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An kontinuierlich arbeitenden Behandlungs- bzw. Veredelungsanlagen (z. B. Entzunderungs-, Remigungs-, Glüh-, Metallbeschichtungs- oder Farbbeschichtungsanlagen für Metallbänder oder drähte), zu denen das zu behandelnde Material, in der Folge auch nur "Band" oder "Metallband" genannt, üblicherweise in Bundform (Coil) angeliefert wird, wird dieses mittels einer Abwickelvorrichtung abgewickelt und durch die einzelnen Prozessabschnitte über Umlenkrollen, Lenkrollen, Unterstützungsrollen und von angetriebenen Rollen transportiert, umgelenkt und geführt.
Nach dem Ende der Behandlungsstrecke wird das Metallband mittels einer AufwickelVorrichtung wieder zu einem Bund aufgewickelt.
Entsprechend der Zahl der Rollen und den damit verbundenen Richtungsänderungen des Bandlaufes wäre das immer wieder neue Einfädeln eines Bandanfanges überaus umständlich und demnach auch nicht wirtschaftlich.
Da weiters bestimmte Metall-Behandlungen (wie z. B. Glühen, Metallbeschichten, Farbbeschichten) aus betriebstechnischen oder qualitativen Gründen keinen Bandstillstand erlauben, arbeiten derartige Anlagen in kontinuierlicher Betriebsweise und sind mit sogenannten Bandspeichern ausgestattet. Diese haben die Aufgabe, für die erforderliche Zeit zum Verbinden des Bandendes des laufenden mit dem Bandanfang des nächstfolgenden Bundes entsprechenden Bandvorrat zu speichern. Aus diesem Speicher wird dann solange Material in den Prozessabschnitt der Anlage gefördert, bis in der Abwickelsektion die Bandenden verbunden sind und der kontinuierliche Bandlauf wieder möglich ist. Die Abwickelsektion läuft daraufhin mit höherer Geschwindigkeit, um den Bandspeicher wieder aufzufüllen.
Eine zweite Speicher-Einrichtung ist unmittelbar vor dem Aufwickeln des Bandes vorgesehen, um das "Endlosband" wieder trennen zu können.
Damit das Metallband ohne Beschädigung durch die gesamte Behandlungsstrecke, die Bandspeicher und sonstigen hier nicht näher zu beschreibenden Einrichtungen geführt werden kann, bedarf es sogenannter Bandlenk-Einrichtungen. Diese sorgen für einen anlagenmittigen Bandlauf und verhindern ein Auswandern über die Anlagenbreiten-Begrenzung und damit ein Beschädigen des Materials.
Solche Bandlenkungen wiederum benötigen zu deren einwandfreier Funktion, dass das Metallband unter ausreichender Spannung (Bandzug) gehalten wird. Dies wird erreicht durch Treibrollenpaare (2 gegeneinander gerichtete, angetriebene Rollen klemmen das Band und bewegen es durch Drehen in die entsprechende Richtung) oder durch sogen. S-Rollen (mehrere angetriebene, vom Band umschlungene Rollen bewerkstelligen den Bandtransport durch Umschlingungsreibung).
Der Betrieb von Bandanlagen mit einer Vielzahl von angetriebenen Rollen setzt voraus, dass alle diese Rollen mit exakt der gleichen Umfangsgeschwindigkeit laufen, da es sonst zu Schlaufenbildung oder Bandrissen kommt. Dies muss von einer exakt arbeitenden Bandlauf- und Zugregelung sichergestellt werden.
Die vorangegangene kurze Beschreibung der diversen Transport- und Speicher-Einrichtungen samt deren Hilfsausrüstungen zeigt, dass diese in kontinuierlichen Behandlungsanlagen infolge deren Bauweise zwar notwendig, für den eigentlichen Zweck der Metallbehandlung jedoch nichts beitragen. Durch die vielen Umlenkungen, durch Zugauf- und-abbau wird das Metallband, insbesondere gegen Verformung sensibles Material darüber hinaus in seinem Gefügezustand unerwünscht verändert.
Bild 1 zeigt eine typische, kontinuierlich arbeitende Bandbehandlungsanlage am Beispiel einer Metallbeschichtungsanlage mit den wesentlichen Behandlungszonen.
Bild 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Metallveredelungsanlage mit schraubenförmigem Materialtransport.
Metall-Behandlungsanlage mit schraubenförmigen Materialtransport ohne Kontinuitätszwang :
Ansatzpunkt für die Bauweise ohne "Kontinuitätszwang" ist der Anlieferungszustand des Vormaterials selbst, das zu einem Bund aufgewickelte Material.
Entsprechend der sehr vereinfachten Darstellung nach Bild 2 wird das Material mit der durch die Bundform vorgegebenen Windungskrümmung durch die erforderlichen Behandlungsabschnitte transportiert, wobei die einzelnen Behandlungskammem entsprechend gekrümmt geformt sind und es nicht mehr notwendig ist, das Material hin- und zurückzubiegen, es gerade zu richten, es zu
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lenken oder Bandzug auf- und wieder abzubauen.
Der vorbeschriebene Materialtransport erfolgt dabei in einer Kreisform und zur Erreichung einer längeren Behandlungsstrecke zwangsläufig in mehreren Ebenen in Form einer Schraubenlinie, wobei das Material 3 unmittelbar am Abwickelpunkt (das ist die Stelle, wo es den Kontakt zur nächstinneren Windung am Bund 1 verlässt) durch eine geeignete Verwinde-Vorrichtung 4 die erforderliche Schraubensteigung erhält.
Die Verwinde-Vorrichtung 4 ist zusammen mit der Abwickel-Vorrichtung 2 die eigentliche Mate- rialtransport-Einrichtung, wobei das Band 3 durch alle Behandlungsabschnitte 5 geschoben, "ge- schraubt" wird. Bei sehr dünnen Metallbändern und/oder längeren Behandlungsstrecken sind noch zusätzliche, angetriebene Tragrollen 6 notwendig, die aber nur mit einem Bruchteil der sonst üblichen Antriebsleistung ausgestattet sein müssen.
Zur Vermeidung von Materialberührungen mit den Behandlungskammerwänden (Oberflächen- beschädigungen) sind kleinere Stütz- bzw. Distanzierungsrollen 6 vorzusehen, die je nach Materi- alabmessung und Behandlungsart angetrieben oder nicht angetrieben sind.
Rollenabmessungen und Antriebsleistung werden lediglich durch die Steifigkeit der schrau- benmässigen Form und vom Eigengewichtes des Materials bestimmt.
Anstelle der Tragrollen kann z. B. Metallband auch von einem Flüssigkeits-, Gas- oder Luft- polster geführt werden, wenn die Behandlungskammer(n) entsprechend geformt und das Medium mit dem erforderlichem Druck zwischen Band und Kammerwändengefördert wird. Das distanzie- rende Medium kann z. B. gleichzeitig auch das behandelnde Medium sein.
Nachdem das Band alle vorgesehenen Prozessabschnitte durchlaufen hat, wickelt eine Aufwi- ckelvorrichtung 7 das fertig behandelte Material wieder zu einem Bund 8.
Der schraubenförmig wirkende Materialtransport vermeidet abrupte Umlenkungen und ent- sprechende Materialverformungen, insbesonders jene direkt am Abwickelpunkt -"coil-breaks".
Der schraubenförmig wirkende Materialtransport vermeidet den sonst notwendigen Energie- aufwand zum Zugauf- und-abbau und ersetzt ganze Anlagenkomponenten, wie Bandverbindungs- , Bandspeicher-, Bandlenk-, Bandzugregel-Einrichtungen und dgl., da das Material durch die vorgeformte Schrauben-Form ohne wesentliche weitere Hilfsmittel in die Behandlungskammer(n) eingefädelt und durchtransportiert werden kann.
Der schraubenförmig wirkende Materialtransport verkürzt drastisch die üblichen Anlagenlän- gen, da durch die Kreis- und Schraubenform des Materialtransportes lange Behandlungsstrecken auf kleinem (kurzem) Raum untergebracht werden können.
Der schraubenförmig wirkende Materialtransport vermeidet die bei konventionellen (gestreckt gebauten und kontinuierlich arbeitenden) Anlagen die durch Bandabmessungssprünge entstehen- de Qualitätsverluste, den sogenannten "transition-loss", der entsteht, wenn Bänder unterschiedli- cher Abmessung verbunden werden müssen und sich aber die Behandlungsgeschwindigkeit nach der Bandabmessung richten muss (z. B. wegen Wärmeübertragungskapazität), so wird im Bereich der Bandverbindung ein Teil des Metallbandes zwangsläufig mit einer unpassenden Geschwindig- keit behandelt, wobei dies zur oben erwähnten Qualitätseinbusse führt.
Der schraubenförmig wirkende Materialtransport reduziert wesentlich die Investitionskosten durch Wegfall vieler sonst notwendiger Einrichtungen und die daraus resultierende kürzere Bau- form der Anlage, senkt die Betriebskosten durch Reduktion des Wartungs- und Instandhaltungs- aufwandes und reduziert den Energieaufwand durch Wegfall von Maschinen mit hoher Antriebs- leistung.
Der schraubenförmig wirkende Materialtransport erhöht die qualitative und quantitative Aus- bringung des Einsatzmaterials und erhöht die Betriebsflexibilität durch Wegfall des Kontinuitäts- zwanges.
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On continuously operating treatment or finishing systems (e.g. descaling, cleaning, annealing, metal coating or color coating systems for metal strips or wires), to which the material to be treated, subsequently only "tape" or "metal tape "called, usually delivered in coil form, this is unwound by means of an unwinding device and transported, deflected and guided through the individual process sections via deflection rollers, steering rollers, support rollers and driven rollers.
After the end of the treatment section, the metal strip is wound up again into a bundle by means of a winding device.
Depending on the number of rolls and the associated changes in direction of the tape run, the repeated re-threading of a tape start would be extremely cumbersome and therefore not economical.
Since, furthermore, certain metal treatments (such as annealing, metal coating, color coating) do not allow a line standstill for operational or qualitative reasons, such systems operate in a continuous mode of operation and are equipped with so-called band stores. These have the task of storing the corresponding tape supply for the time required to connect the end of the tape of the current bundle to the beginning of the next following band. Material is then conveyed from this storage into the process section of the plant until the strip ends are connected in the unwinding section and continuous strip travel is possible again. The unwinding section then runs at a higher speed to replenish the tape storage.
A second storage device is provided immediately before the tape is wound up in order to be able to separate the "endless tape" again.
So-called strip steering devices are required so that the metal strip can be guided through the entire treatment section, the strip store and other devices not described here without damage. These ensure that the belt runs in the center of the system and prevent it from migrating beyond the system width limit and thus damage to the material.
In order to function properly, such band steering systems in turn require that the metal band is held under sufficient tension (band tension). This is achieved by pairs of driving rollers (2 opposing, driven rollers clamp the belt and move it by turning it in the corresponding direction) or by so-called. S-rollers (several driven rollers wrapped around the belt accomplish the belt transport by wrap-around friction).
The operation of belt systems with a large number of driven rollers requires that all of these rollers run at exactly the same peripheral speed, otherwise loops or belt breaks will occur. This must be ensured by a precisely working belt run and tension control.
The previous brief description of the various transport and storage facilities, including their auxiliary equipment, shows that although they are necessary in continuous treatment plants due to their construction, they do not contribute to the actual purpose of metal treatment. Due to the many deflections, due to train build-up and breakdown, the structural condition of the metal strip, in particular material sensitive to deformation, is also undesirably changed.
Figure 1 shows a typical, continuously working strip treatment plant using the example of a metal coating plant with the main treatment zones.
Figure 2 shows a schematic representation of a metal finishing plant with helical material transport.
Metal treatment plant with helical material transport without the need for continuity:
The starting point for the construction without "continuity constraint" is the state of delivery of the raw material itself, the material wound into a bundle.
According to the very simplified representation according to Figure 2, the material is transported through the required treatment sections with the curvature of the coil, whereby the individual treatment chambers are curved accordingly and it is no longer necessary to bend the material back and forth, to straighten it , it too
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steer or assemble and disassemble the belt tension.
The material transport described above takes place in a circular shape and, in order to achieve a longer treatment route, inevitably in several planes in the form of a helix, the material 3 directly at the unwinding point (this is the point where it leaves contact with the next inner turn on the collar 1) by a suitable twisting device 4 receives the required screw pitch.
The twisting device 4 together with the unwinding device 2 is the actual material transport device, the belt 3 being pushed, "screwed" through all treatment sections 5. In the case of very thin metal strips and / or longer treatment sections, additional, driven support rollers 6 are still necessary, but these only have to be equipped with a fraction of the otherwise usual drive power.
In order to avoid material contact with the treatment chamber walls (surface damage), smaller support or spacing rollers 6 are to be provided, which are driven or not driven depending on the material dimension and type of treatment.
Roller dimensions and drive power are only determined by the rigidity of the screw-like shape and the weight of the material.
Instead of the idlers, for. B. metal belt can also be guided by a liquid, gas or air cushion if the treatment chamber (s) are shaped accordingly and the medium is conveyed with the required pressure between the belt and chamber walls. The distancing medium can e.g. B. at the same time be the treating medium.
After the belt has run through all of the intended process sections, a winding device 7 winds the finished material back into a bundle 8.
The helical material transport prevents abrupt deflections and corresponding material deformations, especially those directly at the unwinding point - "coil breaks".
The helically acting material transport avoids the energy required to build and dismantle the train and replaces entire system components, such as band connection, band storage, band steering, band tension control devices and the like, since the material, thanks to the preformed screw shape, has no significant effect further aids can be threaded into the treatment chamber (s) and transported through.
The helical material transport drastically shortens the usual system lengths, since the circular and screw shape of the material transport means that long treatment distances can be accommodated in a small (short) space.
The helical material transport avoids the so-called "transition loss" in conventional (stretched and continuously working) systems caused by strip size jumps, which occurs when strips of different dimensions have to be connected and the treatment speed decreases of the strip dimension (eg due to heat transfer capacity), part of the metal strip is inevitably treated at an unsuitable speed in the region of the strip connection, which leads to the loss of quality mentioned above.
The helical material transport significantly reduces the investment costs by eliminating many other necessary facilities and the resulting shorter construction of the plant, lowers the operating costs by reducing the maintenance and repair work and reduces the energy expenditure by eliminating machines with high drive power ,
The helical material transport increases the qualitative and quantitative output of the input material and increases operational flexibility by eliminating the need for continuity.
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