DE3735884C1 - Internally cooled roller and process for its manufacture - Google Patents
Internally cooled roller and process for its manufactureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine innengekühlte Walze, bestehend aus einem Kern, mit mindestens einem in seiner Oberfläche einge lassenen wendelförmig verlaufenden Kühlmittelkanal, der über radial gerichtete Bohrungen mit axial gerichteten Zentral kanälen für den Kühlmittelzu- und -abfluß verbunden ist, und aus einer Deckschicht, wobei die Deckschicht aus einem den Kühl mittelkanal abdeckenden Profilelement, das mit dem Kern ver schweißt ist, und aus einer Schweißwerkstoffüllung, mit dem der Spalt zwischen benachbarten Seitenflächen des Profilelementes abgefüllt ist, zusammengesetzt ist.The invention relates to an internally cooled roller consisting of a core, with at least one in its surface left helical coolant channel that over radially directed bores with axially directed central channels for the coolant inflow and outflow is connected, and from a cover layer, the cover layer consisting of a cooling middle channel covering profile element that ver is welded, and from a filler material with which the Gap between adjacent side surfaces of the profile element is filled, is composed.
Die Erfindung beinhaltet ferner ein Verfahren zur Herstellung einer innengekühlten Walze.The invention also includes a method of manufacture an internally cooled roller.
Eine derartige Walze ist aus der PS 32 31 433 bekannt. Bei der bekannten Walze ist der Kühlmittelkanal, der breiter ist als tief, mit dem Kern verschweißte Hülse abgedeckt, wobei die Hülse in Form eines den Kühlmittelkanal abdeckenden Bandes auf den Kern aufgebracht ist und die Bandkanten mit der Stirnfläche unter Auffüllen des Spaltes zwischen den Bandkanten mittels Elekrolichtbogenschweißens verbunden sind.Such a roller is known from PS 32 31 433. In the known roller is the coolant channel, which is wider than deep, covered sleeve welded to the core, being the sleeve in the form of a band covering the coolant channel is applied to the core and the band edges with the End face while filling the gap between the band edges are connected by means of electric arc welding.
Derartige innengekühlte Walzen finden als Stütz- und/oder Transportwalzen in Stranggießanlagen Verwendung, wo sie zum Zweck der Abstützung des bis zu 1200° C heißen Stranges erheblichen mechanischen Belastungen unterworfen sind.Such internally cooled rollers are used as support and / or Transport rollers used in continuous casting plants, where they are used Purpose of supporting the strand, which is hot up to 1200 ° C are subject to considerable mechanical loads.
Aufgabe der Erfindung ist es, die innengekühlte Walze gemäß der Gattung der Erfindung bezüglich ihrer thermischen Stabilität und ihrer Kühlwirkung auf den Strang zu optimieren und dafür zu sorgen, daß die thermische Stabilität und die Kühlwirkung über einen längeren Betriebszeitraum erhalten bleiben.The object of the invention is according to the internally cooled roller the genus of the invention in terms of its thermal To optimize stability and its cooling effect on the strand and to ensure that the thermal stability and the Maintain cooling effect over a longer period of operation stay.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tiefe des Kühlmittelkanals größer ist als seine Breite, daß das Profilelement im Querschnitt gesehen die Form einer Kreisfläche, von der ein Segment abgeschnitten ist, hat, daß das Pro filelement im Kreisflächenteil einen Radius hat, der größer ist als die halbe Breite des Kühlmittelkanals und daß das Profilelement so angeordnet ist, daß seine - im Längsschnitt der Walze - gerade Außenfläche parallel zum Mantel des Kernes liegt und daß das Profilelement und die Schweißwerkstoffüllung mit einer Verschleißschicht überzogen sind, die den Außenmantel der Walze bildet.This object is achieved in that the Depth of the coolant channel is greater than its width, that the Profile element seen in cross section the shape of a circular area, from which a segment is cut off has the Pro filelement in the circular area part has a radius that is larger is than half the width of the coolant channel and that that Profile element is arranged so that its - in longitudinal section the roller - straight outer surface parallel to the shell of the core lies and that the profile element and the welding material filling are covered with a wear layer covering the outer jacket the roller forms.
Der mit der Erfindung verbundene Vorteil ergibt sich aus dem Zusammenwirken der einzelnen Merkmale. Durch die relativ große Tiefe des Kühlmittelkanals steht ein ausreichender Querschnitt für die Durchleitung des Kühlmittels zur Verfügung, und es wird für eine die Lebensdauer der Walze günstig beeinflussende Charakteristik im Wärmegefälle im Mantelbereich der Walze gesorgt. Die Abplattung im Profilelement bringt die Kühlwirkung hinreichend nah an die den Außenmantel bildende Verschleiß schicht, die aus bei den thermischen Beanspruchungen besonders verschleißfestem Werkstoff hergestellt werden kann. Insgesamt lassen sich bezüglich des Kernes, des Profilelements, der Schweißwerkstoffüllung und Verschleißschicht günstige, den jeweiligen Erfordernissen angepaßte Werkstoffkombinationen wählen.The advantage associated with the invention results from the Interaction of the individual characteristics. Due to the relatively large There is a sufficient cross-section of the depth of the coolant channel available for the passage of the coolant and it will for a beneficial influence on the life of the roller Characteristic in the heat gradient in the jacket area of the roller worried. The flattening in the profile element brings the cooling effect sufficiently close to the wear forming the outer jacket layer that is made of thermal stresses in particular wear-resistant material can be produced. A total of can with respect to the core, the profile element, the Welding material filling and wear layer cheap, the material combinations adapted to the respective requirements choose.
Versuchseinsätze haben zusätzlich ergeben, daß die erfindungsge mäße Walze auch bei einseitiger Wärmebeaufschlagung, wie sie bei einem vorübergehenden Stillstand während des Gießens auftreten kann, ihre thermische Stabilität behält und in ihrer Betriebs fähigkeit nicht beeinträchtigt ist.Trials have also shown that the fiction moderate roller even when exposed to heat from one side, as in a temporary standstill during casting can maintain their thermal stability and in their operating ability is not impaired.
Auf Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den unter Ansprüchen 2 bis 5 wird verwiesen.On embodiments of the invention according to the claims 2 to 5 is referenced.
Die weitere Aufgabe der Erfindung, ein zum Herstellen einer innengekühlten Walze, die nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gestaltet ist, vorteilhaftes Verfahren zu finden, wird durch die Merkmale des Patentanspruches 6 dadurch gelöst, daß der Kühlkanal zunächst mit einem Rundeisen, dessen Radius dem Radius des Profilelementes entspricht, abgedeckt wird, das Rundeisen beidseits des Kühlkanals mit dem Kern verschweißt wird, in den Spalt zwischen benachbarten Abschnitten des Rundeisens eine Schweißwerkstoffüllung eingebracht wird, der so gebildete Walzenrohling einer spanabhebenden Bearbeitung zum Herstellen des Querschnittprofils des Profilelementes unterzogen wird, durch Auftragsschweißen die Verschleißschicht aufgebracht wird und schließlich durch mechanisches Bearbeiten der Verschleißschicht eine glatte Walzenoberfläche hergestellt wird.The further object of the invention, one for producing one internally cooled roller according to one of claims 1 to 5 is designed to find advantageous method by the features of claim 6 solved in that the Cooling channel first with a round bar, the radius of which Corresponds to the radius of the profile element, is covered Round bars welded to the core on both sides of the cooling channel is in the gap between adjacent sections of the Rundisens a welding material filling is introduced, the roll blank thus formed of a machining operation for producing the cross-sectional profile of the profile element the wear layer is subjected to build-up welding is applied and finally by mechanical processing the wear layer has a smooth roller surface will be produced.
Gegenüber einer gattungsgemäßen Walze, bei der ein Band zum Abdecken des Kühlmittelkanals verwendet wird, hat das erfin dungsgemäße Verfahren den herstellungstechnisch bedeutenden Vorteil, durch die Verwendung eines Rundeisens, d. h. eines dicken Drahtes, zum Abdecken des Kühlmittelkanales dem wendel förmigen Verlauf gut folgen zu können. Ein Verdrillen des Rundeisens, bedingt durch die Steigung der Wendel, hat keinen Einfluß auf die Fertigung. So wird die Abplattung des Rund eisens zur Herstellung des endgültigen Querschnittes des Profilelementes auch erst dann hergestellt, wenn der Walzen rohling nach Einbringen der Schweißwerkstoffüllung zwischen die Rundeisen fertig ist. Compared to a generic roller in which a belt for Covering the coolant channel is used, invented Process according to the manufacturing technology significant Advantage of using a round bar, d. H. one thick wire to cover the coolant channel of the coil to be able to follow the shape well. A twisting of the Rundeisens, due to the slope of the helix, has none Influence on manufacturing. This is how the flattening of the round iron to produce the final cross section of the Profile element also only produced when the rollers blank after inserting the filler material between the Round iron is ready.
Dabei wird, um unnötigen Materialaufwand und unnötige Schweiß arbeit zu vermeiden, die Schweißwerkstoffüllung nicht bis zur Oberkante des Spaltes eingebracht, sondern nur gut soweit, wie später abgedreht werden soll.This will avoid unnecessary material expenditure and unnecessary sweat to avoid work, do not fill the welding material up to Introduced the upper edge of the gap, but only as far as should be turned off later.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described below with reference to FIG Figures described. It shows
Fig. 1 eine innengekühlte Walze teilweise im Schnitt Fig. 1 is an internally cooled roller partially in section
Fig. 2 einen Ausschnitt A aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 shows a detail A from Fig. 1 in an enlarged view.
Die in Fig. 1 dargestellte innengekühlte Walze hat einen Kern 1 mit einem in seiner Oberfläche eingelassenen wendelförmig ver laufenden Kühlmittelkanal 2 und einem weiteren, wendelförmig verlaufenden Kühlmittelkanal 2′, die zusammen eine zweigängige Wendel bilden. Die Kühlmittelkanäle 2, 2′ sind über radial gerichtete Bohrungen 3, 3′ mit einem ersten axial gerichteten Zentralkanal 4 für die Kühlmittelzufuhr verbunden.The internally cooled roller shown in Fig. 1 has a core 1 with a recessed in its surface helically running coolant channel 2 and another, helically extending coolant channel 2 ' , which together form a two-start spiral. The coolant channels 2, 2 ' are connected via radially directed bores 3, 3' to a first axially directed central channel 4 for the coolant supply.
Im nicht geschnitten gezeichneten Teil der Walze liegende, nicht sichtbare weitere radiale Bohrungen verbinden die Kühlmittel kanäle 2, 2′ schließlich mit einem zweiten axialgerichteten Zentralkanal 5. Die Zentralkanäle 4 und 5 liegen in einem Lager zapfen 6 der Walze.In the not shown section of the roller lying, not visible further radial holes connect the coolant channels 2, 2 ' finally with a second axially directed central channel 5th The central channels 4 and 5 are in a bearing journal 6 of the roller.
Die Kühlmittelkanäle 2, 2′ sind jeweils über ein Profilelemet 7, 7′ abgedeckt, wobei das Profilelement 7, 7′ im Querschnitt gesehen die Form einer Kreisfläche, von der ein Segment abgeschnitten ist, hat.The coolant channels 2, 2 ' are each covered by a profiled element 7 , 7' , wherein the profile element 7, 7 'seen in cross section has the shape of a circular area, from which a segment is cut off.
Zwischen benachbarten Abschnitten der Profilelemente 7, 7′ ist eine Schweißwerkstoffüllung 8 vorgesehen. A welding material filling 8 is provided between adjacent sections of the profile elements 7, 7 ' .
Die Profilelemente 7, 7′' und die Schweißwerkstoffüllung 8 sind mit einer Verschleißschicht 9 überzogen, die den Außenmantel der Walze bildet.The profile elements 7, 7 ' ' and the welding material filling 8 are covered with a wear layer 9 which forms the outer jacket of the roller.
Strömungspfeile 10 und 11 sollen den Kühlmittelkreislauf andeuten. Das Kühlmittel fließt über dem ersten axialgerichteten Zentralkanal 4 ein, verteilt sich über die beiden radialgerich teten Bohrungen 3, 3′ auf die beiden Kühlmittelkanäle 2, 2′, gelangt zurück in den Zentralbereich des Kerns 1 und tritt schließlich über den zweiten axialen Zentralkanal 5 wieder aus. Ein ringzylindrischer Dichtungsstopfen 12 trennt den Ein- und Auslaßbereich im Kühlmittelkreislauf.Flow arrows 10 and 11 are intended to indicate the coolant circuit. The coolant flows in via the first axially directed central channel 4 , is distributed over the two radially directed holes 3, 3 ' to the two coolant channels 2, 2' , gets back into the central region of the core 1 and finally occurs again via the second axial central channel 5 out. An annular cylindrical sealing plug 12 separates the inlet and outlet area in the coolant circuit.
Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den strichpunktiert umrisse nen Ausschnitt A aus Fig. 1. Fig. 2 shows on an enlarged scale the dash-dotted outline N A of Fig. 1st
Der zwischen benachbarten Abschnitten der Kühlmittelkanäle 2, 2′ verbleibende Teil des Kernes 1 bildet Stege 13, mit denen die Schweißwerkstoffüllung 8, ebenso wie mit den Profilelementen 7, 7′ durch Schweißung verbunden ist.The remaining part of the core 1 between adjacent sections of the coolant channels 2, 2 ' forms webs 13 with which the welding material filling 8 , as well as with the profile elements 7 , 7' is connected by welding.
Aus Fig. 2 ist auch zu ersehen, daß die Tiefe a des Kühlmittel kanals 2 größer ist als seine Breite b und daß die Breite c des Steges 13 zwischen benachbarten Abschnitten der Kühlmittelkanäle 2, 2′ größer ist als die Breite b des Kühlmittelkanals 2.From Fig. 2 it can also be seen that the depth a of the coolant channel 2 is greater than its width b and that the width c of the web 13 between adjacent sections of the coolant channels 2, 2 'is greater than the width b of the coolant channel 2nd
Im Kreisflächenteil hat das Profilelement 7 einen Radius r, der größer ist als die halbe Breite b des Kühlmittelkanals 2.In the circular surface part, the profile element 7 has a radius r that is greater than half the width b of the coolant channel 2 .
Das Profilelement 7 und entsprechend das benachbarte Profil element 7′ ist so angeordnet, daß seine - in Längsschnitt der Walze - gerade Außenfläche 14 parallel zum Mantel des Kernes 1 liegt. The profile element 7 and correspondingly the adjacent profile element 7 ' is arranged so that its - in longitudinal section of the roller - straight outer surface 14 is parallel to the shell of the core 1 .
Die radiale Dicke d des Profilelements 7 entspricht etwa dem 0,7fachen seiner Breite e.The radial thickness d of the profile element 7 corresponds approximately to 0.7 times its width e .
Für eine innengekühlte Walze mit etwa 320 mm Außendurchmesser können folgende Maße gewählt werden:For an internally cooled roller with an outside diameter of approx. 320 mm the following dimensions can be selected:
a = 25 mm
b = 16 mm
c = 24 mm
d = 16 mm
e = 2r = 21 mm a = 25 mm
b = 16 mm
c = 24 mm
d = 16 mm
e = 2 r = 21 mm
Bei der Herstellung einer innengekühlten Walze gemäß Fig. 1 werden zunächst die Kühlmittelkanäle 2, 2′ in den Kern 1 einge schnitten und die Bohrungen 3, 3′, sowie entsprechende Kühl mittelrückführungsbohrungen hergestellt. Nun werden die beiden Kühlmittelkanäle 2, 2′ mit entsprechenden Rundeisen abgedeckt und die Rundeisen jeweils beidseits mit dem dazwischen liegenden Steg 13 über Kehlnähte verschweißt. Während die Rundeisen der Steigung der beiden Wendel folgen verdrillen sie sich etwas; doch hat dieses Verdrillen auf den Kreisquerschnitt der Rundeisen keine Wirkung.In the production of an internally cooled roll according to Fig. 1, first, the coolant channels 2, 2 'inserted in the core 1 cut out and the holes 3, 3' made medium return holes, as well as appropriate cooling. Now the two coolant channels 2, 2 'are covered with appropriate round bars and the round bars are welded on both sides to the intermediate web 13 via fillet welds. As the round bars follow the slope of the two coils, they twist somewhat; however, this twisting has no effect on the circular cross section of the round bars.
Nun werden die Spalte zwischen benachbarten Abschnitten des Rundeisens mit einer Schweißwerkstoffüllung weitgehend gefüllt.Now the gaps between adjacent sections of the Round bar largely filled with a welding material filling.
Der so gebildete Walzrohling wird einer spanabhebenden Bearbei tung unterzogen wobei vom Kreisquerschnitt der Rundeisen das äußere Segment abgenommen wird, wodurch schließlich das endgültige Profil der Profilelemente entsteht. Dabei wird auch ein Teil der Schweißwerkstoffüllung wieder abgetragen, und es liegt schließlich eine glatte Außenfläche vor, auf die die Verschleißschicht durch ggf. mehrlagiges Auftragsschweißen auf gebracht wird.The rolled blank thus formed becomes a machining operation subjected to the process from the circular cross section of the round bars outer segment is removed, which eventually the final profile of the profile elements is created. It will also part of the filler material removed and it there is finally a smooth outer surface on which the Wear layer due to multi-layer build-up welding brought.
In einer spanabhebenden Endbearbeitung kann dann ein glatter Außenmantel der innengekühlten Walze erzeugt werden.In a machining finish, a smoother finish can then be achieved Outer jacket of the internally cooled roller are generated.
Claims (6)
- - die Tiefe (a) des Kühlmittelkanals (2) ist größer als seine Breite (b),
- - das Profilelement (7) hat im Querschnitt gesehen die Form einer Kreisfläche, von der ein Segment abgeschnitten ist,
- - das Profilelement (7) hat im Kreisflächenteil einen Radius (r), der größer ist als die halbe Breite (b) des Kühlmittelkanals (2), und ist so angeordnet, daß seine - im Längsschnitt der Walze - gerade Außenfläche (14) parallel zum Mantel des Kernes (1) liegt,
- - das Profilelement (7) und die Schweißwerkstoffüllung (8) sind mit einer Verschleißschicht (9) überzogen, die den Außenmantel der Walze bildet.
- - The depth (a) of the coolant channel ( 2 ) is greater than its width (b) ,
- - The profile element ( 7 ) seen in cross section has the shape of a circular area, from which a segment is cut off,
- - The profile element ( 7 ) has in the circular area part a radius (r) which is greater than half the width (b) of the coolant channel ( 2 ), and is arranged such that its - in the longitudinal section of the roller - straight outer surface ( 14 ) parallel lies to the shell of the core ( 1 ),
- - The profile element ( 7 ) and the welding material filling ( 8 ) are covered with a wear layer ( 9 ) which forms the outer jacket of the roller.
- - daß der Kühlmittelkanal mit einem Rundeisen, dessen Radius dem Radius (r) des Profilelementes entspricht, abgedeckt wird,
- - das Rundeisen beidseits des Kühlmittelkanals mit dem Kern ver schweißt wird,
- - in den Spalt zwischen benachbarten Abschnitten des Rundeisens eine Schweißwerkstoffüllung eingebracht wird,
- - der so gebildete Walzenrohling einer spanabhebenden Bearbeitung zum Herstellen des Querschnittprofils des Profilelements unter zogen wird,
- - durch Auftragsschweißen die Verschleißschicht aufgetragen wird,
- - und schließlich durch mechanisches Bearbeiten der Verschleiß schicht eine glatte Walzenoberfläche hergestellt wird.
- that the coolant channel is covered with a round iron, the radius of which corresponds to the radius (r) of the profile element,
- - The round bar is welded to the core on both sides of the coolant channel,
- a welding material filling is introduced into the gap between adjacent sections of the round bar,
- - The roll blank formed in this way is subjected to machining to produce the cross-sectional profile of the profile element,
- - the wear layer is applied by build-up welding,
- - and finally a smooth roller surface is produced by mechanical processing of the wear layer.
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