專利名稱：包括用于更換帶冷卻裝置的支撐輥的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的帶材導(dǎo)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶材導(dǎo)向裝置，它具有根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的帶有支撐輥的可旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)。
這一類的帶材導(dǎo)向裝置是已知的，尤其可從DE-C-3401792中獲知。該文獻(xiàn)描述了一種已知的帶材導(dǎo)向裝置，該帶材導(dǎo)向裝置用于在連續(xù)退火爐的臥式爐腔之間或之內(nèi)于支撐輥上引導(dǎo)熱金屬帶材。在這種情況下，金屬帶材穿過(guò)爐腔時(shí)自由地懸掛在兩個(gè)或更多的帶材導(dǎo)向裝置之間。連續(xù)退火爐被廣泛采用，例如，用于在所謂的退火和酸洗線上的不銹鋼帶材氧化退火。這種爐子在高溫和大規(guī)模生產(chǎn)下工作。DE-C-3401792中的帶材導(dǎo)向裝置包括一個(gè)輥式支撐結(jié)構(gòu)，該輥式支撐結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地裝在一個(gè)框架內(nèi)。兩個(gè)徑向相對(duì)的圓柱形空腔形成于輥狀支撐結(jié)構(gòu)中，在該空腔中以可自由旋轉(zhuǎn)的方式安裝著兩個(gè)支撐輥。該輥式支撐結(jié)構(gòu)大體上包括一個(gè)堅(jiān)固的主體，冷卻管從其內(nèi)部穿過(guò)。該堅(jiān)固主體使非工作狀態(tài)下的支撐輥與爐腔內(nèi)的高溫隔離。對(duì)位于頂部的工作狀態(tài)下的支撐輥的維修可通過(guò)將支撐結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180°來(lái)進(jìn)行。
已知的帶材導(dǎo)向裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是，支撐輥的使用壽命受到絕緣效果的限制。在工作狀態(tài)下且熱金屬帶材從其上穿過(guò)的支撐輥的溫度顯著提高，這對(duì)于支撐輥的使用壽命起不利的作用。另外，高溫增加了所謂的“啄印”現(xiàn)象，即，在支撐輥運(yùn)行表面上的小顆粒的聚積，導(dǎo)致對(duì)其所引導(dǎo)的熱金屬帶材的損傷。為了降低支撐輥的溫度，可以特別是在支撐輥的內(nèi)部設(shè)置冷卻裝置。然而，在所謂的纖維輥的情況下，即，在支撐輥被覆有纖維圓盤(pán)的情況下，冷卻作用由于纖維材料的絕緣作用而受到限制。實(shí)際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)內(nèi)部冷卻管對(duì)裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)中的運(yùn)轉(zhuǎn)支撐輥進(jìn)行非直接的冷卻不會(huì)顯著降低這些支撐輥的運(yùn)行表面的溫度。而且已知，在具有金屬外層的金屬支撐輥的情況下，可沿外層金屬直接引導(dǎo)冷卻水。然而，這導(dǎo)致從這種類型的支撐輥上產(chǎn)生非常大的熱損失，從而，特別是在被退火的金屬帶材為薄金屬帶材的情況下，在支撐輥外層上的局部冷卻過(guò)高，以至?xí)斐山饘賻Р淖冃巍?br> 本發(fā)明的目的是克服上述缺陷，并且，特別是提供一種帶材導(dǎo)向裝置，其中，它可迅速地更換支撐輥，同時(shí)在高爐溫和大規(guī)模生產(chǎn)的條件下仍然能夠使支撐輥的使用壽命最大化。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種帶材導(dǎo)向裝置，其中，即使支撐輥覆蓋有纖維圓盤(pán)也可獲得優(yōu)良的使用壽命。這種類型的支撐輥優(yōu)選地用于引導(dǎo)極易受損傷的薄冷軋金屬帶材。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的是由根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶材導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)的。該帶材導(dǎo)向裝置包括一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)安裝在一個(gè)框架中并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置可同步地旋轉(zhuǎn)。至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)和可更換的支撐輥被設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)中。通過(guò)與支撐結(jié)構(gòu)相連的絕熱裝置，該支撐輥相互熱絕緣。每個(gè)支撐輥設(shè)有一個(gè)外部冷卻體。該冷卻體與支撐結(jié)構(gòu)相連，各冷卻體從外面圍繞相應(yīng)的支撐輥，并至少覆蓋其四分之一圓周。在冷卻體和支撐輥之間存在一個(gè)小間隙。在工作中，由于對(duì)冷卻體的直接輻射，使在其上引導(dǎo)熱金屬帶材的頂部的支撐輥被冷卻。這使得支撐輥的運(yùn)行表面以非常均勻但不特別強(qiáng)烈的方式被冷卻。結(jié)果，運(yùn)行表面的溫度均勻、有限的降低顯著地提高了支撐輥的使用壽命并顯著降低了啄印或者甚至完全消除這種現(xiàn)象。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的帶材導(dǎo)向裝置，即使在非常高的溫度下纖維輥也可用幾個(gè)星期，而迄今為止在這種裝置中的支撐輥通常在僅使用幾天之后便不得不進(jìn)行更換。本發(fā)明的進(jìn)一步的特點(diǎn)是，已經(jīng)轉(zhuǎn)出其工作位置的支撐輥可被迅速、均勻地冷卻，從而可迅速地對(duì)支撐輥進(jìn)行維修或更換。通過(guò)從所述輥直接熱輻射對(duì)運(yùn)行表面進(jìn)行有效的冷卻，有利地允許建立較高的爐子工作溫度而不會(huì)導(dǎo)致不利的“啄印”現(xiàn)象或在支撐輥的材料上產(chǎn)生缺陷。有利地，高達(dá)大約1250℃的爐溫完全可以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，借助大于支撐輥圓周的90°的冷卻體，工作中的支撐輥的運(yùn)行表面的溫度被顯著冷卻，以便允許支撐輥高速旋轉(zhuǎn)，從而可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
值得注意的是，F(xiàn)R-A-1,370,251已經(jīng)公開(kāi)了一種具有支承輥的帶材導(dǎo)向裝置，該支承輥裝在一個(gè)固體絕熱體中的空腔內(nèi)。在各空腔的下面設(shè)有用于通過(guò)直接的熱輻射冷卻支承輥的冷卻液管。然而，該結(jié)構(gòu)相對(duì)而言不適于在包括一個(gè)用于更換支撐輥的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的帶材導(dǎo)向裝置中采用。這種對(duì)于空腔底部中的單個(gè)的、窄的冷卻液管的熱量的消除是極其有限的，并且因此，支撐輥的圓周速度不得不被改變，以便達(dá)到所需的用于支撐輥的平均溫度。在爐溫超過(guò)1000℃時(shí)，支撐輥平均溫度可僅低到足夠防止支撐輥下垂?！白挠　爆F(xiàn)象和對(duì)支撐輥表面結(jié)構(gòu)的其它損傷依然存在。特別地，由于即使支撐輥暫時(shí)停滯也將在極短的時(shí)間內(nèi)使這些輥?zhàn)颖粨p傷到必須進(jìn)行更換的程度，所以纖維輥不能被用在FR-A-1,370,251中所述的結(jié)構(gòu)中。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，它可以被用于所有類型的支撐輥中。例如，它可以被用于用具有銅覆層的金屬支撐輥引導(dǎo)帶有氧化皮的熱軋金屬帶材。實(shí)際上，例如金屬支撐輥被覆有纖維圓盤(pán)的所謂纖維輥，可通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的冷卻結(jié)構(gòu)在其運(yùn)行表面上進(jìn)行成功地冷卻。按照這種方式，甚至可以用于對(duì)極易受損傷的薄冷軋金屬帶材進(jìn)行成功的導(dǎo)向。應(yīng)當(dāng)注意，由于纖維圓盤(pán)的熱傳導(dǎo)率非常低，所以通過(guò)將熱量發(fā)散到位于纖維輥內(nèi)部的冷卻體中而對(duì)纖維輥運(yùn)行表面進(jìn)行有效冷卻是不可能的，或者是非常困難的。
特別是，冷卻體包圍超過(guò)相應(yīng)支撐輥的圓周的140°。冷卻體對(duì)支撐輥的較寬的包圍區(qū)域可在即使金屬帶材(并且因而還有支撐輥)暫時(shí)停滯的情況下也可對(duì)支撐輥進(jìn)行充分冷卻。這是有利的，因?yàn)?，在已知的帶材?dǎo)向裝置中，如果熱金屬帶材停滯則支撐結(jié)構(gòu)必須旋轉(zhuǎn)超過(guò)90°角，以便防止支撐輥由于過(guò)熱而受到損傷。在根據(jù)本發(fā)明的帶材導(dǎo)向裝置的情況下，只有在冷卻體或冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下才需要這種類型的旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例由權(quán)利要求3-10所限定。
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明，其中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的帶材導(dǎo)向裝置的縱向剖視圖；圖2表示沿圖1中II-II線的放大視圖；圖3表示圖2中的冷卻體的一部分的圖示；圖4表示圖2中的絕熱裝置的一部分的圖示。
圖1中所示帶材導(dǎo)向裝置包括一個(gè)具有兩個(gè)垂直支腳的框架1。各支腳設(shè)有軸承2，支撐結(jié)構(gòu)3以可繞軸4旋轉(zhuǎn)的方式被安裝在其中?？蚣?中位于右手側(cè)的垂直支腳包括用于框架1中的支撐結(jié)構(gòu)3的步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置6。支撐結(jié)構(gòu)3具有一個(gè)頂部支撐輥10和一個(gè)底部支撐輥11。支撐輥10、11通常以可自由旋轉(zhuǎn)的方式安裝在支撐結(jié)構(gòu)3中；然而，它們也可以被驅(qū)動(dòng)。
帶材導(dǎo)向裝置用于在一個(gè)臥式退火爐的爐室之間或內(nèi)部對(duì)熱金屬帶材進(jìn)行導(dǎo)向。在圖2中，概略地表示出金屬帶材并且由標(biāo)號(hào)20標(biāo)出。在操作中，在支撐輥10上對(duì)金屬帶材20進(jìn)行導(dǎo)向。如果需要，通過(guò)將支撐結(jié)構(gòu)3旋轉(zhuǎn)180°，可以用一種簡(jiǎn)單的方式對(duì)支撐輥10進(jìn)行維修。在這種方式中，支撐輥10移向底部，在對(duì)支撐輥10進(jìn)行維修的同時(shí)，在支撐輥11上對(duì)金屬帶材20進(jìn)行導(dǎo)向。
支撐結(jié)構(gòu)3包括一個(gè)中心管14，冷卻絕熱裝置被安裝于其上。冷卻絕熱裝置被設(shè)置在支撐輥10和11之間，并且延伸于支撐輥10、11的整個(gè)長(zhǎng)度范圍。
冷卻裝置包括分別用于各支撐輥10、11的外冷卻體25、26(參考圖2)。各冷卻體25、26位于相應(yīng)支撐輥10、11的側(cè)部，并在支撐輥10、11和冷卻體25、26之間留有一個(gè)小間隙。冷卻體25、26包圍支撐輥10、11外周的很大一部分，實(shí)際上幾乎為外周的一半。冷卻體25被永久性地冷卻，以便從處于工作狀態(tài)下的支撐輥10而來(lái)的一些熱量因直接熱輻射而可被冷卻體25消耗掉，所述熱量是從熱金屬帶材和爐子所發(fā)出的。冷卻體26也被永久性冷卻。如果支撐輥11已經(jīng)轉(zhuǎn)出其工作位置，則其熱量可因直接熱輻射而被冷卻體26消耗掉，從而可快速地對(duì)支撐輥11進(jìn)行維修工作。
有利地，冷卻體25、26包括一個(gè)連接冷卻介質(zhì)入口27和冷卻介質(zhì)出口28的液體冷卻體(參考圖1)。冷卻介質(zhì)、例如水或油經(jīng)冷卻介質(zhì)入口27進(jìn)入管14的一端，并由此經(jīng)一個(gè)歧管29移入頂部和底部冷卻體25、26。在冷卻介質(zhì)已經(jīng)流過(guò)冷卻體25、26之后，可通過(guò)一個(gè)歧管30和管14的一端，并且由此排出到冷卻介質(zhì)出口28。在支撐結(jié)構(gòu)3的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，冷卻介質(zhì)沿軸線4的中心供應(yīng)和排出特別有利。
冷卻體25、26可按照各種方式設(shè)計(jì)，例如，采用多個(gè)管32，這些管一個(gè)挨著一個(gè)，并且分別連接到冷卻介質(zhì)入口27和冷卻介質(zhì)出口28上。還可以采用一個(gè)或更多的管，所述管以曲折地穿過(guò)冷卻體25、26的形式延伸。這些選擇的優(yōu)點(diǎn)是，只需要一個(gè)相對(duì)于冷卻介質(zhì)入口和出口的連接便足夠了。
為了隔離和保護(hù)支撐結(jié)構(gòu)3，在冷卻體25、26之間設(shè)有絕熱殼34。絕熱殼34的疊層組被耐熱板35所覆蓋。絕熱殼34的疊層組和耐熱板35在固定銷36的幫助下保持在一起。
支撐輥10、11之間的冷卻和絕熱裝置優(yōu)選為分段結(jié)構(gòu)并且被分立地安裝到支撐結(jié)構(gòu)3的管14上。這使得可以無(wú)須拆卸整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)3便可以拆下分立的段。所述段結(jié)構(gòu)可從圖3和4中清楚地看到。從圖3中看到的冷卻裝置段和從圖4中看到的絕熱裝置段均分別設(shè)有一個(gè)支撐肋40和41，從而所述段可相互配合并與管14配合。絕熱裝置有利地以下述方式設(shè)置，即，位于最遠(yuǎn)處的冷卻裝置的邊緣被保護(hù)起來(lái)不受從爐子而來(lái)的熱量的直接輻射。這可防止過(guò)多的熱吸收。
耐熱板35大體位于與支撐輥10、11的最外部位相比距離支撐結(jié)構(gòu)的中心軸線4具有較小半徑的位置上。在支撐結(jié)構(gòu)3旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，金屬帶材20可被支撐在耐熱板35上而不損傷絕熱部分。在工作中，帶材的導(dǎo)向裝置的部分向內(nèi)凸出穿過(guò)臥式退火爐的底壁上的一個(gè)開(kāi)口和/或爐子側(cè)壁中的帶材進(jìn)給或帶材移出開(kāi)口。為了允許支撐結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，在爐壁中開(kāi)口的邊緣和帶材導(dǎo)向裝置之間清晰地留有一間隙。在這種情況下，有利于耐熱板35位于與支撐輥10、11的最外部相比離中心軸線4具有較短半徑的位置處。從而，任何污物、例如在開(kāi)口的邊緣處堆積的燒結(jié)金屬殘余物自由地掉落，而不會(huì)卡在板35和開(kāi)口的邊緣之間。在支撐結(jié)構(gòu)3的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，被導(dǎo)向的帶材下降幾厘米直到其被支撐在板35上為止。為了防止部分由于板35位于較小的半徑上而造成的爐子的煙道氣體損失，沿整個(gè)長(zhǎng)度并且在支撐結(jié)構(gòu)3的端部處設(shè)有氣幕，其在所述間隙的位置處封遮住爐子外殼，所述間隙清晰地留在開(kāi)口的邊緣和帶材導(dǎo)向裝置之間。
為了防止水蒸氣從退火爐中的煙道氣中冷凝到冷卻體25的表面上和氣體水冷部分上，冷卻介質(zhì)以一個(gè)特定的初始溫度供應(yīng)。該初始溫度低于冷卻體25表面上的露點(diǎn)并且氣體水冷部分被防止。冷卻介質(zhì)的初始溫度特別地在40-45℃附近。
在薄帶材的情況下，支撐輥10、11有利地由所謂的纖維輥構(gòu)成。在這種情況下，各支撐輥大體包括一個(gè)金屬內(nèi)管50(參考圖2)，其上被推入多個(gè)圓盤(pán)51，這些圓盤(pán)51的外緣一起構(gòu)成支撐輥的運(yùn)行表面。在這種情況下，各圓盤(pán)51由纖維材料制成。在根據(jù)本發(fā)明的帶材導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)中，由于對(duì)位于其下部的冷卻體的直接輻射，纖維輥運(yùn)行表面的溫度可被保持在許可的限度內(nèi)，所以可以采用這種類型的纖維輥。
因此，本發(fā)明提供一種帶具有兩個(gè)支撐輥的可旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的帶材導(dǎo)向裝置，其中，支撐輥的使用壽命非常長(zhǎng)，并且可采用很高的退火爐工作溫度，而不會(huì)導(dǎo)致處于工作狀態(tài)下的支撐輥的溫度過(guò)高。
權(quán)利要求
1.用于引導(dǎo)熱金屬帶材(20)的帶材導(dǎo)向裝置，包括一框架(1)；一支撐結(jié)構(gòu)(3)，其以可繞一軸線(4)旋轉(zhuǎn)的方式裝在框架(1)中；用于框架(1)中的支撐結(jié)構(gòu)(3)的步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置(6)；至少兩個(gè)支撐輥(10、11)，它們可旋轉(zhuǎn)并且可拆卸地設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)(3)中；絕熱裝置，其被連接到支撐結(jié)構(gòu)(3)上并且位于支撐輥(10、11)之間；以及冷卻裝置，用于冷卻各支撐輥(10、11)；其特征在于，用于各支撐輥(10、11)的冷卻裝置包括一個(gè)連接到支撐結(jié)構(gòu)(3)上的冷卻體(25、26)，其中，各冷卻體(25、26)沿相應(yīng)的支撐輥(10、11)的縱向延伸，從外部覆蓋超過(guò)輥?zhàn)訄A周的90°，并且位于與支撐輥(10、11)具有一定距離的位置上，各冷卻體(25、26)通過(guò)直接輻射冷卻相應(yīng)的支撐輥(10、11)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，冷卻體(25、26)覆蓋超過(guò)相應(yīng)支撐輥(10、11)的圓周的140°。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，冷卻體(25、26)包括一個(gè)具有冷卻介質(zhì)入口(27)和冷卻介質(zhì)出口(28)的液體冷卻體。
4.如權(quán)利要求3所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，冷卻體(25、26)包括至少一個(gè)彎曲管(21)。
5.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，絕熱裝置包括絕熱殼體(34)，該絕熱殼體(34)延伸于分離支撐輥(10、11)的冷卻體(25、26)之間。
6.如權(quán)利要求5所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，絕熱殼體(34)被耐熱板(35)所覆蓋。
7.如權(quán)利要求6所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，耐熱板(35)大體位于與支撐輥(10、11)處于最外側(cè)的那些部分相比距離支撐結(jié)構(gòu)(3)的中心軸線(4)具有較小半徑的位置上。
8.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，絕熱裝置為分段式設(shè)計(jì)，并且以可被分別拆下的方式被安裝到支撐結(jié)構(gòu)(3)上。
9.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，冷卻體(25、26)以可被分別拆下的方式被安裝到支撐結(jié)構(gòu)(3)上。
10.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的帶材導(dǎo)向裝置，其特征在于，支撐輥(10、11)包括一個(gè)覆蓋有纖維圓盤(pán)(51)的芯體。
全文摘要
用于引導(dǎo)熱金屬帶材(20)的帶材導(dǎo)向裝置,包括一框架(1);一支撐結(jié)構(gòu)(3),其以可繞一軸線(4)旋轉(zhuǎn)的方式安裝在框架(1)中;用于框架(1)中的支撐結(jié)構(gòu)(3)的步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(6);至少兩個(gè)支撐輥(10、11),它們可旋轉(zhuǎn)并且可拆卸地設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)(3)中;絕熱裝置,其被連接到支撐結(jié)構(gòu)(3)上并且位于支撐輥(10、11)之間;冷卻裝置,用于冷卻各支撐輥(10、11)。其中,用于各支撐輥(10、11)的冷卻裝置包括一個(gè)連接到支撐結(jié)構(gòu)(3)上的冷卻體(25、26),各冷卻體(25、26)沿相應(yīng)的支撐輥(10、11)的縱向延伸,從外部覆蓋超過(guò)輥?zhàn)訄A周的90°,并位于與支撐輥(10、11)具有一定距離的位置上,由于從所述輥的直接輻射,各冷卻體(25、26)冷卻相應(yīng)的支撐輥(10、11)。
文檔編號(hào)B21B39/14GK1332808SQ99815157
公開(kāi)日2002年1月23日 申請(qǐng)日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月6日
發(fā)明者萊奧·安東尼厄斯·勒伊特 申請(qǐng)人:熱技公司