DE1962502B2 - Vorrichtung zur stabilisierung des flatterns eines in seiner laengsrichtung bewegten metallstreifens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung des Flatterns eines in seiner Längsrichtung bewegten Metallstreifens, insbesondere beim Durchlauf durch einen Wärmebehandlungsabschnitt eines Glühofens zwischen zu beiden Seiten des Metallstreifens vorgesehenen Staukammern, aus deren den Metallstreifenoberflächen zugewandten Wänden ein Stabilisierungsmedium gegen die Streifen-Oberflächen ausgestoßen wird.

Bei einem kontinuierlich arbeitenden Glühofen zur Wärmebehandlung von Bändern oder Streifen durchlaufen diese im Ofen mehrere gewundene Bewegungsbahnen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung und gelangen durch eine Anzahl von Wärmebehandlungszonen unterschiedlicher Temperatur. Deshalb sind die Bänder und Streifen unter dem Einfluß der Wärme und auf Grund ihrer Neigung zum Aufrollen bestrebt., sich senkrecht zu ihrer Oberfläche zu wellen bzw. zn flattern, wodurch Schwierigkeiten bei der Bandführung hervorgerufen werden und im übrigen auch die Wärmebehandlung nachteilig beeinflußt wird.

Zur Stabilisierung des vorgenannten Flatterns ist bereits eine mechanische Vorrichtung benutzt worden, bei welcher mehrere Walzenpaare an verschiedenen Stellen im Ofen angeordnet sind, welche das Band von beiden Seiten halten bzw. unterstützen. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß das Band durch die Berührung mit den Walzen Oberflächenbeschädigungen erleidet.

Es ist ferner eine Einrichtung zum Kühlen oder Erhitzen eines Metallbandes mit einem gegen Eintritt von Außenluft verschlossenen Gehäuse bekannt (deutsche Auslegeschrift 1275 563), bei der Umwälzvorrichtungen zum Umwälzen eines gasförmigen Kühl- oder Heizmittels innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind. Jede Umwälzvorrichtung weist hierbei Düsen zum Ausstoßen des Kühl- oder Heizmittels mit großer Geschwindigkeit senkrecht gegen die Oberfläehe des Metallbandes und Einlaßöffnungen auf, die in senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes liegenden Seiten der Umwälzvorrichtung beiderseits der Düsen angeordnet sind. Hierbei weist eine dem Metallband zugekehrte Wand der Umwälzvonichtung eine Vielzahl von kleinen Löchern zum Ausstoßen von Kühlmittelstrahlen senkrecht gegen die Oberfläche des Metallbandes auf.

Bei diesen bekannten Umwälzeinrichtungen bzw. Geblasen wird Luft über einen senkrecht zur Bandbreite verlaufenden Schlitz und eine Reihe von beidseitig parallel versetzt zum Schlitz vorgesehenen Bohrungen etwa senkrecht zur Bandaußenfläche ausgestoßen. Die ausgestoßene Luft wird jedoch wieder über beidseitig seitlich am Gehäuse vorgesehene Ein- !aßkanäle angesaugt, einer Wärmeaustauschvorrichtung zugeführt und anschließend wiederum ausgestoßen. Es erfolgt somit eine geschlossene Zirkulation der Luft und gleichzeitig eine Wirbelbildung im Bereich zwischen den Außenflächen des Metallstreifens und den jeweils gegenüberliegenden Gehäusewandungen. Eine derartige Zirkulation ist zwar für einen guten Wärmeaustausch günstig. Die angestrebte Dämpfung der Flatterbewegung des Metallstreifens wird jedoch nur bedingt vermieden. Beispielsweise wird sich bei der Annäherung des Metallbandes an eine Gehäusewandung die Zirkulationsgeschwindigkeit des Luftstromes entsprechend dem verminderten Abstand erhöhen, wobei jedoch nur eine sehr unwesentliche Druckerhöhung stattfinden kann.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß keine Flatterbewegungen, welche im Zwischenraum zwischen zwei Gebläseeinheiten auftreten, gedämpft werden, denn es wird sich im Gegenteil durch den zusammenströmend abgezogenen Luftstrom zwischen den Eingangsöffnungen zweier benachbarter Gebläse unter zusätzlicher Unterstützung der gegenüberliegend auf Lücke angeordneten und an der zweiten Außenwandung des Metallstreifens wirksamen Gebläseeinheit eine beginnende Flatterwirkung aufschaukeln. Dieser Nachteil einer unzureichenden Dämpfung der Flatterbewegung ist vor allem bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten, wie sie bei modernen Wärmebehandlungsanlagen auftreten, zu verzeichnen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Nachteilen abzuhelfen und eine verbesserte Vorrichtung in Vorschlag zu bringen, mit der wesentlich besser und wirksamer als bisher die genannten Flatterbewegungen gedämpft werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Staukammern unmittelbar nebeneinanderliegend und in bezug auf die Metallstreifenober-

flächen sich gegenüberliegend in einem Gehäuse angeordnet und durch quer zur Durchlaufrichtung des Metallstreifens verlaufende Trennwände voneinander abgeteilt sind, daß die den Metallstreifenoberflächen zugewandten Wände des Gehäuses in Durchiaufrichrung des Metallstreifens eine lückenlose Reihe von sich über die ganze Breite der Wände erstreckenden Austrittsöffnungen für das Stabilisierungsmedium aufweisen, und daß die Austrittsöffnungen durch Segmentwände und Strömungsblöcks gebildet sind, welehe zusammen mit den in Bewegungsrichtung des Metallstreifens verlaufenden Wandungsrandabschnitten des Uehäuses das Stabilisierungsmedium in Richtung auf die Mittelachse des Streifens hinlenken.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit ein in sich geschlossener und gegen die Oberflächen des Metallstreifens einheitlich gerichteter Staudruck gebildet, und zwar über die gesamte Länge der Stabilisierungsvorrichtung, wobei die Austrittsöffnungen in den den Metallstreifenaußenflächen zugewandten so Gehäusewänden unmittelbar ncbeneinanderliegend angeordnet sind, so daß der Metallstreifen an einer quasi statischen Druckfront vorbeiläuft. Durch diesen gegenüber der bekannten Vorrichtung grundsätzlich verschiedenen Aufbau der erfüidungsgemälien Stabilisierungsvorrichtung wird gewährleistet, daß bei einer beginnenden Flatterwirkung des Metallstreifens sich die Korrekturkraft, welche infolge des Staudruckes auftritt, etwa quadratisch mit dem sich beim Flattern verkleinernden Abstand zwischen dem Metallstreifen und dem Gehäuseabschnitt erhöht, womit ein Flattern bereits im Anfangsstadium zuverlässig unterdrückt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die einzelnen Staukammern ungleich viele Austrittsöffnungen auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Ablenkwinkel des Stabilisierungsmediums in bezug auf die jeweilige Metallstreifenoberfläche etwa 30 bis 60°.

Das Stabilisierungsmedium wird an speziell geformten Strömungsblöcken, welche in die Austrittsöffnungen eingefügt sind, vorbeigeleitet, so daß eine Konzentration der Korrekturkraft in Form einer Flächenkraft auf den Mittelbereich des Metallstreifens erfolgen kann, so daß auch bei Metallstreifen unterschiedlicher Breite eine besonders wirksame Dämpfung erzielt wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Stirnseitenansicht in Richtung der Pfeile H-II in Fig. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Teiles der Vorrichtung, gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt durch den Abschnitt gemäß Fig. 3, und

Fig. 5 eine der Erläuterung dienende Skizze einer zu Versuchszwecken vorgeschlagenen Vorrichtung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Staukammern A, B und C unmittelbar nebeneinanderliegend und in bezug auf die Metallstreifenoberflächen eines Metallstreifens S sich gegenüberliegend in einem Gehäuse 1 angeordnet. Die Staukammern A, B und C sind im Gehäuse 1 durch quer zur Durchlaufrichtung des Metallstreifens S verlaufende Trennwände 2 voneinander abgeteilt und haben zu beiden Seiten des Metallstreifens S den gleichen Aufbau, obwohl aus Gründen der Einfachheit nur der Aufbau auf der einen Seite näher dargestellt ist.

Eine gedachte linie S₁ zeigt in Fig. 1 die neben den Staukammern A, B, C und parallel dazu verlaufende Bewegucgsbahn des Streifens S, während eine gedachte Linie S₁₁ eine nicht normale Bewegungsbahn des Streifens S veranschaulicht, auf welcher er dicht an dem Gehäuse 1 vorbeiläuft. Das Gehäuse 1 ist hierbei mit konvergierenden Wänden D (Fi g. 3) versehen. Es ist durch Trennwände 2 in die drei Staukammern A, B und C unterteilt, wobei jede dieser Staukammern A, B und C durch weitere, in jeder Staukammer vorgesehene Segmentwände 3 in kleine Durchgänge unterteilt ist, so daß insgesamt gemäß Fig. 2 mehrere auf die Streifenoberflächie gerichtete öffnungen 4 geschaffen werden. Die Staukammern A, B und C sind aus funktioneilen Gründen so ausgelegt, daß die Staukammern A und C eine etwas kleinere und die mittlere Staukammer B eine etwas größere Breite besitzt, wobei jede dieser Staukammern mit einer Rohrleitung 5 (F i g. 3) verbunden ist, über welche alle Staukammern mit einem Strömungsmedium gleichen Druckes und gleicher Strömungsbzw. Durchsatzgeschwindigkeit gespeist werden.

In den Austrittsöffnungen 4 sind Strömungsblöcke 6 eingesetzt, welche die Durchgänge für das Strömungsmedium innen begrenzen. Die Strömungsblöcke 6 werden hierbei vollständig an allen Seiten umströmt, da sie mit Hilfe von Trägern 7 (F i g. 4) so in die Staukammern eingesetzt sind, daß sie von einem Freiraum umschlossen sind. Außerdem sind sie kleiner als die durch die Wände D gebildeten öffnungen 4 und konvergieren wie diese. Die Befestigung der Strömungsblöcke 6 erfolgt hierbei durch Anschrauben eines festen Haltestücks 8 an dem Gehäuse 1, das mit dem Träger 7 verschweißt ist, der seinerseits mit dem Strömungsblock 6 verschweißt ist.

Für diese Verschraubung ist eine Schraube 9 vorgesehen.

Das Strömungsmedium wird aus den Austrittsöffnungen 4. welche den Durchgang um die Strömungsblöcke 6 bilden, ausgestoßen, wenn es über die Rohrleitungen 5 von einer nicht dargestellten Strömungsmediumquelle mit jeweils gleichem Druck und gleicher Durchsatzmenge in die Staukammern A, B und C eingeleitet wird. Wenn sich der Streifen S auf der in F i g. 1 angedeuteten Mittellinie zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Reihen von Staukammern bewegt, wird er an beiden Seiten von dem aus den gegenüberliegenden Staukammern ausströmenden Strömur.gsmedium mit jeweils gleichem Schub beaufschlagt, so daß er sich aufwärts und abwärts bewegt, bis er anderweitig beeinflußt wird. Wenn der Streifen jedoch, entsprechend der gedachten Linie S₁₁, aus irgendeinem Grunde dichter an der einen der beiden Reihen von Staukammern vorbeiläuft, wird er an seiner den Staukammern näher liegenden Seite durch das Strömungsmedium stärker beaufschlagt als an der weiter entfernten Seite, so daß er wieder auf die Mittellinie zurückgeführt wird, wo auf beiden Seiten der Schub gleich groß ist. Dies bedeutet, daß der Streifen S, wenn er sich einer der beiden Reihen von Staukammern annähert, durch das aus deren Austrittsöffnungen 4 ausströmende Strö-

mungsmedium zurückgedrückt wird, bis er sich wieder in der Mitte im Gleichgewichtszustand befindet.

Bei Anwendung der in Fi g. 5 dargestellten und zu Versuchszwecken vorgeschlagenen Vorrichtung strömt das Strömungsmedium, wenn deir Streifen 5' aus irgendeinem Grunde dicht an eine Staukammer herangedrückt wird, in der in F i g. 5 durch die Pfeile F angedeuteten Richtung, wobei der Schub senkrecht zum Streifen S' wirkt. Da das Strömungsmedium mit sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit nach oben und nach unten abströmt, entsteht in der Mitte der öffnung fast ein Unterdruck, so daß der Streifen noch näher an die öffnung herangedrückt wird, bis er schließlich nicht mehr zurückgedrückt werden kann und im ungünstigsten Fall mit der Kante der öffnung in Berührung kommt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird hingegen das ausgestoßene Strömungsmedium, wie bei E in Fig. 4 angedeutet, unter einem bestimmten Winkel gegen den Streifen geblasen, so daß es nicht nach oben oder nach unten entweicht und den Streifen sicher beaufschlagt, wobei dieser zurückgedrückt wird. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß das Strömungsmedium über den den Strömungs.-block 6 umgebenden Durchgang ausgestoßen wird und ein Mittelbereich E' infolge der durch das Strömungsmedium, den Streifen und die Staukammer bzw. den Strömungsblock 6 bewirkten Luftströmung einen Raum bildet, in welchem ein statischer Druck herrscht, der bestrebt ist, den Streifen bei weiterer Annäherung durch eine größere Kraft zurückzudrängen. Versuche haben gezeigt, daß der Neigungswinkel des Durchganges für das Ausstoßen des Strömungsmediums der durch die konvergierende Wand D und den Strömungsblock 6 festgelegt wird, vorzugsweise zwischen 30° und 60° liegen soll. Außerdem ist zu beachten, daß die Wand D in Querrichtung zum Streifen unterteilt ist. Wenn daher ein Teil des Streifens, wie durch die gedachte Linie S₁₁ in F i g. 1 angedeutet, dicht an die Wand D gelangt, erzeugt jede Austrittsöffnung 4 eine dem Abstand zum Streifen entsprechende Gegendruckkraft, so daß der Streifen wirksam zurückgedrängt wird.

Da außerdem die beiden gegenüberliegenden Teile des Gehäuses 1 in die verschiedenen Staukammern A, B und C unterteilt sind, erhöht das aus der gemäß Fig. 1 am weitesten rechts gelegenen Staukammer ausströmende Strömungsmedium bei Annäherung des Streifens — siehe die Linie S_n in Fig. 1 - die dem Streifen entgegenwirkende Kraft und es erhöht sich der in dieser Staukammer herrschende Druck, der den Streifen beaufschlagt, ohne daß er in andere Staukammern entweichen kann, so daß der auf den Streifen einwirkende Schub durch die unterteilten Zellen erhöht wird. Da sich der Streifen außerdem häufig den gegenüberliegenden Staukammern über seine ganze Erstreckung hinweg flach, wie durch die Linie S₁ in F i g. 1 angedeutet, oder schräg hierzu annähert (siehe S₁₁), sind die beiden einander gegenüberliegenden Teile des Gehäuses 1 derart in Staukammern unterteilt, daß die mittlere Staukammer B etwas größer ist als die beiden seitlichen Staukammern A und C. Dies gilt auch dann, wenn die Staukammern A, B und C in noch kleinere Staukammern weiter unterteilt sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mit Erfolg in einer Kühlzone angewandt werden, wenn der bandförmige Streifen beispielsweise in einem kontinuierlich arbeitenden Ofen, z.B. in einem Durchlauf-Glühofen, wärmebehandelt wird. Da das Strömungsmedium über die öffnungen gegen den bandförmigen Streifen geblasen wird, kann die Kühlwirkung bei Verwendung eines Kühlmittels als Strömungsmedium weiter verstärkt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit die doppelte Aufgabe des Kühlens und des Verhinderns eines Flatterns erfüllen, ohne daß in der Kühlzone andere spezielle Einrichtungen als Kühlgeräte vorgesehen werden müssen.

Unter einem »Flattern« wird hier allgemein ein Wellen des Bandes, z. B. entsprechend den Linien S, und S_n gemäß Fig. 1 verstanden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert jedoch auch zum Zwecke des Verhinderns eines Durchbiegens oder Durchwölbens des Streifens gute Ergebnisse. Aus diesem Grunde umfaßt der Ausdruck »Flattern« auch Durchwölbungen, und zwar insbesondere Wölbungen um die Längsachse des Streifens.

Die Erfindung schafft somit eine verbesserte Vorrichtung zur Stabilisierung des Flatterns eines in seiner Längsrichtung bewegten Streifens, wobei mehrere Staukammern vorgesehen sind, zwischen denen der Streifen hindurchläuft, wobei jede dieser Staukammern mit der Oberfläche des Streifens zugewandten

öffnungen versehen ist. Jede Staukammer, aus der ein Strömungsmedium ausströmt, bildet hierbei mit dem Streifen eine bestimmte statische Druckzone, so daß der Streifen eine Wärmebehandlungszone durchzulaufen vermag, ohne zu flattern und hierdurch bedingte Kratzer und Beschädigungen zu erleiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Stabilisierung des Flatterns eines in seiner Längsrichtung bewegten Metall-Streifens, insbesondere beim Durchlauf durch einen Wärmebehandlungabschnitt eines Glühofens zwischen zu beiden Seiten des Metallstreifens vorgesehenen Staukammern, aus deren den Metallstreifenoberflächen zugewandten Wänden ein Stabilisierungsmedium gegen die Streifen-Oberflächen ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Staukammern (A, B, C) unmittelbar nebeneinanderliegend und in bezug auf die Metallstreifenoberflächen sich gegenüberliegend in einem Gehäuse (1) angeordnet und durch quer zur Durchlaufrichtung des Metallstreifens (5) verlaufende Trennwände (2) voneinander abgeteilt sind, daß die den Metallstreifenoberflächen zugewandten Wände (D) des Gehäuses (1) in Durchlaufrichtung des Metallstreifens eine lükkenlose Reihe vor. sich über die ganze Breite der Wände erstreckenden Austrittsöffnungen (4) für das Stabilisierungsmediuni aufweisen, und daß die Austrittsöffnungen (4) durch Segmentwände (3) und Strömungsblöcke (6) gebildet sind, welche zusammen mit den in Bewegungsrichtung des Metallstreifens (S) verlaufenden Wandungsrandabschnitten des Gehäuses (1) das Stabilisierungsmedium in Richtung auf die Mittelachse des Streifens hinlenken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Staukammern {A, B, C) ungleich viele Austrittsöffnungen (4) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkwinkel des Stabilisierungsmediums in bezug auf die jeweilige Metallstreifenoberfläche etwa 30 bis 60° beträgt.