DE3046656A1 - Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen waermebehandlung von stahlblechen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen waermebehandlung von stahlblechen

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DE3046656A1
DE3046656A1 DE19803046656 DE3046656A DE3046656A1 DE 3046656 A1 DE3046656 A1 DE 3046656A1 DE 19803046656 DE19803046656 DE 19803046656 DE 3046656 A DE3046656 A DE 3046656A DE 3046656 A1 DE3046656 A1 DE 3046656A1
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cooling
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Philippe 4000 Liege Paulus
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    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
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Description

Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen sowie einige Verfahren der Wärmebehandlung mittels dieser Vorrichtung mit dem Ziel der Herstellung insbesondere von Stählen in Tiefziehqualität sowie von hochfesten Stählen.
Seitens der Anmelderin wurde bereits ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahl-Feinblechen vorgeschlagen, die eine Phase der Abschreckung durch Eintauchen in ein Wasserbad mit einer Temperatur oberhalb 75°C sowie eine anschließende Überalterungsphase beinhaltet.
1S0ÖU/0573
Dieses Verfahren bietet den Vorteil einer -uten und gleichmässigen Verteilung der Eigenschaften des ooahls und ernö~lictit die Herstellung von Blechen in Ziehqualität sovrie von mittlerer Festigkeit·
Andererseits gestattet dieses Verfahren eine strikte Kontrolle der durchgeführten Abkühlung und gegebenenfalls eine Unterbrechung des Abkühlprozesses bei Überalterungstemperatur, um die Energie für eine Efachwärmun?; des Blechs bis auf Überalterungstemperatur einzusparen.
Ausserdem wird die im Blech enthaltene Wärme beim Eintauoben des Blechs in das Abschreckbad in Damm" überführt, wobei dieser Dampf ohne weiteres wieder genutzt oder besser noch die latente Wärme in diesem Dampf zurückgewonnen werden kann.
Weiterhin wurde gemäss der Belgischen Patentscnrift Nr. 835-666 auch ein weiteres Verfahren zur schnellen Abkühlung unter Einsatz von Wassersprühdüsen vorgeschlagen, nach dem zwar die gleichen ßtahlqualitäten herstellbar sind, jedoch eine Energierückgewinnung sowie eine Unterbrechung der schnellen Abkühlung bei Überalterungstemperatur nicht möglich sind.
Dennoch lassen sich nach diesem Verfahren Stäxile von sehr hoher Festigkeit mit sehr geringen Kosten für Le-ierun^solemente duz'ch nehr schnelle Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur produzieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung, mit welcher alle vorerwähnten Stahlqualitäten, d.h. Stähle in Ziehqualität sowie Stähle von mittlerer und sehr hoher Festigkeit, unter maximaler Energieeinsparung durch Rückgewinnung oder Senkung der Nachwärmkosten hergestellt werden können.
130042/0573 ^_ __
BAD ORIGINAL
Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst:
- eine Zone zur Aufheizung bis auf eine Temperatur, die über der Eekristallisationstemperatur liegt,
- eine Zone zum Halten dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekunden, und
- eine Zone der schnellen Abkühlung
und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Zone der schnellen Abkühlung einerseits Mittel zum Aufspritzen von Kühlmedium auf die Bledioberfläche und andererseits einen Bottich zur Aufnahm© eines wässerigen /-ν Bades mit einer oberhalb 75°G liegenden Temperatur umfasst.
Erfindungsgemäss kann sich an die Zone der schnellen Abkühlung eine Überalterungszone anschliessen,auf welche wiederum eine Zone der abschliessenden Abkühlung folgt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Elemente zum Aufspritzen von Kühlmedium für die Aufbringung einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser bzw. ein wässeriges Medium konzipiert, das Umgebungstemperatur führen, heiss sein, auf Siedetemperatur oder sogar überhitzt sein kann.
Insbesondere können diese Elemente erfindungsgemäss Zerstäuber sein, welche die Zerstäubung des jeweiligen Kühlmediums ermöglichen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die zur Beaufschlagung des Kühlmediums eingesetzten Elemente für das Aufblasen eines gasförmigen Mediums wie -vorzugsweise- eines nichtoxydierenden bzw* inerten Gases (Stickstoff ...) und nach Möglichkeit eines reduzierenden
130042/0673
IO_\/L· 1.: :U
Kajförmigen Mediums (auf EU-Basis). iionai-oiort; nach einem bevorzugten erfindunpis^emässen Merkmal sind diese Elemente ausserdem mit Mitteln versehen, die mit Hilfe dieses gasförmigen Mediums eine Flüssigkeit; v;ie beispielsweise VJasser zerstäuben und somit einen Kühlnebel beaufschlagen .
Weiterhin können erfin&ungsgemäss diese Elemente so angeordnet sein, dass das aufgebrachte Kühlmedium gegebenenfalls nach erfolgter Kondensation zurückgewonnen und in den Bottich mit dem Wasserbad mit einer Temperatur oberhalb 75°G zurückgeführt v/erden kann.
Äüsnerdem weist die erfindungs^emässe Vorrichtun.T Mittel aar Rückgewinnung, Reinigung, Heukomprimierun,.1; und Wiedereinleitung in die Zerstäuber für das gasförmige Zerstäubermedium auf.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zone der schnellen Abkühlung Elemente zur Veränderung bzw. !Regulierung der Höhe des Wasserspiegels im Bottich, zur Verstellung der Bandumlenkrollen und somit zur Veränderung der im Wasserbad mit einer Temperatur über 75 G liegenden Bandlänge b:r,w. zur Veränderung der Wirkung der mediumbeaufschlagenden Elemente dergestalt, dass die ■Üemperatui' des Bandes beim Austritt aus dieser Zone reguliert wird.
Eine v.reitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, der Zone der schnellen Abkühlung eine Zone der langsamen Abkühlung, beispielsweise durch Aufblasen von Schutzgas, vorzuschalten.
13Ö042/0573
BAD ORIGINAL
Erfindun^Ggemäso weist die Zone der endgültigen Abkühlung drei aufeinanderfolgende Einheiten auf, nämlich einen ersten Abschnitt mit Mitteln zum Aufblasen eines Schutzgases, welches das Blech bis auf eine !Temperatur unterhalb 35O0G abzukühlen vermag; einen zweiten Abschnitt mit Einrichtungen zum Eintauchen des Blechs in ein Wasserbad mit einer Temperatur oberhalb 75°C, dessen Zusammensetzung gleichzeitig für die Behandlung der Stahloberfläche gewählt ist; und einen dritten Abschnitt mit Mitteln zur Abkühlung des Blechs mit kaltem Wasser, das bevorzugt im Wege einer Spülung eingesetzt wxrd.
Die Zusammensetzung des für eine Behandlung der Stahloberfläche geeigneten Bades entspricht im Falle einer Beizung den folgenden Bedingungen: Lösung aus mindestens einer organischen Säure, deren pH auf einem Wert zwischen mindestens 1.5 und maximal 4- gehalten wird und deren Temperatur über einem Mindestwert T entsprechend der Formel Tm = 20 + (pH - 1.5) χ 32 bleibt, wobei pH diejenige Grosse darstellt, auf welcher der pH-Wert der Beizlösung gehalten wird und wobei weiterhin die Lösung Eisen in der Grössenordnung über 50 mg/1 enthält.
Nach einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen oxydationsfreien Flammofen in möglichst stehender Ausführung zur vollständigen oder teilweisen Aufheizung des zu behandelnden Blechs.
Schliesslich weist die Vorrichtung in einer weitergehenden Abwandlung Einrichtungen auf zur Rückgewinnung von Energie aus dem Dampf, der durch Verdampfung des aufgespritzten Kühlmediums bzw. beim Eintauchen des Blechs
130042/OS73
in dnc eine Temperatur oberhalb 75°ß .rüheende Wasserbad sowohl in der Zono der schnellen, wie ~e~ebonenfalls auch in der Zone der endgültigen Abkühlung gebildet wird.
1 und 2 zeigen lediglich als keinerlei Einschränkung ableitendes Beispiel eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 betrifft eine komplette Vorrichtung vom Eintritt des Blechmaterials in die Zone der Nachwärmöfen bis zum Austritt aus dem Ürockenofen als letzte Phase. Die einlaufseitigen Bereiche (Abhaspei, Heftor, Entfettunp;, Speicher) und die auslauf seitigen Anla^enabschnitte (Speicher, Skin-3?ass, Richtmaschine, Inspektion, Schereniinie, Aufhaspel, Stapler), die als solche bestens bekannt sind, wurden der besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung wegen nicht dargestellt.
Fig. 2 stellt ein vergrössert gezeichnetes Detail aus Fig. 1, d.h. die für die Zone der schnellen Abkühlung charakteristische Vorrichtung, dar.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gelangt das Bandmaterial zunächst einmal in die Rekuperationszone 1, deren Ofen mit Abgasen der Wärmeöfen 2 und 5 beschickt wird.
Bei Austritt aus der Zone 1 führt das Band eine Temperatur in der Grössenordmmg von 200 bis 25O0C; es gelangt anschliessend in den Wärmeofen 2, der als Flammofen vorgesehen ist, und zwar in stehender Ausführung mit Schutzgasatmosphäre. In diesem Ofen erfährt das Material eine Aufheizung bis auf ca. 6000O.
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BAD ORIGINAL
Aus dem Ofen 2 geht das Blech durch den Wärmeofen 5 in der Ausführung als Strahlrohrofen, wo das Blech auf 600°C bis 70O0C und je nach Stahlqualität auch darüber gebracht wird. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eines der Strahlrohre, die mit Erdgas gespeist werden.
Anschliessend tritt das Band in diö Zone 5 ein, wo es auf derjenigen Temperatur gehalten wird, die es am Ende der Aufheizung im Ofen 3 aufweist.
Im Anschluss an diese Temperaturhaltephase erfolgt die überführung de α Bandes in die Zone 6, die Zone der langsamen Abkühlung untor Schutzgaeoedüsung. Diese Schutzgacbeaufschlagung wird durch Gebläse 7 bewirkt, wobei das Gas im geschlossenen Kreis dem Prozess immer wieder zugeführt wird.
Nach Verlassen der Zone 6 gelangt das Material in die die Zone der schnellen Abkühlung repräsentierende Vorrichtung 10. Diese Zone besteht insbesondere aus einem Bottich 8* von grosser Höhe, der das Wasser mit Siedetemperatur enthält. Die Höhe der im unteren Teil dieses Bottichs befindlichen Umlenkrolle ist veränderlich in der Weise, dass die im Abkühlbad befindliche Bandlänge variiert werden kann. Diese Vorrichtung umfasst weiterhin Kühlstrecken bestehend aus Kästen mit Elementen 12, die symmetrisch an den beiden Blechseiten angeordnet sind und dem Blechbzw. Bandmaterial ein möglichst feinaerstäubtes Kühlmittel beaufschlagen. Am Ein- und Austritt dieser Vorrichtung 10 befinden sich Abdeckungen 9» d-ie einen Überriss des hier erzeugten Dampfes in die benachbarten Öfen verhindern .
130042/06.73
Am Austritt dieser Vorrichtung IO befindet sich ein Überalterungsofen 13, in dem das Material auf 450°0 erwärmt wird. Das Band durchläuft sodann einen Ofen 14, in dom es auf Überalterangstemperatur gehalten wird.
Schliesslich geht das Band durch eine Abkühlstrecke, in welcher eine Abkühlung in drei Phasen erfolgt, nämlich:
- zunächst eine Abkühlung durch Gasbeaufschlagung in der mit Gebläsen ausgestatteten Zone 15, wobei die Gebläse mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet sind;
- sodann eine Abkühlung durch Eintauchen in einen V/asser mit Siedetemperatur enthaltenden Bottich 17, wobei dieses Bad auf einer Temperatur von 10O0C gehalten wird und in der Konzentration von 2 g/l Ameisensäure enthält; und __.
- schliesslich eine Abkühlung der dritten Phase in einem Spiilbottich 18, wo ein wässeriges Medium mittels der Elemente 19 dem Blech beaufschlagt wird.
Das Band verlässt den Bottich 18 und geht durch die Trockenstrecke 20, bevor es die auslaufseitigen Bereiche (Skin-Pass, Inspektion, Scherenlinie, Haspel), die wie bereits , erwähnt nicht zeichnerisch dargestellt sind, durchläuft .
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 10 zur schnellen Abkühlung deutlicher, wobei diese Vorrichtung aufweist: '"^
- einen Bottich 81 von grosser Höhe zur Aufnahme des siedenden Wasserbad^ und eine Umlenkrolle 8,
- Kühlstrecken 11 mit Aufspritzeinrichtungen 12, die über Kästen gespeist werden, und
- ein- und austrittsseitige Abdeckungen 9.
13ÖÖ42/0573
·.; „ . COPY
Die nachstehend gegebenen anwendungsmassigen Beispiele dienen ebenfalls nur der Veranschaulichung und leiten keinerlei Einschränkungen ab.
Beispiel 1
Behandelt wurde ein Blechmaterial aus unberuhigtein Stahl in handelsüblicher Qualität in der Zusammensetzung O « 0.08 #, Mn « 0.5 %, P = 0.015 #, S - 0.018 # und mit einer Dicke von 0,8 mm.
Bei seinem Durchgang durch die vorbeschriebene Vorrichtung bzw. Anlage wird das Band aufeinanderfolgend bis auf folgende Temperaturen erhitzt:
bei Austritt aus Zone 1: 2400C __
bei Austritt aus Zone 2: 5800O
bei Austritt aus Zone 3'· 7O5°O —^
bei Austritt aus Zone 5'· ?05°0 mit einer Haltezeit von 40 c.
Die Abkühlung in Zone 6 erfolgt verlangsamt unter Einsparung von elektrischer Energie, Qed-°ch in einer solchen Weise, dass eine überhitzung der Gebläse vermieden werden kann. Bei Eintritt in die Vorrichtung 10 führt das Bandmaterial 680°0 und werden Funktion dei Aufspritzvorrichtungen 12 sowie Lage der Umlenkrolle 8 im Bottich 81, der Wasser mit Siedetemperatur führt, so geregelt, dass eine Blechtemperatur von 400 C bei Austritt desselben aus dem Bottich erreicht wird.
Bei Austritt aus dem Überalterungsofen hat das Material eine Temperatur von 4500O, von der aus innerhalb 45 Sekunden eine langsame Abkühlung bis auf 425°C bewirkt wird.
1300Λ2/0573
COPY
iodann geht das Band durch, die Kühlstrecke mit den drei Zonen 15 - 17 unter folgenden Bedingungen:
- in Zone 15 erfolgt eine Abkühlung des Bandmaterials durch Gasbedüsung von 425°C auf 30O0C,
- in Zone 17 erfolgt eine Abschreckung in einer Ameisensäurelösung von 2 g/l mit einer Temperatur von 100 0, aus welcher das Material mit einer Temperatur von 1000O austritt,
- in Zone 18 wird das Bandmaterial einer Spülung mit filtriertem Wasser zwecks Abkühlung bis auf 300C unterzogen.
Schliesslich passiert das Material eine Trockenstrecke 20, aus welcher es mit einer Temperatur von 400C austritt.
Die Festigkeitseigenschaften des so behandelten Materials sind wie folgt:
- Streckgrenze (E) 230 MPa
- Bruchfestigkeit (R) 340 MPa
- Dehnung (A) 40 #
- Erichsen-Tiefung 11 mm
Der beim Durchtritt des Bandes im Bottich 8' durch schnelle Aoicühlung und im Bottich 17 durch die abschliessende Abkühlung erzeugte Dampf wird zurückgewonnen und dient zur Vorwärmung des Kesselspeisev/assers zur Beschickung einer elektrischen Turbine. In dem genannten Falle konnten so
72.10" J pro Tonne Blech- bzw. Bandmaterials zurückgewonnen v/erden, wobei ausserdem in der Blaskühlzone nur ein minimaler Energieaufwand erforderlich war. Der Überalterungsofen 13 verbrauchte lediglich 30.10 J pro Tonne Blech- oder Bandmaterial.
13ÜCU2/0S73
COPY ,
Beispiel 2
Behandelt wurde ein Blechmaterial aus hochfestem Stahl in handelsüblicher Qualität. Es handelte sich hierbei um einen beruhigten Stahl in der Zusammensetzung G = 0.06 #, Mn = 0.8 #, Si ** 0.15 #» Al = 0.04 9$, S = 0.015 % und P = 0.02 % und mit einer Dicke von 0.8 mm.
Bei Austritt das Materials aus den Zonen 1, 2, 3 und wies dieses die folgenden Temperaturen auf:
Zone 1 250°ö
Zone 2 · 6400G
Zone 3 8000G
Zone 5 8000O mit einer Haltezeit von
4o s.
Die Regulierung der Kühlzone 6 erfolgt in der Weise, dass das Bandmaterial mit einer Temperatur von ?40 C einläuft in die Vorrichtung 10. Somit enthält der Stahl bei seinem Eintritt in diese Kühlzone 15 % Austenit. Der Bottich 8' ist leer und die Spritzvorrichtungen beaufschlagen dem Blechmaterial einen feinzerstäubten Wassernebel, wobei die Temperatur innerhalb einer Sekunde rapide auf 3000G gesenkt wird.
Der Ofen 13 erwärmt nicht und es wird in der Zone die Materialtemperatür auf 2500G reduziert.
Was die abschliessende Abkühlung anbetrifft, so wird das Bandmaterial den folgenden Bedingungen ausgesetzt:
13Ö0A2/0573 C0PY
ORIGINAL !!-.JS=ZCTHu
in Zone 15 v/ird dxe Temperatur unter uasbsdücung η.αϊ 150 C gesenkt,
iii Zone 17 v/ird das Bandmaterial in eine Aiaei.ieasäurelösung in der Konzentration von 2 g/l sowie mit einer Temperatur von 100 C eingetaucht, und in Zone 18 erfolgt eine Spülung des Bandmaterials unter Aufspritzen'gefilterten Wassers mit 300C.
Schliesslich geht das Band durch die Trockenstrecke 20, aus der es mit einer Temperatur von 40 G austritt.
Die Festigkeitseigenschaften des so behandelten Materials sind wie folgt:
- Streckgrenze (E) 320 MPa
- Bruchfestigkeit (R) 510 MPa
- Dehnung (A) 23 %
- Erichsen-Tiefune 9.8 mm
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfinduni.· ein Verfahren zur Durchführung mittels der vorbeschriebenen Vorricntung.
Dieses erfindungsgemässe Verfahren, das für die kontinuierliche Wärmebehandlung von Stahlblechen mittels der vorbeschriebenen Vorrichtung geeignet ist, ist im wesentlichen gekennzeichnet durch: ν
- Erhitzen des Bandmaterials auf eine Temperatur, die über der Rekristallisationstemperatur des Stahls liegt;
- Halten dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekunden;
- schnelle Abkühlung mit einer Phase der Aufspritzung eines Kühlmittels auf die Blechoberfläche gefolgt von einer Phase des Eintauchens des Materials in ein Wasserbad mit einer Temperatur über 75°O;
130042/0573
BAD OR!Q|MAL
19 IIJ.VOÜ
- schliesslich eine Überalterungsbehandlung des Blechmaterials auf die Dauer von mehr als 20 Sekunden; und
- Sicherstellung der abschliessenden Kühlung des Materials.
Eine vorteilhafte Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst die folgenden Schritte:
- Erhitzen des Bandmaterialε auf eine Temperatur, die über der Rekristallisationstempe£atur des Stahls liegt;
- Halten des Materials auf dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekunden;
- schnelle Abkühlung durch Aufspritzen von auf Siedetemperatur gebrachtem oder überhitztem Wasser auf -die Oberfläche;
- schliesslich hinter der Zone-der schnellen Abkühlung eine Überalterungsbehandlung des Materials; und
- Sicherstellung der Endabkühlung des Materials.
Eine weitere vorteilhafte Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht die folgenden Schritte vor:
- Erhitzen des Bandmaterials auf e-ine Temperatur oberhalb Rekristallisationstemperatur;
- Halten des Materials auf dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 50 Sekunden; ";
- schnelle Abkühlung durch Aufspritzen eines Kühlmediums, das mindestens ein * gasförmiges Mittel umfasst, bzw. eines unter Zerstäubung einer flüssigkeit mit einem gasförmigen Mittel hergestellten Nebels auf die Bandoberfläche;
- schliesslich hinter.der Zone der schnellen Abkühlung eine Überalterungsbehandlung des Blechmaterials; und
- Sicherstellung der abschlieasenden Abkühlung des Materials.
13Ö0U/O573 _ copy
ORIGINAL iivSPECTED
20 .1. Λ.' .:
Il; Rahmen der vorliegenden Erfindung hat" die Anmelderin gemäss einer letzten besonders interessanten Ausgestaltung das überraschende Verhältnis zwischen der Qualität eines Blechs (und insbesondere der Planheit desselben), das einer kontinuierlichen Wärmebehandlung unter Eintauchen in ein Wasserbad mit einer Temperatur oberhalb ?lj G unterzogen wurde, und der Lage der Grenze, wo der Dampffilm -bzw. der Film von Wasserperlen-, der sich zu Beginn der Behandlung auf der Blechoberfläche bildet, wieder verschwindet, nachgewiesen.
Qemäss dieser Ausgestaltung werden die Bedingungen der Phase der schnellen Abkühlung durch Regulierung der Temperatur des vor dem Eintauchen in das Wasserbad auf das Bandmaterial aufgespritzten Kühlmediums verändert.
Verschiedene Abwandlungen dieser letzten Ausführungsform sind nachstehend erläutert:
Nach einer ersten zwectonässigen Abwandlung wird auf das Blechmaterial ein Kühlmedium in Form eines Wassernebels/ Wasserdampfes aufgespritzt und die Temperatur dieses ifebels durch Änderung der Temperatur des einen oder anderen meiner Komponenten, vorzugsweise des in die Vorrichtung ·.·■-■'ν Bilduu;·; deu liebele eingespeisten -.'factors, reguliert.
iiine Kv.'cite bevorzugte Abwandlung sieht vur, al·;:; auf das Blech aufzuspritzendes Kühlmedium rieissv/asser einzusetzen, das beispielsweise aus dem Behälter für die Eintauchbehandlung des Materials entnommen wird, und die Temperatur dieses Wassers in einer Zubehöreinrichtung zwischen Bottich und Spritzvorrichtung zu verändern.
130042/0573
ORIGINAL INSPECTED
In einer besonders vorteilhaften Art der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss dieser letzten Ausführungsform wird die Temperatur dös aus dem Bottich entnommenen Wassers durch Vermischen desselben mit kaltem Wasser verändert; im Rahmen einer weitere Durchführung wird das Wasser in einen regelbaren Wärmetauscher geleitet.
Eine weitere sehr vorteilhafte. Abwandlung dieser Ausführungsform besteht darin, die Temperatur des Blechs in der Zone der schnellen Abkühlung zu regulieren, indem auf beide Blechseiten ein Wassernebel aufgesprüht wird, dessen Bildung durch Zerstäuben von Heisswasser, das z.B. aus dem Bottich zur Eintauchbehandlung des Blechs entnommen wird, und von aussen zugeführtem Kaltwasser mittels unter Druck stehenden Wasserdampfes erfolgt, wobei die Temperatur des Wassergemischs den jeweils geforderten Bedingungen für die Wärmebehandlung des Blechraaterials und insbesondere für die Ansiedlung der Zone, in vjelcher der Wasserperlenfilm verschwindet, in der abwärts gerichteten Bahn des Bandmaterials im Bad, angepasst wird.
Im letzteren 3?alle weist die vorbeschriebene Vorrichtung ausser den bereits erwähnten Komponenten noch Mittel auf zur Veränderung der Temperatur des dem Blech beaufschlagten Kühlmediums, wobei das folgende Beispiel für diesen Einsatz gilt:
Ein Stahlblech von 0-5 mm Dicke und 1 m Breite wurde kontinuierlich durch Eintauchen in ein siedendes Wasserbad behandelt, wobei die Banddurchlaufgeschwindigkeit 180 m/Min, betrug.
RIGINAL lNSr£C"£
ZZ : ; .1..-.'.['O1J
" 30A66R6
vor dem Eintauchen wurde da3 Blechmaterial mit einem Nebel aus Stickstoff (Druck 0.3 MPa) und fieisswasser (Druck 0.09 KPa) besprüht; bei Eintritt in die Düsen-Kühlzone lag die Blecb.temper.atur bei 7000O.
1. Kühlung unter Einsatz von Düsen, die mit Wasser von 980O (aus dem Tauchbottich) beschickt v/erden:
- Blechtemperätur bei Eintritt in das Bad: 65O0C
- Badaustrittstemperatur: 1500G
- Ebenheit: nicht akzeptabel.
2. Kühlung unter Einsatz von Düsen, die mit Wasser von 600C (Gemisch aus Bottich- und Kaltwasser) beschickt v/erden:
- Blechtemperatur bei Eintritt in das Bad: 4500C
- Badaustrittstemperatur: 1500C (Badhöhenregulierung erforderlich)
- Ebenheit: hervorragend.
PATENTANSPRÜCHE
30042/0573
COPY
L e e r s e i I" e
copy

Claims (22)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen mit
- einer Zone zur Aufheizung bis auf eine Temperatur, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegt,
- einer Zone zum Halten dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekunden, und
- einer Zone der schnellen Abkühlung,
>~v dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der schnellen Ab
kühlung einerseits Mittel (11, 12) zum Aufspritzen von Kühlmedium auf die Blechoberfläche und andererseits einen Bottich^8')umfaßt, der sich zur Aufnahme eines Wasserbades mit einer oberhalb" 75° C liegenden Temperatur eignet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Zone der schnellen Abkühlung eine Überalterungszone (13) anschließt, auf welche wiederum eine Zone der abschließenden Abkühlung folgt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der schnellen Abkühlung Elemente zur
f Veränderung der" Höhe des Wasserspiegels im Bottich( 8' )bzw.
zur Verstellung der Bandumlenkrollen (8) und somit zur Veränderung der im Wasserbad mit einer Temperatur über " 75° C liegenden Bandlänge bzw. zur Veränderung der Wirkung der mediumbeaufschlagenden Elemente (12) dergestalt umfaßt, daß die Temperatur des Bandes beim Austritt aus die ser Zone regelbar ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beaufschlagung von Kühlmedium eingesetzten Elemente (12) für die Aufbringung einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser bzw. ein wässeriges Medium,
das Umgebungstemperatur führen bzw. heiß, auf Siedetemperatur oder sogar überhitzt sein kann, ausgeführt sind.
130042/0573
. COPY
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei diesen Elementen (12) um Zerstäuber handelt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beaufschlagung von Kühlmedium eingesetzten Elemente (12) für das Aufblasen eines gasförmigen Mediums, insbesondere eines nichtoxydierenden bzw. inerten Gases, insbesondere Stickstoff, ausgeführt sind.
7.Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (12) zum Aufblasen mit einem reduzierenden Gas, vorzugsweise auf Wasserstoffbasis, ausgeführt sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente (12> mit Mitteln versehen sind, welche mit Hilfe eines gasförmigen Mediums eine Flüssigkeit, insbesondere Warmwasser mit Umgebungstemperatur bzw. siedendes oder überhitztes Wasser zerstäuben und einen Kühlnebel beaufschlagen.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Rückführung des von den Elementen (12) beaufschlagten Kühlmediums, gegebenenfalls nach erfolgter Kondensation, in den Bottich (85) aufweist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie Mittel zur Rückgewinnung, Reinigung und Wiederverwendung des gasförmigen Zerstäubermediums aufweist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zone der schnellen Abkühlung eine Zone (6) langsamer Abkühlung, insbesondere durch Aufblasen von Schutzgas, vorgeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der endgültigen Abkühlung
drei aufeinanderfolgende Einheiten aufweist, nämlich einen ersten Abschnitt mit Mitteln (16) zum Aufblasen eines Schutzgases, welches das Blech bis auf eine Temperatur unterhalb 350° C abzukühlen vermag; einen r zweiten Abschnitt mit Einrichtungen (17) zum Eintauchen
des Blechs in ein Wasserbad mit einer Temperatur oberhalb 75 C, dessen Zusammensetzung gleichzeitig für die Behandlung der Stahloberfläche gewählt ist; und einen dritten Abschnitt mit Mitteln (18, 19) zur Abkühlung des Blechs mit kaltem Wasser, das bevorzugt im Wege einer Spülung eingesetzt wird.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vorzugsweise stehenden oxydationsfreien Flammofen (2) zur vollständigen oder teilweisen Aufheizung des zu behandelnden Blechs aufweist.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Rückgewinnung von Energie aus dem Dampf aufweist, der durch Verdampfung des aufgespritzten Kühlmediums bzw. beim Eintauchen des Blechs in das
/~" eine Temperatur oberhalb 75° C führende Wasserbad sowohl
in der Zone der schnellen wie schließlich auch in der Zone der abschließenden Abkühlung gebildet wird, wobei diese Einrichtungen vorzugsweise noch Mittel zur Veränderung der Temperatur des auf das Blech aufgespritzten Kühlmittels umfassen.
15. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung yon Stahlblechen zur Durchführung .mittels der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es die nachstehenden Schritte umfaßt:
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- Erhitzen des Bandmaterials auf eine Temperatur, die über der Rekristallisationstemperatur des Stahls liegt;
- Halten dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekunden;
- schnelle Abkühlung mit einer Phase der Aufspritzung eines Kühlmittels auf die Blechoberfläche gefolgt von einer Phase des Eintauchens des Materials in ein Wasserbad mit einer Temperatur von mehr als 75° C;
- schließlich eine Überalterungsbehandlung des Blechmaterials auf die Dauer von mehr als 20 Sekunden; und
- Sicherstellung der abschließenden Kühlung des Materials.
16. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen zur Durchführung mittels der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, 9 sowie 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es die nachstehenden Schritte umfaßt:
- Erhitzen des Bandmaterials auf eine Temperatur, die über der Rekristallisationstemperatur des Stahls liegt;
- Halten des Materials auf dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekunden;
- schnelle Abkühlung durch Aufspritzen von auf Siedetemperatur gebrachtem oder überhitztem Wasser auf die Oberfläche;
- schließlich hinter der Zone der schnellen Abkühlung eine Überalterungsbehandlung des Materials; und
- Sicherstellung der abschließenden Kühlung des Materials.
1&ÖÖ42/0573
30A6656
17. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen zur Durchführung mittels der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 sowie 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
- Erhitzen des Bandmaterials auf eine Temperatur oberhalb Rekristallisationstemperatur;
- Halten des Materials auf dieser Temperatur auf die Dauer von mehr als 30 Sekundren;
- schnelle Abkühlung durch Aufspritzen eines Kühlmediums, das mindestens ein gasförmiges Mittel beinhaltet, bzw. eines unter Zerstäubung einer Flüssigkeit mit einem gasförmigen Mittel hergestellten Nebels auf die Bandoberfläche;
- schließlich hinter der Zone der schnellen Abkühlung eine Überalterungsbehandlung des Blechmaterials; und
- Sicherstellung der abschließenden Abkühlung des Materials.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen der Phase der schnellen Abkühlung durch Regulierung der Temperatur des vor dem Eintauchen in das Wasserbad auf das Bandmaterial aufgespritzten Kühlmediums verändert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Bandmaterial ein Kühlmedium in Form eines Wassernebels/Wasserdampfes aufgespritzt und die Temperatur dieses Nebels, reguliert wird durch- Änderung der Temperatur des einen oder anderen seiner Komponenten, vorzugsweise des in die Vorrichtung zur Bildung des Nebels eingespeisten Wassers.
20. Verfahren zur Wärmebehandlung nach, den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß ea sich-bei dem Kühlmedium um Heißwasser handelt, das, vollständig oder teilweise aus dem Bottich für die Eintauchbehand-
lung des Materials entnommen wird, und daß die Temperatur dieses Wassers in einer Zübehöreinrichtung zwischen Bottich und Spritzvorrichtung verändert wird.
21. Verfahren zur Wärmebehandlung nach den Ansprüchen 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Blechs in der Zone der schnellen Abkühlung reguliert wird, indem auf beide Seiten des Bandmaterials ein Wassernebel aufgesprüht wird, dessen Bildung durch Zerstäuben eines Gemischs aus Heißwasser, das insbesondere aus dem Bottich zur Eintauchbehandlung des Blechs entnommen wird, und von außen zugeführtem Kaltwasser mittels eines unter Druck stehenden Gases erfolgt, und daß die Temperatur des Wassergemischs an die jeweils erforderlichen Bedingungen für die Wärmebehandlung des Blechmaterials und insbesondere für die Ansiedlung der Zone, in welcher der Wasserperlenfilm verschwindet, in der abwärts gerichteten Bahn des Bandmaterials im Bad angepaßt wird.
22. Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Luft, Stickstoff, Wasserdampf, CO2, oder Argon, jeweils gesondert oder in Kombination, verwendet wird.
130042/0573
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