包括用于更换带冷却装置的支撑辊的可旋转结构的带材导向装置

摘要

用于引导热金属带材(20)的带材导向装置,包括一框架(1);一支撑结构(3),其以可绕一轴线(4)旋转的方式安装在框架(1)中;用于框架(1)中的支撑结构(3)的步进式旋转驱动装置(6);至少两个支撑辊(10、11),它们可旋转并且可拆卸地设置在支撑结构(3)中;绝热装置,其被连接到支撑结构(3)上并且位于支撑辊(10、11)之间;冷却装置,用于冷却各支撑辊(10、11)。其中,用于各支撑辊(10、11)的冷却装置包括一个连接到支撑结构(3)上的冷却体(25、26),各冷却体(25、26)沿相应的支撑辊(10、11)的纵向延伸,从外部覆盖超过辊子圆周的90°,并位于与支撑辊(10、11)具有一定距离的位置上,由于从所述辊的直接辐射,各冷却体(25、26)冷却相应的支撑辊(10、11)。

说明书

本发明涉及一种带材导向装置，它具有根据权利要求1的前序部分所述的带有支撑辊的可旋转支撑结构。

这一类的带材导向装置是已知的，尤其可从DE-C-3401792中获知。该文献描述了一种已知的带材导向装置，该带材导向装置用于在连续退火炉的卧式炉腔之间或之内于支撑辊上引导热金属带材。在这种情况下，金属带材穿过炉腔时自由地悬挂在两个或更多的带材导向装置之间。连续退火炉被广泛采用，例如，用于在所谓的退火和酸洗线上的不锈钢带材氧化退火。这种炉子在高温和大规模生产下工作。DE-C-3401792中的带材导向装置包括一个辊式支撑结构，该辊式支撑结构可旋转地装在一个框架内。两个径向相对的圆柱形空腔形成于辊状支撑结构中，在该空腔中以可自由旋转的方式安装着两个支撑辊。该辊式支撑结构大体上包括一个坚固的主体，冷却管从其内部穿过。该坚固主体使非工作状态下的支撑辊与炉腔内的高温隔离。对位于顶部的工作状态下的支撑辊的维修可通过将支撑结构旋转180°来进行。

已知的带材导向装置的一个缺点是，支撑辊的使用寿命受到绝缘效果的限制。在工作状态下且热金属带材从其上穿过的支撑辊的温度显著提高，这对于支撑辊的使用寿命起不利的作用。另外，高温增加了所谓的“啄印”现象，即，在支撑辊运行表面上的小颗粒的聚积，导致对其所引导的热金属带材的损伤。为了降低支撑辊的温度，可以特别是在支撑辊的内部设置冷却装置。然而，在所谓的纤维辊的情况下，即，在支撑辊被覆有纤维圆盘的情况下，冷却作用由于纤维材料的绝缘作用而受到限制。实际上，已经发现，通过内部冷却管对装在一个可旋转支撑结构中的运转支撑辊进行非直接的冷却不会显著降低这些支撑辊的运行表面的温度。而且已知，在具有金属外层的金属支撑辊的情况下，可沿外层金属直接引导冷却水。然而，这导致从这种类型的支撑辊上产生非常大的热损失，从而，特别是在被退火的金属带材为薄金属带材的情况下，在支撑辊外层上的局部冷却过高，以至会造成金属带材变形。

本发明的目的是克服上述缺陷，并且，特别是提供一种带材导向装置，其中，它可迅速地更换支撑辊，同时在高炉温和大规模生产的条件下仍然能够使支撑辊的使用寿命最大化。特别地，本发明的目的是提供一种带材导向装置，其中，即使支撑辊覆盖有纤维圆盘也可获得优良的使用寿命。这种类型的支撑辊优选地用于引导极易受损伤的薄冷轧金属带材。

根据本发明，这些目的是由根据权利要求1所述的带材导向装置实现的。该带材导向装置包括一个支撑结构，该支撑结构安装在一个框架中并且通过驱动装置可同步地旋转。至少两个可旋转和可更换的支撑辊被设置在可旋转的支撑结构中。通过与支撑结构相连的绝热装置，该支撑辊相互热绝缘。每个支撑辊设有一个外部冷却体。该冷却体与支撑结构相连，各冷却体从外面围绕相应的支撑辊，并至少覆盖其四分之一圆周。在冷却体和支撑辊之间存在一个小间隙。在工作中，由于对冷却体的直接辐射，使在其上引导热金属带材的顶部的支撑辊被冷却。这使得支撑辊的运行表面以非常均匀但不特别强烈的方式被冷却。结果，运行表面的温度均匀、有限的降低显著地提高了支撑辊的使用寿命并显著降低了啄印或者甚至完全消除这种现象。已经发现，对于根据本发明的带材导向装置，即使在非常高的温度下纤维辊也可用几个星期，而迄今为止在这种装置中的支撑辊通常在仅使用几天之后便不得不进行更换。本发明的进一步的特点是，已经转出其工作位置的支撑辊可被迅速、均匀地冷却，从而可迅速地对支撑辊进行维修或更换。通过从所述辊直接热辐射对运行表面进行有效的冷却，有利地允许建立较高的炉子工作温度而不会导致不利的“啄印”现象或在支撑辊的材料上产生缺陷。有利地，高达大约1250℃的炉温完全可以实现。实际上，已经发现，借助大于支撑辊圆周的90°的冷却体，工作中的支撑辊的运行表面的温度被显著冷却，以便允许支撑辊高速旋转，从而可实现大规模生产。

值得注意的是，FR-A-1,370,251已经公开了一种具有支承辊的带材导向装置，该支承辊装在一个固体绝热体中的空腔内。在各空腔的下面设有用于通过直接的热辐射冷却支承辊的冷却液管。然而，该结构相对而言不适于在包括一个用于更换支撑辊的可旋转结构的带材导向装置中采用。这种对于空腔底部中的单个的、窄的冷却液管的热量的消除是极其有限的，并且因此，支撑辊的圆周速度不得不被改变，以便达到所需的用于支撑辊的平均温度。在炉温超过1000℃时，支撑辊平均温度可仅低到足够防止支撑辊下垂。“啄印”现象和对支撑辊表面结构的其它损伤依然存在。特别地，由于即使支撑辊暂时停滞也将在极短的时间内使这些辊子被损伤到必须进行更换的程度，所以纤维辊不能被用在FR-A-1,370,251中所述的结构中。

根据本发明的结构的优点是，它可以被用于所有类型的支撑辊中。例如，它可以被用于用具有铜覆层的金属支撑辊引导带有氧化皮的热轧金属带材。实际上，例如金属支撑辊被覆有纤维圆盘的所谓纤维辊，可通过根据本发明的冷却结构在其运行表面上进行成功地冷却。按照这种方式，甚至可以用于对极易受损伤的薄冷轧金属带材进行成功的导向。应当注意，由于纤维圆盘的热传导率非常低，所以通过将热量发散到位于纤维辊内部的冷却体中而对纤维辊运行表面进行有效冷却是不可能的，或者是非常困难的。

特别是，冷却体包围超过相应支撑辊的圆周的140°。冷却体对支撑辊的较宽的包围区域可在即使金属带材(并且因而还有支撑辊)暂时停滞的情况下也可对支撑辊进行充分冷却。这是有利的，因为，在已知的带材导向装置中，如果热金属带材停滞则支撑结构必须旋转超过90°角，以便防止支撑辊由于过热而受到损伤。在根据本发明的带材导向装置的情况下，只有在冷却体或冷却系统出现故障的情况下才需要这种类型的旋转。

本发明的优选实施例由权利要求3-10所限定。

下面将参考附图对本发明作更详细的说明，其中：

图1表示根据本发明的带材导向装置的纵向剖视图；

图2表示沿图1中II-II线的放大视图；

图3表示图2中的冷却体的一部分的图示；

图4表示图2中的绝热装置的一部分的图示。

图1中所示带材导向装置包括一个具有两个垂直支脚的框架1。各支脚设有轴承2，支撑结构3以可绕轴4旋转的方式被安装在其中。框架1中位于右手侧的垂直支脚包括用于框架1中的支撑结构3的步进式旋转的驱动装置6。支撑结构3具有一个顶部支撑辊10和一个底部支撑辊11。支撑辊10、11通常以可自由旋转的方式安装在支撑结构3中；然而，它们也可以被驱动。

带材导向装置用于在一个卧式退火炉的炉室之间或内部对热金属带材进行导向。在图2中，概略地表示出金属带材并且由标号20标出。在操作中，在支撑辊10上对金属带材20进行导向。如果需要，通过将支撑结构3旋转180°，可以用一种简单的方式对支撑辊10进行维修。在这种方式中，支撑辊10移向底部，在对支撑辊10进行维修的同时，在支撑辊11上对金属带材20进行导向。

支撑结构3包括一个中心管14，冷却绝热装置被安装于其上。冷却绝热装置被设置在支撑辊10和11之间，并且延伸于支撑辊10、11的整个长度范围。

冷却装置包括分别用于各支撑辊10、11的外冷却体25、26(参考图2)。各冷却体25、26位于相应支撑辊10、11的侧部，并在支撑辊10、11和冷却体25、26之间留有一个小间隙。冷却体25、26包围支撑辊10、11外周的很大一部分，实际上几乎为外周的一半。冷却体25被永久性地冷却，以便从处于工作状态下的支撑辊10而来的一些热量因直接热辐射而可被冷却体25消耗掉，所述热量是从热金属带材和炉子所发出的。冷却体26也被永久性冷却。如果支撑辊11已经转出其工作位置，则其热量可因直接热辐射而被冷却体26消耗掉，从而可快速地对支撑辊11进行维修工作。

有利地，冷却体25、26包括一个连接冷却介质入口27和冷却介质出口28的液体冷却体(参考图1)。冷却介质、例如水或油经冷却介质入口27进入管14的一端，并由此经一个歧管29移入顶部和底部冷却体25、26。在冷却介质已经流过冷却体25、26之后，可通过一个歧管30和管14的一端，并且由此排出到冷却介质出口28。在支撑结构3的旋转过程中，冷却介质沿轴线4的中心供应和排出特别有利。

冷却体25、26可按照各种方式设计，例如，采用多个管32，这些管一个挨着一个，并且分别连接到冷却介质入口27和冷却介质出口28上。还可以采用一个或更多的管，所述管以曲折地穿过冷却体25、26的形式延伸。这些选择的优点是，只需要一个相对于冷却介质入口和出口的连接便足够了。

为了隔离和保护支撑结构3，在冷却体25、26之间设有绝热壳34。绝热壳34的叠层组被耐热板35所覆盖。绝热壳34的叠层组和耐热板35在固定销36的帮助下保持在一起。

支撑辊10、11之间的冷却和绝热装置优选为分段结构并且被分立地安装到支撑结构3的管14上。这使得可以无须拆卸整个支撑结构3便可以拆下分立的段。所述段结构可从图3和4中清楚地看到。从图3中看到的冷却装置段和从图4中看到的绝热装置段均分别设有一个支撑肋40和41，从而所述段可相互配合并与管14配合。绝热装置有利地以下述方式设置，即，位于最远处的冷却装置的边缘被保护起来不受从炉子而来的热量的直接辐射。这可防止过多的热吸收。

耐热板35大体位于与支撑辊10、11的最外部位相比距离支撑结构的中心轴线4具有较小半径的位置上。在支撑结构3旋转的过程中，金属带材20可被支撑在耐热板35上而不损伤绝热部分。在工作中，带材的导向装置的部分向内凸出穿过卧式退火炉的底壁上的一个开口和/或炉子侧壁中的带材进给或带材移出开口。为了允许支撑结构旋转，在炉壁中开口的边缘和带材导向装置之间清晰地留有一间隙。在这种情况下，有利于耐热板35位于与支撑辊10、11的最外部相比离中心轴线4具有较短半径的位置处。从而，任何污物、例如在开口的边缘处堆积的烧结金属残余物自由地掉落，而不会卡在板35和开口的边缘之间。在支撑结构3的旋转过程中，被导向的带材下降几厘米直到其被支撑在板35上为止。为了防止部分由于板35位于较小的半径上而造成的炉子的烟道气体损失，沿整个长度并且在支撑结构3的端部处设有气幕，其在所述间隙的位置处封遮住炉子外壳，所述间隙清晰地留在开口的边缘和带材导向装置之间。

为了防止水蒸气从退火炉中的烟道气中冷凝到冷却体25的表面上和气体水冷部分上，冷却介质以一个特定的初始温度供应。该初始温度低于冷却体25表面上的露点并且气体水冷部分被防止。冷却介质的初始温度特别地在40-45℃附近。

在薄带材的情况下，支撑辊10、11有利地由所谓的纤维辊构成。在这种情况下，各支撑辊大体包括一个金属内管50(参考图2)，其上被推入多个圆盘51，这些圆盘51的外缘一起构成支撑辊的运行表面。在这种情况下，各圆盘51由纤维材料制成。在根据本发明的带材导向装置的设计中，由于对位于其下部的冷却体的直接辐射，纤维辊运行表面的温度可被保持在许可的限度内，所以可以采用这种类型的纤维辊。

因此，本发明提供一种带具有两个支撑辊的可旋转支撑结构的带材导向装置，其中，支撑辊的使用寿命非常长，并且可采用很高的退火炉工作温度，而不会导致处于工作状态下的支撑辊的温度过高。