DE3823655A1 - Stuetz- und/oder transportwalze fuer metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8.

Aus der DE-OS 15 83 619 ist eine Transport- bzw. Stützwalze bekannt mit einer hohlen Achse für die Zuführung von Kühlmittel und Drehlagern zwischen der Außenhülse und der Achse. Diese Ausführung hat den Nachteil einer fertigungstechnisch aufwendigen Hülse mit dazu relativ dicker Wandung. Nachteilig ist auch die Zu- und Abfuhr des Kühlwassers über Verbindungskanäle, die hinter den Drehlagern an der dem Walzeninneren zugewandten Seite liegen. Hierdurch wird eine aufwendige Wasserführung zu den Stirnseiten der Walze und zurück erforderlich.

Aus US-PS 29 98 999 sind hydrostatische Lager bekannt, die auf eine Achse außerhalb der Hülse angeordnet sind und eine eigene Flüssigkeitsversorgung erforderlich machen.

Aus DE-PS 32 31 433 ist eine innengekühlte Stütz- und/oder Transportwalze bekannt, deren Hülse mit den zwischen den Kühlkanälen verbleibenden Oberflächenteil des Kernes über die gesamte Länge ihrer gegenseitigen Berührungsflächen durch Schweißen verbunden ist. Zur Herstellung der Schweißverbindung wird in die Hülse eine Nut eingearbeitet, die dann durch Schweißraupen gefüllt wird. Nachteil dieser Ausführung ist die hohe spannungsmäßige Belastung innerhalb der Nut und das schwierige Führen der Schweißelektrode bedingt durch die räumliche Enge der Hülsennut.

Aus der gleichen Schrift ist auch bekannt, Hülse und Kern in der Form miteinander zu verbinden, daß in die Stirnfläche des Steges ein Gewindegang eingeschnitten ist, der mit einem entsprechenden Gewinde der Innenfläche der Hülse in Verbindung steht. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Steg des Kernes zwischen dem Kühlmittelkanal trapezgewindeförmig ausgebildet. Mit seiner Stirnfläche steht der Steg des Kernes mit einer korrespondierenden Ausnehmung in der Innenmantelfläche der Hülse in Verbindung. Beide Ausführungsformen weisen den Nachteil auf, daß die Hülse mit dem Kern ausschließlich formschlüssig verbunden ist, so daß es zu Bewegungen zwischen beiden kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine innengekühlte Walze zu schaffen,

• A) die aus einfachen konstruktiven Elementen gefertigt ist,
• B) eine hohe Biegesteifigkeit besitzt und
• C) eine geringe Rißempfindlichkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 und 8 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Lösungen der Aufgabe sind durch die Merkmale der Nebenansprüche gegeben.

Eine erfindungsgemäße Walze wird aus Hülsen und Kernen gefertigt, die jede für sich in einem Vielfachen der späteren Einbaulänge hergestellt werden. In die konstruktiv einfachen überlangen Elemente - Hülse und Kern - wird das Gewinde geschnitten. Anschließend werden beide Bauteile auf das erforderliche Maß abgestochen und ineinandergeschraubt. Hiermit wird ein formschlüssiges Fixieren der Hülse zum Kern erreicht.

Bei einem weiteren Arbeitsschritt wird die Auftragsschweißung aufgebracht. Dabei sind die Schweißparameter so gewählt, daß bei einer angepaßten Wanddicke der Hülse beim Schweißen des Schutzauftrages die thermisch beeinflußte Zone bis zum Fuß des Gewindes in der Hülse reicht, so daß gleichzeitig ein Verbindungsschweißen zwischen Kern und Hülse durchgeführt wird.

Dieses Verbindungsschweißen verbindet den Gewindekopf des Kernes mit dem entsprechenden Gewindefuß der Hülse in vorsichtiger Weise, so daß nur eine schmale Umwandlungszone des Werkstoffs in beiden Bauteilen auftritt. In die Walze werden somit so wenig Spannungen infolge der Schweißung gebracht wie möglich.

Die Auftragschweißung wirkt den Thermoschockrissen entgegen. Im späteren rauhen Einsatz der Walze ist damit die Hülse bereits extrem hohen Belastungen ausgesetzt. Durch die vorsichtige Verbindungsschweißung treten aber kaum noch weitere Belastungen hinzu, da ein hoher Teil von Kräften, die aus den unterschiedlichen Ausdehnungen von Hülse und Kern bei der betrieblichen Nutzung formschlüssig über das Gewinde aufgenommen werden. Aber auch diese Kräfte werden von der vorliegenden Walze durch eine konsequente Kühlmedienführung minimiert.

Als weitere, die Walze belastende Kräfte treten Biegekräfte während des Stranggießens auf. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung sind die die Walze tragenden Lager tief im Inneren des Kerns angeordnet, so daß die Biegekräfte auf das technisch mögliche Maß verringert werden. Die Anordnung der Lagerung in beliebiger Tiefe des Kerns wird möglich durch den erfindungsgemäßen Einsatz von wasserbeaufschlagten Gleitlagern.

Hierbei wird Wasser zwischen die als Lager vorgesehene Fläche geführt, wobei die Fläche der Bolzen beschichtet ist. Die Lagerungsschicht besteht aus verschleißfesten Stoffen, beispielsweise Zirkonoxid.

Aus instandhaltungstechnischen Gründen ist die Lagerfläche in der Bohrung des Kerns als Buchse ausgebildet, deren nach innen weisende Mantelfläche ebenfalls mit verschleißfestem Material überzogen ist. Zwischen den Bolzen und den Buchsen ist ein radialer Spalt vorgesehen, in einer Größenordnung, daß flüssige Medien hindurchströmen können und als Kühl- und Schmiermittel dienen. Die Lagerflächen weisen dabei eine Größe und eine Form auf, die eine geringe Flächenspannung besitzen.

Die Anordnung der Lagerung des Bolzens tief innerhalb der Walze hat dazu den Vorteil, daß die Wasserführung möglichst weit an den äußeren Enden der Walze zu den spiralförmigen Kühlkammern zu- bzw. abgeführt werden kann. Ein Teil des Kühlmittelstroms wird durch die zentrische Bohrung des Kerns geführt. Insgesamt wird sich der Kern mit Kühlmittel füllen und für einen auch vom Inneren her gekühlten und damit spannungsarmen Kern sorgen.

Am Kopf-, wie am Fußende der Hülse sind Deckel angeordnet, die kräfte- und/oder spannungsmäßig weder auf den Kern noch auf die Hülse wirken. Ihre Funktion beschränkt sich darauf, ein Abfließen des Wassers nach außen sowie das Eindringen von Schmutz von außen zwischen Deckel und Bolzen zu verhindern.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Fig. 1 dargestellt.

Die Walze besteht aus den Grundelementen Hülse 10, Kern 20 und Lagerbolzen 30, wobei die Lagerbolzen 30 in Tragelementen 60 befestigt sind. Die Hülse 10 weist an dem Außenmantel 13 die Auftragsschweißung 14 auf. An der Innenfläche 11 der Hülse 10 ist der Gewindegang 12 eingeschnitten.

Der Kern 20 weist an seiner Außenfläche 21 den Gewindegang 22 auf. Der Kern 20 ist in die Hülse 10 einschraubbar, wobei der Gewindekopf 23 des Kerns 20 mit dem Gewindefuß 15 der Hülse 10 lagefixiert verbunden ist. Der Kern 20 weist die zentrische Bohrung 24 auf. An beiden Bohrungsenden sind die Lagerflächen 25 angeordnet. Aus instandhaltungstechnischen Gründen sind im Bereich der Lagerflächen die Lagerbüchsen 26 vorgesehen.

In die zentrische Bohrung 24 des Kerns 20 sind die Lagerbolzen 30 eingesteckt in der Form, daß sich zwischen der Lagerfläche 33 des Lagerbolzens 30 und der Innenfläche 27 des Kerns 20 ein Spalt 40 verbleibt. Der Lagerbolzen 30 weist axiale Sackbohrungen 31 auf, die mit radial angeordneten Bohrungen 32 verbunden sind.

Die Stirnfläche 50 der Walze ist als Deckel 51 ausgebildet mit der zentrischen Bohrung 52. Aus Dichtzwecken und zur Schmutzabweisung sind in der Bohrung 52 der Deckel 51 die Dichtringe 53 und die Schmutzfänger 54 angeordnet.

Die Baueinheit Walze 10, 20, 30 und Tragelemente 60 werden in der Anlage, beispielsweise Stanggießanlage eingebaut. Von außen werden an die axialen Sackbohrungen 31 Verrohrungen zur Führung des Kühlmediums angebracht. Das Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, durchströmt den Lagerbolzen 20 durch die axiale Sackbohrung 31, anschließend durch die radialen Sackbohrungen 32, um zwischen der Stirnfläche des Kerns 20 und der Innenseite des Deckels 51 zu dem Zwischenraum zwischen der Hülse 10 und dem Kern 20 zu gelangen. Die Gewindegänge 12 und 22 von Hülse 10 und Kern 20 sind so ausgebildet, daß ein Kühlmittelkanal entsteht. Das Kühlmedium durchströmt diesen Kanal spiralförmig, bis es auf der Gegenseite der Walze in umgekehrter Reihenfolge den Lagerbolzen 30 wieder verläßt. Ein Teil des Kühlmedienstromes wird durch den Spalt 40 mit der einen Seite geführt, füllt dann die zentrische Bohrung 24 des Kerns 20, um auf der Gegenseite über den Spalt 40 mit dem rückströmenden Medienstrom aus der Mantelkühlung über den Lagerbolzen abzufließen. Im Spalt 40 wirkt das Kühlmedium als Kühlmittel und als Schmiermittel.

Claims (10)

1. Stütz- und/oder Transportwalze für Metall-, insbesondere Stranggießanlagen mit einem Kern, an dessen Oberfläche ein einen Kühlkanal bildender Gewindegang eingeschnitten ist, der mit einem entsprechenden Gewinde in der Innenmantelfläche einer den Kern umgebenden Hülse in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Außenmantel (13) der Hülse (10) eine Auftragsschweißung (14) aufweist,
• b) der Gewindekopf (23) des Kerns (20) mit dem Gewindefuß (15) der Hülse (10) lagefixiert verbunden ist,
• c) der Kern (20) eine zentrische Bohrung (24) aufweist und
• d) Lagerbolzen (30) vorgesehen sind, die in die Bohrung (24) des Kerns (20) radial einen Spalt (40) aufweisend einsteckbar sind.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbolzen (30) an beiden Stirnflächen (50) der Walzen herausragend an Tragelementen (60) befestigt sind.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbolzen (30) axiale Sackbohrungen (31) aufweisen, die mit radial angeordneten Bohrungen (32) zum Zu- bzw. Abfluß des Kühlmittels verbunden sind.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnflächen (50) der Walzen zum Kern (20) beabstandet Deckel (51) vorgesehen sind, die eine zentrische Bohrung (52) aufweisen mit einem Radius, der größer ist als der Radius der Lagerbolzen (30).

5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (52) der Deckel (51) Dichtringe (53, 54) befestigbar sind, die den Lagerbolzen (30) berührend umschließen.

6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbolzen (30) im Bereich der Lagerflächen (33) beschichtet sind, z. B. mit Zirkonoxid.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lagerfläche (33) entsprechende Fläche (25) des Kerns (20) von der Innenmantelfläche (27) einer Lagerbüchse (26) gebildet wird.

8. Verfahren zum Verbinden des Gewindekopfes der Außenfläche des Kerns im Bereich des Gewindekopfes mit der Innenfläche des Mantels im Bereich des Gewindekopfes einer Stütz- und Transportwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) und der Kern (20) ineinander verschraubt werden und beim Aufbringen der Auftragsschweißung (14) auf den Außenmantel (13) der Hülse (10) der Gewindekopf (23) des Kerns (20) mit dem Gewindefuß (15) der Hülse (20) innig verbunden wird.

9. Verfahren zum Verbinden der Hülse mit dem Kern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsschweißung durch sich eng aneinander legende Schweißraupen aufgebracht wird.

10. Verfahren zum Verbinden von Kern und Hülse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsschweißung durch parallel angeordnete Lagen in Form einer Spirale mit der Steigung des Gewindes (12, 22) des Kerns (20) bzw. der Hülse (10) aufgebracht wird.