aus dem Kanal 17A zu der Bohrung 15. In ähnlicher Weise erstrecken sich mehrere Radialbohrungen 21 von dem Kanal 17B zu der Bohrung 15. In einer der End- bzw. Stirnflächen der Hülse 7 ist ein ringförmiger Kanal 22 vorgesehen. Ein ähnlicher Kanal 23 ist in der End- bzw. Stimwand an dem gegenüberliegenden Ende der Hülse ausgebildet. Die beiden Kanäle 22, 23 sind durch mehrere Durchgänge 25 miteinander verbunden, welche sich zwischen den Kanälen in eine Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse des Dornes 1 erstrecken.
Die Durchgänge 25 sind beabstandet zueinander um die gesamte ringförmige Hülse angeordnet. Weiterhin ist der Kanal 22 mit dem Kanal 1 78 durch eine Bohrung 27 innerhalb der Hülse verbunden. In ähnlicher Weise ist der Kanal 23 mit dem Kanal 17A durch eine innenliegende Bohrung 28 verbunden. Die Kanäle 22, 23 werden durch Abdeckplatten 29 abgedeckt, welche aus dem gleichen Material wie die Hülse 7 hergestellt sein können und welche in ihrer Position durch jedes bekannte Mittel befestigt werden können, wie beispielsweise einer Schweißnaht entlang der Linie 30.
Ein Rohr 34 mit einem mittig, vergrößerten Außendurchmesser und einer Dichtung 35 ist innerhalb der Bohrung 15 angeordnet und schafft eine Barriere zwischen zwei ringförmigen Bereichen 17A, 17B, von denen einer mit den radialen Bohrungen 19 und der andere mit den radialen Bohrungen 21 für den Durchgang des hereinfließenden und herausfließenden flüssigen Kühlungsmittels in Verbindung steht.
Im Einsatz wird das flüssige Kühlungsmittel, üblicherweise Wasser, entlang des Raumes zwischen dem Rohr 34 und der Bohrung 15 sowie in jede der Bohrungen 19 geführt, wo es zu dem Kanal 17A an der Übergangsfläche zwischen der Hülse und dem Dorn strömt. Das Wasser fließt anschließend entlang der Bohrung 28 zu dem Kanal 23, der sich in der benachbarten Endfläche der Hülse erstreckt.
Aus diesem Kanal strömt das Wasser durch die Bohrungen 25 zu dem Kanal 22 in der Endfläche 11 der Hülse.
Das durch die Durchgangswege 25 strömende Wasser kühlt die benachbarten Teile der Hülse und demzufolge erstreckt sich eine Kühlungszone um die Hülse in der Nähe der Durchgangswege. Diese gekühlte Zone entspricht einer Barriere, welche den Wärmestrom aus der äußeren Oberfläche der Hülse zu der Übergangsfläche zwischen der Hülse und dem Dorn verringert, wodurch die Temperaturen der Hülse in der Nähe der Übergangsfläche mit dem Dorn daran gehindert werden, auf einen Wert anzusteigen, wo die Schrumpfsitzübergangsfläche zwischen der Hülse und dem Dorn zerstört wird. Die gekühlte Zone dient dazu, die äußere Oberfläche der Hülse zu kühlen, wodurch das in Kontakt mit der Oberfläche stehende Metall veranlaßt wird, sich zu verfestigen.
Das Wasser strömt aus dem Kanal 22 entlang der Bohrung 27 zu dem ringförmigen Kanal 17B und anschließend über die Bohrungen 21 zu dem Ringkanal, der durch das Rohr und die Bohrung 15 an der gegenüberliegenden Seite der Dichtung 35 gebildet ist. Anschließend strömt das Wasser durch das Rohr 34. Das Kühlmittel kann in der Weise geleitet werden, daß es den umgekehrten Weg zu dem vorstehend beschriebenen Weg nimmt. Eine Drehkupplung (nicht gezeigt) ist mit dem Ende 16 des Domes gekoppelt, um dem Kühlmittel zu ermöglichen, durch die Walze zu zirkulieren, wenn sich die Walze in Drehung befindet.
Eine ringförmige Dichtung 23 ist an jedem Ende und zwischen der Hülse sowie dem Dorn vorgesehen, um das Austreten von Leckagen des Kühlungsmittels zwischen dem Dorn und der Hülse zu verhindern. Diese Dichtungen können nach der Anbringung der Hülse angebracht werden, was die Wartung im Falle eines Schadens unterstützt und darüber hinaus das Erfordernis vermeidet, die Dichtungen vor dem Aufschrumpfen der Hülse 7 auf dem Dorn 1 anbringen zu müssen.
Die Hülse kann eine harte Außenschicht 31 an ihrer äußeren Umfangsfläche aufweisen. Diese Schicht kann Chrom in Verbindung mit Nickel oder rostfreier Stahl oder ein Metall-Verbundwerkstoff, wie beispielsweise Wolframcarbid/Kobaltlegierung oder Chromcarbid/Nickei-Chromverbundwerkstoff sein. Die Walzenenden der Hülse 7 können ebenfalls harte Außenschichten 32 aufweisen.

Claims

1. Kühlwalze enthaltend:

einen drehbaren Dorn (1), der eine zylindrische Oberfläche aufweist, eine ringförmige Hülsenstruktur (7), die auf dem Dorn über eine Schrumpfsitzverbindung zwischen der zylindrischen Oberfläche des Dorns und der Innenoberfläche der ringförmigen Hülsenstruktur angebracht ist, Kanalmittel (17A, 17B), die an der Verbindung ausgebildet sind, wobei der Dorn Leitungen (15; 19, 21) in seinem Inneren aufweist, die in Verbindung mit der Außenseite der Walze und den Kanalmitteln stehen, wobei die Hülsenstruktur innere Durchgänge (25) für die Strömung des flüssigen Kühlungsmittels aufweist, die in Verbindung mit den Kanalmitteln stehen,

wobei die Leitungen, die Kanalmittel und die Durchgänge in der Weise angeordnet sind, daß im Einsatz das flüssige Kühlmittel zwischen der Außenseite der Walze und den Durchgängen mittels der Kanalmittel und der Leitungen strömt, um eine thermische Barriere in der Hülsenstruktur zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenstruktur ein einzelnes ringförmiges Element (7) aufweist und die thermische Barriere zwischen der äußeren Umfangsoberfläche der Hülsenstruktur und der Verbindung angeordnet ist.

2. Kühlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchgänge in eine Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse des Domes erstrecken und mit zwei ringförmigen Kanälen (22) verbunden sind, von denen jeweils einer in den Endflächen der Hülsenstruktur vorgesehen ist.

3. Kühlwalze nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Hülsenstruktur aus Stahl ist.

4. Kühlwalze nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Hülsenstruktur aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist.

5. Kühlwalze nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Umfangsoberfläche der Hülsenstruktur durch ein thermisch hartes Material geschützt ist, welches härter als die Hülsenstruktur ist.

6. Kühlwalze nach Anspruch 5, bei der die Hülsenstruktur durch eine Schicht aus rostfreiem Stahl geschützt ist.

7. Kühlwalze nach Anspruch 5, bei der die Hülsenstruktur durch eine Schicht aus Nickelichrom geschützt ist.

8. Kühlwalze nach Anspruch 5, bei der die Hülse durch eine Metall-Verbundwerkstoffschicht, wie beispielsweise Chromcarbid/Nickel-Chrom geschützt ist.

9. Kühiwalze nach Anspruch 5, bei der die Hülsenstruktur durch eine Schicht aus Wolframcarbid/Kobalt geschützt ist.