DE3231433C2

DE3231433C2 - Innengekühlte Stütz- und/oder Transportwalze und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE3231433C2
Application number: DE3231433A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 4150 Krefeld Kobusch; Rainer 4100 Duisburg Lenk; Manfred Dipl.-Ing. 4156 Willich Markan; Karl-Friedrich 4330 Mülheim Wesemann
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1985-07-11
Also published as: ES525040A0; ZA835876B; US4631792A; CA1232848A; EP0101661A1; ES8404942A1; DE3231433A1; ATE26078T1; JPS5950963A; EP0101661B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine innengekühlte Stütz- und/oder Transportwalze, bestehend aus einem Kern mit in seiner Oberfläche eingelassenem Kühlmittelkanal, der mit in den Lagerzapfen befindlichen axial gerichteten Bohrungen für den Kühlmittelzu- und -abfluß durch radial angeordnete Bohrungen verbunden ist und eine den Kern umgebende Hülse. Um eine Walze zu schaffen, die eine verbesserte Biegesteifigkeit aufweist, thermisch stabil ist, auch in bezug auf die auf den Strang auszuübende Kühlwirkung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Walze, wird eine auch unter einseitiger Beaufschlagung durch Druck und hohe Wärme kühlmitteldichte und eine Verschiebung zwischen dem Steg des Kerns und Hülse verhindernde Verbindung vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stütz- und/oder Transportwalze mit umlaufendem, in den Kern eingelassenen Kühlmittelkanal, der aus einem schraubenförmigen Steg und einer den Kern umgebenden Hülse gebildet wird und der mit in den Lagerzapfen befindlichen axial gerichteten Bohrungen für den Kühlmittelzu- und -abfluß durch radial angeordnete Bohrungen verbunden ist, wobei eine eine axiale Verschiebung der Hülse gegenüber dem Kern verhindernde Befestigung vorgesehen

Eine derartige Walze ist aus der DE-OS 15 27 650 bekannt. Die eine axiale Verschiebung der Hülse gegenüber dem Kern verhindernde Befestigung besteht dort in einer Schrumpfverbindung zwischen Kern und Hülse, wobei die Schrumpfspannung von der Mitte der Walze zu den Seiten hin abfällt, so daß die Hülse sich gegenüber dem Kern ausdehnen kann. Dabei kann die Hülse gegenüber dem Kern in der Mitte durch Schrauben, Bolzen o. dgl. festgelegt sein.

Beim Anpressen einer derart ausgebildeten Walze zum Zweck der Abstützung an den bis zu 1200⁰C heißen Strang wird die Walze erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen unterworfen, die zur Durchbiegung und zum Verzug führen, Hinsichtlich der Hülse ist zu verzeichnen, daß diese sich unter den genannten Belastungen während des Betriebes vom Kern teilweise löst und dann eine Zwangsführung des Kühlmediums nicht mehr gegeben ist. Das Ergebnis ist einr verminderte Kühlung an der hochbelasteten Kontaktlinie zum Strang. Außerdem wird die mechanische Stabilität durch diesen Vorgang beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Walze zu

schaffen, die eine verbesserte Biegesteifigkeit aufweist, thermisch stabil ist, auch in bezug auf die auf den Strang auszuübende Kühlwirkung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Walze anzugeben. Unter thermisch stabil wird auch der Fall verstanden, daß bei zeilweiser verstärkter einseitiger Wärmebeaufschlagung die Betriebsfähigkeit d=r Walze nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst

Weitere Lösungen der Aufgabe sind durch die Merkmale der Nebenansprüche ? und 3 gegeben.

Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes.

Der mit der Erfindung verbundene Vorteil ist im wesentlichen darin zu sehen, daß die Walze unter allen Betriebsbedingungen stets eine ausreichende Kühlung erfährt Die Walze weist bei vorgegebenem Außendurchmesser einen möglichst großen Ksrndurchmesser bei geringster Hülsendicke auf. Sie besitzt damit ein großes Widerstandsmoment. Die thermische Belastung der Walze wird auf einen kleinen Teil, nämlich auf die Hülse reduziert.

Daraus leitet sich ab, daß die Funktion der Walze, nämlich Stützen und Kühlen, getrennt sind. Das große Widerstandsmoment der Walze unter Einbeziehung der Hülse stellt sicher, daß auch bei längerer einseitiger Erwärmung der Hülsenoberfläche die Walze frei von Verzug bleibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Walze in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 bis 6 ausschnittsweise Vergrößerungen der Verbindungsstelle zwischen Kern und Hülse,

F i g. 7 eine vergrößerte Darstellung eines Kühlmittelkanals einer längsgeschnittenen Walze und

Fig.8 ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Schweißen von Blechen für die Hülse.

Gemäß F i g. 1 ist die Walze 1 mit einem schraubenlinienförmigen Kühlmiltelkanal 2 versehen, der mit in den Lagerzapfen 4 angeordneten konzentrischen Bohrungen 5 verbunden ist Die einzelnen Windungen des Kühlmittelkanals 2 sind, durch den Steg 6 voneinander getrennt, so daß in der gesamten Walze 1 eine Zwangsführung für das Kühlmedium besteht. Die Zwangstuhrung wird erreicht, wie in den Fig.2 bis 6 dargestellt, durch eine kühlmitteldichte Verbindung der Stege 6 des Walzenkernes 7 mit einer auf den Kern 7 aufgebrachten Hülse 8.

Gemäß Fig. 2 wird die kühlmitteldichte Verbindung und die Fixierung der Hülse 8 gegenüber dem Kern 7 dadurch erzielt, daß der Steg 6 trapezgewindeförmig ausgebildet ist und in eine entsprechende Ausnehmung 9 auf der Innenmantelfläche 10 der Hülse 8 eingreift. In die Stirnfläche 11 des Steges 6 ist eine Nut 12 eingearbeitet, in die eine Dichtung 13 von kreisrundem Querschnitt eingelegt ist. Die Hülse 8 wird auf den Kern 7 aufgeschraubt, wobei das Steigungsmaß des Gewindeganges selbsthemmend ist. An den Enden ist die Hülse 8 mit dem Kern 7 zweckmäßig verschweißt.

Gemäß Fig. 3 ist die Stirnfläche 11 des Steges 6 selbst mit einem Gewinde versehen, das mit einem entsprechenden Gewinde in if.r Innenmantelfläche 10 der Hülse 8 in Verbindung steht.

Wie in Fig.4 dargestellt, ist die Stirnfläche 11 des Steges 6 mit der inntnmantelfläche 10 der Hülse 8 durch sine Preßschweißung dauerhaft und dicht verbunden. Unter Preßschweißung wird dabei eine Widerstandsschweißung, wie die Punkt- oder Rollnahtschweißung, verstanden. Es ist natürlich auch möglich, die Kühlmittelkanäle 2 durch entsprechende Bänder abzudecken und die Bandkanten 14 nach F i g. 5 unter Einbeziehung der Stirnfläche U der Stege 6 miteinander zu verschweißen,

ίο Das im verschweißten Zustand die Hülse 8 bildende Band zur Abdeckung der Kühlmittelkanäle 2 kann aus einem Rohr mit den Maßen der gewünschten Hülse gewonnen sein, in dem das Rohr derart getrennt oder aus der Rohrwand Materialstreifen entsprechend dem Verlauf der Stege derart herausgeschnitten werden, daß die verbleibenden Schnittkanten die Stege 6 geringfügig überdecken unter Belassung eines Spaltes für die Schweißnaht, die die Schnittkanten 14 mit dem Steg 6 verbindet

Zur Erhöhung der Kühlwirkung cc.-; Kühlinediums sowohl auf die Hülse 8 als auch der Wat-a 1 auf den Strang kann der Kühlmittelkanal 2 derart gestaltet sein, daß er im Querschnitt einen großen Umfang bei kleiner Querschnittsfläche aufweist und die Seite der Querschnittsffehe mit der größten Längenerstreckung von der Innenmantelfläche 10 der Hülse 8 gebildet ist, !beispielsweise durch rechteckige Gestaltung der Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals 2 (Fi g. 6) oder, wie in F i g. 7 dargestellt, durch einen trapezförmigen Querschnitt Es ist von Vorteil, der Innenmantelfläche 10 der Hülse 8 nahe den Verbindungsstellen mit dem Steg 6 eine kerbwirkungsarme, Spannungsreduzierende und die Oberfläche vergrößernde Form zu geben, beispielsweise, wie in den F i g. 2 bis 5 und 7 dargestellt, durch halbkreisförmige Ausnehmungen 19. Durch diese Formgebung wird gleichzeitig eine Verbesserung der Kiihlwirkung erzielt. Wesentlich für die Biegesteifigkeit der Walze ist auch, daß das Verhältnis von Radius r des Kernes zum Radius des durch den Kühlmittelkanal 2 verminderten Radius al : 0,9 beträgt.

F i g. 6 verdeutlicht ein Verfahren, bei dem in die Außenoberfläche der Hülse 8 eine Nut 15 eingearbeitet wird, die einen dünnwandigen Restzylinder 16 als Projektion der Stegstirnflächen 11 bestehen läßt. Dieser Restzylinder 16 hält das Rohr 8 während des Aufbringens auf den Kern 7 und während des Schweißens mechanisch stabil. Der Restzylinder 16 wird beim Aufbringen der ersten Schweißlage 17 aufgeschmolzen und verbindet damit die Stirnfläche 11 des Steges 6 mit der

so Hülse 8. Falls erforderlich, wird die Nut 15 mit nachfolgenden Schweißlagen 18 aufgefüllt.

Das geschilderte Verfahren eignet sich nicht nur für die Herstellung einer innengekühlten Walze. Es bietet sich auch dort an, wo schweißbare Metallteile nur in Teilbereichen ihrer Oberfläche verbunden werden sollen, beispielsweise im Apparate- bzw. Behälterbau. Unter Teilbereichen ihrer Oberfläche werden dabei solche Fälle verstanden, he· denen flächige Körper sich mit ihren größeren Oberflächenanteil überdecken, jedoch nur in Teilbereichen berühren, so daß unzugängliche Schweißbereiche entstehen. Aber auch solche Fälle, bei denen derartige Körper oder auch dickwandige Bleche mit ihren Kanten aneinander grenzen, beispielsweise wie in F i g. 8 schemati' fih dargestellt.

Gemäß dieser Darstellung wird dabei der Kantenbereich der Bleche 21, 22 derart durch spanende Formgebung bearbeitet, daß eine geringe Restwanddicke in Form des Vorsprunges 23 als auch des die Nut 24 be-

grenzenden Materialteils 25 verbleibt. Beim Schweißvorgang wird hier der Materialanteil 25 zum Teil aufgeschmolzen und bildet mit dem Elektrodenmaterial die
erste Schweißlage, die die Bleche 21, 22 über den Vorsprung 23 miteinander verbindet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

40

45

50

Claims

Patentansprüche:

1. Innengekühlte Stütz- und/oder Transportwalze, bestehend aus einem Kern mit in seiner Oberfläche eingelassenem Kühlmittelkanal, der mit in den Lagerzapfen befindlichen axial gerichteten Bohrungen für den Kühlmittelzu- und -abfluß durch radial angeordnete Bohrungen verbunden ist und eine den Kern umgebende Hülse, die mit dem Kern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) mit dem zwischen den Kühlmittelkanälen (2) verbleibenden Oberflächenteil des Kernes (Steg 6) über die gesamte Länge ihrer gegenseitigen Berührungsfläche durch Schweißen verbunden ist

2. Stütz- und/oder Transportwalze mit umlaufendem, in den Kern eingelassenen Kühlmittelkanal, der aus einem schraubenförmigen Steg und einer den Kern umgehenden Hülse gebildet wird und der mit in den Lagerzapfen befindlichen axial gerichteien Bohrungen für den Kühlmittelzu- und -abfluß durch radial angeordnete Bohrungen verbunden ist, wobei eine eine axiale Verschiebung der Hülse gegenüber dem Kern verhindernde Befestigung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnfläche (11) des Steges (6) ein Gewindegang eingeschnitten ist, der mit einem entsprechenden Gewinde in der Innenmantelfläche (10) der Hülse (8) in Verbindung steht.

3. Stütz- ti^-d/oder Transportwalze mit umlaufendem, in den Kern eingelassenen Kühlmittelkanal, der aus einem schraubenförmigen Steg und einer den Kern umgebenden Hülse gebildet wird und der mit in den Lagerzapfen befindlichen axial gerichteten Bohrungen für den Kühlmittelzu- und -abfluß durch radial angeordnete Bohrungen verbunden ist, wobei eine eine axiale Verschiebung der Hülse gegenüber dem Kern verhindernde Befestigung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) des Kernes (7) zwischen dem Kühlmitteikanal (2) trapezgewindeförmig ausgebildet ist und mit seiner Stirnfläche (11) mit einer korrespondierenden Ausnehmung (9) in der Innenmantelfläche (10) der Hülse (8) in Verbindung steht, wobei die Stirnfläche (11) des Steges (6) mit einer Ausnehmung (12) versehen ist, in die ein Dichtmaterial (13) mit insbesondere kreisförmigem Querschnitt eingelegt ist.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Verhältnis von Radius des Kernes (r) zum Radius des durch den Kühlmittelkanal verminderten Radius fa,)von 1 :0,9.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine kerbwirkungsarme, spannungsreduzierende und die Oberfläche vergrößernde Formgebung der Innenmantelfläche (10) der Hülse (8) nahe den Verbindungsstellen mit den Stegen (6).

6. Walze nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) mit der Stirnfläche (11) des Steges (6) durch Preßschweißen verbunden ist.

7. Walze nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) in Form eines den Kühlmittelkanal (2) abdeckenden Bandes auf den Kern (7) aufgebracht ist und die Bandkanten (14) mit der Stirnfläche (11) unter Auffüllen des Spaltes zwischen den Bandkanten (14) mittels Elektrolichtbogenschweißens verbunden ist.

8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich-

net, daß das den Kühlmittelkanal (2) abdeckende Band aus einem Rohr gebildet ist, das im Steigungsmaß des Kühlmittelkanales (bzw. des Steges) umlaufend getrennt ist

9. Verfahren zum Verbinden zweier elektrisch schweißbarer Metallteile mittels des Elektrolichtbogenschweißverfahrens, insbesondere zur Herstellung einer Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Metallteilen, die nur in Teilbereichen ihrer Oberfläche verbunden werden sollen, mindestens eines der Materialteile an der zu verbindenden Stelle mit einer mindestens teilweises Biirchschmelzen des Materials gestattenden, verringerten Wanddicke versehen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen von Randbereichen von Materialteilen die Wanddicke mindestens eines Materialteiles mittels spanabhebender Formgebung entweder als Vorsprung oder in Form von Ausnehmungen gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei flächig aufeinanderliegenden, dickwandigen Stahlteilen, die nur in Teilbereichen ihrer Oberfläche gemeinsame Berührungsflächen besitzen, in der der Berührungsfläche gegenüberliegenden Oberfläche eines der Stahlteile eine Nut eingearbeitet wird, die eine geringe Restwanddicke beläßt und daß die Restwand während des Schweißens aufgeschmolzen und zusammen mit dem Elektrodenmaterial zur Bildung einer Schweißlage benutzt wird.