Verwendung einer Ofenrolle

Abstract

 Ofenrolle für den Transport langgestreckten, metallischen Gutes durch Wärmebehandlungsöfen, deren theoretische Mantelfäche aus kleinflächigen, von einander getrennten, tragenden Elementen besteht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ofenrolle für den Transport lang­streckten metallischen Glühgutes mit starrer, drehbar gelagerter Achse.
Derartige Rollen werden für die Förderung von z. B. Blechen oder Stahlbändern bei der Wärmebehandlung in Durchlauföfen eingesetzt. Diese zum Teil angetriebenen Ofenrollen aus wärmebeständigem Stahl sind insbesondere im Einlaufbereich des Glühofens und der Vorwärmzone Ursache ständiger Betriebsprobleme.
Auf den Rollen bilden sich nach kurzer Betriebszeit pickelartige Aufwachsungen, die zu erheblichen Beschädigungen der durch die Wärmebehandlung weichen Oberfläche des zu fördernden Gutes führt. Insbesondere beschichtete Bänder, z. B. verzinkte Stahlbänder, weisen Kratzer und Abdrücke von den Pickeln der Ofenrollen bzw. von den Ofenrollen gelöste und an der Bandoberfläche haftende Aufwachsungen auf.

[0002] Die Ursache der Aufwachsungen oder Pickel wird in Walzzunder­teilchen oder anderen Fremdkörpern gesehen, die an den Ofenrollen haften bleiben und nach und nach bis zu mehr als Kaffeebohnen­größe oder zu Ringwulsten schichtweise aufwachsen können. Abhilfe soll das Einblasen von das Pickelwachstum hemmenden Gasen (US-PS 26 71 038) in den Spalt zwischen Glühgut und Ofenrolle bringen. Abgesehen von dem Problem, die richtige Gasmenge je nach Glühgut und Temperatur einzublasen, ist dies ein sehr teures Verfahren.
Gleiches gilt für den Vorschlag (DE-OS 14 58 995), zwischen Transportrolle und zu behandelndem Gut als Hemmstoff gegen Pickelwachstum nichtmetallische, pulverförmige Partikel wie Oxide von Magnesium, Calzium, Titan oder Aluminium etc. einzubringen.

[0003] Dem Problem hoher Betriebskosten für das Zusatzmaterial begegnet die Lösung, die Transportrollen mit Aluminium-Oxid (US-PS 26 63 558) oder Ferrosilizium (US-PS 26 95 248) zu überziehen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die Beschichtung der Rollen ebenfalls aufwendig und die Standzeit nicht zufriedenstellend ist. Derzeit werden die Ofenrollen nach teilweise erst vierstündiger Betriebszeit ausgewechselt und geschliffen, manchmal auch noch verchromt.
Als nicht zufriedenstellend werden Alternativen mit ständiger oder diskontinuierlicher (DE-OS 35 30 517) Wasserkühlung beurteilt, da die Rollenkonstruktion sehr aufwendig ist und/oder der Wasserverbauch bzw. der Energieverlust im Ofen durch Kühlen die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt.
Versuche haben gezeigt, daß Schwankungen in der Charakteristik der Ofenatmosphäre sofort eine vermehrte Pickelbildung zur Folge haben. Variieren dieser Bedingungen schafft also keine Abhilfe.

[0004] Geringfügige Verbesserungen wurden durch gezielte Einstellung einer Relativgeschwindigkeit zwischen Transportrolle und Glühgut erreicht, z. B. durch Drehzahlregelung der Rollenantriebe. Dabei entstehen aber auch Beschädigungen der Oberfläche des wärme­behandelten Gutes.

[0005] Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Transporteinrichtung vorzuschlagen, die einerseits das Entstehen von Pickeln oder Aufwachsungen vermeidet und andererseits das im Ofen zu behandelnde Gut möglichst ohne Oberflächenbeschädigung fördert.

[0006] Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteranprüche erfaßt.

[0007] Bei der Verwendung von feuerverzinktem Stahlband, z. B. für Autokarosserien, werden heute Beschädigungen oder haftende Aufwachsungen an der verzinkten Oberfläche nur noch in Größenordnungen von z. B. drei Pickel/m² Blechoberfläche toleriert. Diese Qualität läßt sich mit Ofenrollen der erfindungsgemäßen Art erreichen.

[0008] Es wurde überraschend festgestellt, daß das bisher unvermeidliche Pickelwachstum unterbunden wird, wenn derartige Ofenrollen entgegen der bisherigen Erwartung keine glatte zylindrische Oberfläche haben. Wird der wirksame, transportierende "Rollen­mantel" in eine Vielzahl von tragenden Punkten aufgelöst, enstehen praktisch keine Aufwachsungen. Offensichtlich finden die zu Pickeln wachsenden Fremdkörper an derartigen Rollen­oberflächen nicht genügend Halt.

[0009] Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Traganteil des Rollen­mantels auf 40 bis 70 % der theoretischen Zylinderoberfläche reduziert wurde.
Unter 20 % Traganteil werden die Bandbeschädigungen zu groß; bei über 80 % Traganteil entsteht wieder Pickelwachstum. Die tragenden Elemente der Ofenrolle sollten flächig ausgebildet sein, damit die spezifische Flächenpressung nicht zu groß wird und keine Oberflächenschäden am Glühgut erzeugt werden.

[0010] Als günstig haben sich Kleinflächen von 0,05 bis 5 mm² Größe für die tragenden Elemente erwiesen.
Eine unregelmäßige Verteilung der tragenden Flächen reduziert die Möglichkeit, daß gleichförmige Abdrücke am Glühgut auftreten und unterdrückt das periodische Pickelwachstum.

[0011] Eine derartige Mantelstruktur der Ofenrolle läßt sich einfach durch unregelmäßiges chemisches Ätzen einer zylindrischen Rollenoberfläche erreichen. Eine andere Möglichkeit ist, gezahnte Scheiben auf der starren Achse der Ofenrolle aufzureihen und durch Nuten oder Federn sowie Seitenbleche auf der Achse festzulegen.

[0012] Die Scheiben können auch aus enggepreßten handelsüblichen Rund-­Drahtbürsten bestehen, die sich aus hitzebeständigem Draht mit zentralem, für die Aufnahme auf der Achse durchbrochenem Halte­ring zusammensetzen.

[0013] Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Bürstenbänder oder gezahnte Bänder schraubenförmig um die Starrachse zu wickeln, zusammenzupressen und an der Achse zu befestigen. Die Zähne oder die Bürstenköpfe bilden dann den Rollenmantel, die Transportrollenoberfläche.

[0014] Anhand schematischer Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden:

[0015] Es zeigen:

Fig. 1 zwei unterschiedliche erfindungsgemäße Ofenrollen in Arbeitsposition,

Fig. 2 einen Teil einer ersten erfindungsgemäßen Ofenrolle gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil einer zweiten erfindungsgemäßen Ofenrolle gemäß Fig. 1.

[0016] Ein zu verzinkendes Stahlband 1 von 3 mm Dicke und 1500 mm Breite wird durch einen Ofen einer nicht dargestellten Feuer­verzinkungsanlage gefördert und dabei wärmebehandelt (Fig. 1). Durch in die Wand 3 des Ofens 2 eingesetzte Strahlrohre 4 von nicht dargestellten Gasbrennern wird die Ofenatmosphäre (Schutzgas) und somit das Stahlband 1 auf 800° C erwärmt. Zwei Ofenrollen 6, 11, hier dargestellt in unterschiedlicher Bauart, in der Regel jedoch gleicher Bauart, fördern das Stahlband 1 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung durch den Ofen 2.
Insbesondere auf den ersten Rollen im Einlaufbereich des Glühofens wachsen Pickel auf. Daher erhielten die dargestellten erfindungsgemäßen Ofenrollen 6, 11 eine besondere Rollen­oberfläche, die das Pickelwachstum verhindert.
Die Ofenrolle 11 mit starrer Achse 9 ist an beiden, nicht dargestellten, Enden wälzgelagert. Die Ofenrolle 11 ist auf einer Breite von 1600 mm aus einzelnen 50 mm breiten Scheiben 12, die mit Stahldrähten 13 (Fig. 2) besetzt sind und eine Bohrung 14 zur Aufnahme der Achse 9 aufweisen, zusammengesetzt. Von den Rollenenden her werden die Scheiben 12 durch auf der Achse 9 festgeschweißte Bundbleche 10, zusammengepreßt.
Die Scheiben 12 sind so eng mit Stahldrähten 13 von 1,5 mm Durchmesser besetzt, daß die tragende Oberfläche der erfindungsgemäßen Ofenrolle 11 etwa 40 % einer theoretisch zylindrischen Rolle beträgt. Das durch die Wärmebehandlung relativ weiche Stahlband 1 liegt nur auf den Stirnflächen der Stahldrähte 13 auf.

[0017] Die zweite Ofenrolle 6 im rechten Teil von Fig. 1 weist eine ebenfalls nicht dargestellte Wälzlagerung an beiden Enden der angetriebenen starren Achse 5 auf. Um diese Achse 5 ist ein Profilband 8 schraubenförmig gewickelt und an beiden Enden der Achse 5 durch Preßbunde 7 gehalten.

[0018] Fig. 3 zeigt einen Abschnitt des 1 mm dicken Profilbandes 8 in Seitenansicht.
Das 50 mm hohe Profilband 8 aus Federstahl weist an der Oberseite abwechselnd schmale Zähne 15 und breite Zähne 16 mit Lücken 17 auf. Die Zahnbreiten betragen a = 1 mm und b = 5 mm. An der Unterseite ist das Profilband 8 gekerbt, damit es um die Achse 5 der Ofenrolle 6 gewickelt werden kann.
Nach Aufwickeln des Profilbandes 8 ergibt sich aufgrund unterschiedlicher Zahnbreiten a, b der Zähne 15, 16 und damit versetzten Zahnköpfen benachbarter Profilbandwindungen ein unregelmäßiges Tragflächenmuster als tragende "Rollenoberfläche" der Ofenrolle 6. Das Band 8 ist im Bereich der Zähne 15,16 auf 0,8 mm Dicke reduziert, damit zwischen den Bandwindungen im Zahnbereich ein Abstand entsteht.

[0019] Die Ofenrollen 6, 11 werden nach ihrem Zusammenbau und vor Einsatz in den Ofen 2 an der Oberfläche geschliffen, damit sie einen exakten, definierten Durchmesser und somit präzisen Rundlauf haben.

[0020] Die erfindungsgemäßen Ofenrollen 6,11 zeigen keinerlei Pickel­wachstum und erzeugen keine Oberflächenbeschädigungen am Glühgut. Bisher üblicherweise verwendete Zylinderrollen hatten, je nach Glühgut und Glühtemperatur, nur Einsatzzeiten von einigen Stunden bis zu wenigen Tagen, bevor das Pickelwachstum begann und sie ausgetauscht werden mußten.

Ansprüche

1. Ofenrolle für den Transport langgestreckten, metallischen Glühgutes mit einer starren, drehbar gelagerten Achse, dadurch gekennzeichnet, daß 20 bis 80 % der theoretischen Mantelfläche der Ofenrolle (6,11) aus kleinflächigen tragenden Elementen besteht.

2. Ofenrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinflächigen tragenden Elemente 0,01 bis 30 mm², vorzugsweise 0,05 bis 5 mm², groß sind und im wesentlichen einen unregelmäßigen Abstand voneinander aufweisen.

3. Ofenrolle nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenrolle (6,11) mindestens in der tragenden Breite aus auf der Achse (5,9) aufgereihten und festgelegten Scheiben (12) besteht.

4. Ofenrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (12) als Rund-Drahtbürsten ausgebildet sind.

5. Ofenrolle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenrolle (6,11) aus einem schraubenförmig um die starre Achse (5,9) gewickelten Band (8) gebildet ist, das radial von der Achse (5,9) weg sich erstreckende und in kleinflächigen Oberflächen endende, tragende Elemente aufweist.

Zeichnung