DE3885051T2 - Elektrischer induktionswärmebehandlungsofen. - Google Patents

Description

Technisches Sachgebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft Öfen zur Wärmebehandlung einer Lauflänge eines sie durchlaufenden Metalls und insbesondere einen verbesserten elektrische Induktionsofen, der speziell geeignet ist für die Wärmebehandlung von beschichteten Metallbändern, z. B. verzinkten Stahlbändern nach der Beschichtung, z. B. in einer Feuerverzinllungsbehandlung.
Beschreibung des Standes der Technik
• Bei der Herstellung von beschichteten Stahlprodukten, bei der eine Stahlunterlage mit einer Eisen-Zink-Legierung beschichtet wird, ist es bekannt, zunächst eine Schicht in Form einer im wesentlichen eisenfreien Zinkbeschichtung aufzubringen und das Zink in der Beschichtung mit dem Eisen aus der Stahlunterlage dadurch zu legieren, daß die beschichtete Unterlage für eine solche Zeitspanne auf eine Temperatur gebracht wird, daß es den Eisenmolekülen der Stahlunterlage möglich ist, in die Zinkschicht einzudringen, um die gewünschte Legierungsbeschichtung herzustellen (z. B. US-A-3,190,768).
• Die erforderliche Wärme, um eine Zinkschicht auf einer kontinuierlichen Eisenunterlage, wie einem Stahlband oder Draht (im folgenden kurz Band) zu legieren, wird überlicherweise zugeführt, indem das verzinkte Band in einer Lauflänge durch einen Ofen geführt wird, wie er ähnlich bei einer kontinuierlichen Glühbehandlung verwendet wird. Solche Öfen haben normalerweise eine längliche Heizkammer, die von der Lauflänge durchlaufen und in der die Wärme geregelt aufgebracht wird, um die Lauflänge schnell auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen und sie auf dieser Temperatur für die gewünschte Zeitspanne zu halten. Die derartige Umwandlung einer im wesentlichen reinen Zinkschicht oder einer Schicht, die kleine Mengen Aluminium enthält, in eine Zink-Eisen-Legierungs-Schicht ist in der Industrie bekanntgeworden als Galvanneal-Prozeß (Wärmebehandlung nach der Verzinkung) und das dabei normalerweise hergestellte Erzeugnis wird als Galvanneal-Produkt bezeichnet. Der Ausdruck Galvanneal wird daher im folgenden benutzt, um sich generell auf diesen Ausgangsprozeß und dieses Ausgangsprodukt zu beziehen.
• Beispiele für Anlagen und Prozesse nach dem Stand der Technik, der in der Herstellung von Galvanneal Anwendung findet, und besonders für die Produktion von mit Eisen-Zink-Legierung beschichtetem Stahl in Bandform sind offenbart in den Patenten US-A-2,986,808, US-A-3,056,694 und US-A-3,190,768. Jedes dieser älteren Patente offenbart die Beschichtung einer kontinuierlichen oder Lauflänge eines Stahlbandes in einer konventionellen Feuerverzinkung, wobei das Bandmaterial einer geeigneten Vorbehandlung unterzogen wird, um Oxyde, Walzöle und ähnliches von seiner Oberfläche zu entfernen, und dann durch eine kontrollierte Atmosphäre in eine Zinkwanne geführt wird, die eine Menge an geschmolzenem Zink enthält. Aus der Zinkwanne gelangt das verzinkte Band nach oben und unmittelbar - vorzugsweise, so lange die Zinkschicht noch im flüssigen Zustand ist - in den Galvanneal-Ofen, wo die Wärme zugeführt wird, um die Temperatur der Zinkschicht zu erhöhen und die Stahlunterlage für eine solche Zeit auf eine Temperatur zu bringen, die es ermöglicht, die Beschichtung mit den Eisenmolekülen aus der Stahlunterlage zu legieren. Ein ähnlicher Prozeß ist beschrieben in ,"Making, Shaping and Treating of Steel", 8. Ausgabe, Seite 987, wo festgehalten ist, daß die Galvanneal-Beschichtungen eine silbrig-matte Oberfläche haben, die ohne weitere Oberfiächenvorbehandlung gute Farbhaftungseigerscbaften aufweisen und in der Lage sind, mäßigen Vefformungs-Bedingungen zu widerstehen. Es wird erkennbar sein, daß verschiedene Faktoren, wie Banddicke, Beschichtungsgewicht, Transportgeschwindigkeit des Bandes im Ofen sowie Länge der Ofenkammer die Zeitspanne bestimmen, für die das Band dem Wärmebehandlungsprozeß ausgesetzt ist.
• Obwohl Galvanneal bekannt war und kommerziell für viele Jahre angewendet wurde, gab es Schwierigkeiten in der Herstellung eines für viele Anwendungen zufriedenstellenden Produktes in kommerziell akzeptablem Maßstab. Beispielsweise können geringfügige Änderungen in der Dicke der Zinkschicht auf einem Stahlband ebenso wie Veränderungen der Stahlunterlage selbst einschließlich der Oberflächenbedingungen, Banddikke usw. zu ungleichmäßigem Legieren des Zinkes während des Durchganges durch den Galvanneal-Ofen führen. Zusätzlich waren die üblicherweise in der Herstellung von Galvanneal eingesetzten Öfen insoweit nicht völlig zufriedenstellend, daß sie generell nicht in der Lage waren, den beschichteten Stahl gleichmäßig zu erwärmen oder die gewünschte Temperatur über die irn wesentlichen gerade Bahn durch den Ofen aufrecht zu erhalten.
• Obwohl die Verwendung elektrischer Induktionsbeheizung in jeder der oben genannten Patentschriften empfohlen wird, wurden in der betrieblichen Praxis gasgefeuerte Öfen des allgemeinen Typs, wie sie in der US- A-3,056,694 beschrieben wurden, für die kontinuierliche Erzeugung von Galvanneal in Band- oder Stabform eingesetzt. Solche gasgefeuerten Öfen wiesen bei der Produktion von Galvanneal in einer kontinuierlichen Bandbeschichtungsanlage Reihen von gasgefeuerten Brennern auf, die auf beiden Seiten des Bandes angeordnet waren, wobei die Reihen auf beiden Seiten in isolierten kammerähnlichen Gehäusen eingeschlossen waren. Solche Öfen erzeugen offensichtlich große Mengen von sehr heißen Verbrennungsgasen, die gemeinsam mit der Luft, die durch Konvektion über den Boden des Ofens angesaugt wurde, nach oben und mit dem laufenden Band auf seinem Weg durch den Ofen strömen. Wie in der US-A-3,056,694 aufgezeigt, ist es in solchen gasgefeuerten Öfen ganz wesentlich, den richtigen Abstand zwischen den Brennerdüsen und dem bewegten Band zu halten, damit der Brennerstrahl nicht zu nahe auf die Oberfläche des Bandes aufprallt, um dadurch verursachte Störungen auf der flüssigen Metallbeschichtung und lokale Überhitzungen zu vermeiden. Größe und Konstruktion haben es unmöglich oder inpraktikabel gemacht, die Position der Brennerstrahlen im Bezug auf das Band in den bekannten gasgefeuerten Galvanneal-Öfen für die betriebliche Anwendung exakt zu steuern.
• Es ist bekannt, gasgefeuerte Galvanneal-Öfen so auszulegen, daß sie entlang horizontaler Schienen, die sich rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Bandes und parallel zu den seitlichen Obefflächen des durch den Ofen laufenden Bandes erstrecken, bewegbar sind. Die getrennten Reihen von Gasbrennern auf jeder Seite des Ofens ermöglichten die Konstruktion der kammerähnlichen Gehäuse mit einer offenen Seite, um eine Bewegung entlang dieser Schienen zu ermöglichen und den Ofen von der Bandbehandlungsanlage wegzubewegen, wenn z. B. normales feuerverzinktes Band auf der Anlage produziert werden sollte.
• Andere in betrieblichen gasgefeuerten Galvanneal-Öfen vorhandene Probleme werden im oben erwähnten Patent US-A-2,986,808 diskutiert, das auf den Einsatz elektrischer Wärmeöfen für die Produktion von Galvanneal gerichtet ist. Die Patente des Standes der Technik lehren, daß entweder Widerstands- oder Induktionsheizung angewandt werden kann, wobei zwei Versionen eines Induktionserwärmungsofens beschrieben werden, wie beispielsweise in der US-A-2,448,009. In einer Version sind zwei Reihen von Induktionsspulen auf jeder Seite des durch den Ofen laufenden Bandes angeordnet, im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Reihen von Gasbrennern in konventionellen gasbefeuerten Galvanneal-Öfen. In der anderen Version erstrecken sich die Induktionsspulen vollständig um das Band. Allerdings werden nur Versuchsanordnungen solcher Erwärmungseinrichtungen beschrieben. Nach bestem Wissen des Anmelders wurden keine betrieblich akzeptablen Öfen für den Einsatz zur Hochgeschwindigkeitserzeugung von Galvanneal-Band entwickelt, die das erfinderische Konzept dieses Patentes genutzt hätten.
• Die Anordnung entsprechend Fig. 3 aus der US-A-2,986,808, bei der eine Vielzahl von Spulen auf jeder Seite des Bandes angeordnet ist, würde offensichtlich zu einer wesentlich weniger effizienten Nutzung der elektrischen Energie führen. Wenn auch die Anordnung entsprechend Fig. 2 effizienter wäre, führt diese zu einer Ofenkonstruktion, bei der das Band notwendigerweise abgeschnitten werden müßte, um den Ofen aus einer Lage über der Zinkwanne wegzubewegen, was es notwendig macht, das System wiedereinzufädeln, wenn ein solcher Ofen für eine derartige Bewegung konstruiert würde, wie sie weiter oben im Hinblick auf gasgefeuerte Öfen beschrieben wurde. In dieser Hinsicht ist festzustellen, daß alle der vorher erwähnten bekannten Patente sich im Bezug auf die Ofenkonstruktion völlig ausschweigen und keine Empfehlung für eine Regelung enthalten, um die Effizienz der Anlagen zu maximieren oder eine exakte Ausrichtung der Induktionseinheiten im Bezug auf das sie durchlaufende Band zu ermöglichen.
• Aus der US-A-4,388,510 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Induktions-Strömen in einem Rohr zu dessen Erwärmung bekannt, die einen sich axial erstreckenden Kragen aufweist, der so ausgebildet ist, daß er das Rohr umfaßt und wegnehmbar ist, wobei der Kragen mindestens zwei bogenförmige Rahmen aufweist, die jeweils an ihren Enden in umfänglicher Zuordnung schwenkbar miteinander verbunden sind und ein Paar freier Enden haben, die derart ausgebildet sind, daß die Rahmen zur Anordnung rund um das Rohr geöffnet werden können. Eine ähnliche Erwärmungsvorrichtung für Rohre ist aus der EP-A-0 038 655 bekannt.
Wesen der Erfindung
• Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Induktionsofen für den Einsatz in der Produktion von mit Zink-Eisen- Legierung beschichtetem Stahlband in einem kontinuierlichen Prozeß zu schaffen.
• Eine weitere Aufgabe ist es, einen solchen verbesserten Ofen zu schaffen, bei dem die Induktionserwärmungsspulen so ausgelegt sind, daß sie die Energie über den gesamten Umfang der Lauflänge des den Ofen durchlaufenden verzinkten Stahlbandes aufbringen können.
• Eine weitere Aufgabe ist es, einen solchen Ofen zu schaffen, der Vorrichtungen zur exakten Ausrichtung der Spulen im Bezug auf eine ihn durchlaufende Lauflänge des Zink-beschichteten Stahlbandes aufweist, um eine effektivere Nutzung der elektrischen Energie zu ermöglichen, wobei die Gefahr eines Kontaktes zwischen der Lauflänge des beschichteten Bandes und den Spulen vermieden wird.
• Eine andere Aufgabe ist es, einen verbesserten Galvanneal-Ofen vorzuschlagen, bei dem die Induktionsspulen im Betrieb die Lauflänge des beschichteten Stahls während der Wärmebehandlung vollständig umschließen, und der Vorrichtungen zur Öffnung der Induktionsspulen vorsieht, wenn die Spulen nicht mit Energie beaufschlagt sind, um zu ermöglichen, daß der Ofen vom Band zur Seite in eine Nichtbetriebsstellung wegbewegt wird, während das Band in seiner Lage verbleibt.
• Diese Aufgaben werden erfindungsgemaß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung werden in den Ansprüchen 2 bis 13 beansprucht.
• Zur Erreichung der vorgenannten und anderer Ziele und Vorteile der Erfindung besteht ein wichtiges Merkmal darin, wenigstens eine Induktionsheizspule zu schaffen, die aus einer Vielzahl von Windungen eines elektrisch leitenden Materials bestehen und durch die eine Lauflänge von Zink-beschichtetem Stahl während der Wärmebehandlung im Ofen läuft. Die Spule ist konzipiert, sich während des Betriebes in kurzem Abstand zur gegenüberliegenden Oberfläche der Lauflänge eines beschichteten Stahlbandes zu erstrecken, wobei die Spule sich um die Kanten des Bandes erstreckt, um eine vollständige Schleife zu bilden.
• Jede Spule weist eine bewegliche Verbindungstür an einem Ende auf. Jede bewegliche Verbindungstür weist Segmente aus elektrisch leitendem Material auf, die einerseits in eine geschlossene Betriebsstellung bewegt werden können und damit die Schleife vervollständigen, um einen Stromkreis in der Spule zu ermöglichen, und andererseits in eine offene Stellung, die den Stromkreis unterbricht; dabei ist die Öffnung an einem Ende der Spule vorgesehen, so daß der Ofen seitlich wegbewegt werden kann, wobei er die Lauflänge des Bandes durch die Spulenöffnung passiert, um die Entfernung des Ofens von der Bandlinie zu ermöglichen.
• Der Ofen entsprechend der vorliegenden Erfindung weisi einen Grundrahmen auf, der mittels Rädern auf einem Schienenpaar geführt wird, das sich in horizontaler Richtung und generell parallel zu den Seitenflächen des in der Linie sich bewegenden Bandes erstreckt; ein zweiter oder Spulenträger-Rahmen ist auf dem Grundrahmen montiert. Die Induktionsspulen sind so im Spulenträgerrahmen montiert, daß sich ein im wesentlichen gerader Weg durch ihre Zentralöffnung ergibt. Der zweite Rahmen ist für eine limitierte Bewegung in horizontaler Richtung, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Grundrahmens montiert, um hierdurch die Spule im Bezug auf das durch den Ofen laufende Band exakt zu positionieren; und es ist eine Vorrichtung zur Adjustierung der vertikalen Ausrichtung des Spulenträgerrahmens vorgesehen, wodurch die Lage des Bandes im Bezug auf die Spulen über die gesamte Ofenlänge konstant gehalten werden kann, um Abweichungen im Bandweg zu begrenzen, beispielsweise durch Verwendung einer Stabilisierungsrolle, die das Band zur Reduzierung des Flatterns und eines seitlichen Ausbiegens während des Ofendurchlaufs ablenkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Die vorbeschriebenen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich:
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer kontinuierlichen Galvanneal-Linie mit dem Ofen nach dieser Erfindung;
• Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht, die schematisch den Weg des beschichteten Stahlbandes durch eine Reihe von Induktionsspulen in dem Galvanneal-Ofen entsprechend der vorliegenden Erfindung illustriert;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Galvanneal-Ofens entsprechend der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4 ist eine Gesamtdraufsicht der Anlage in Fig. 3;
• Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Anlage in Fig. 3;
• Fig. 6 ist eine Draufsicht im vergrößerten Maßstab auf eine der Induktionsspuleneinheiten, die im Ofen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
• Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Induktionsspule von Fig. 6;
• Fig. 8 ist eine Schnittansicht im vergrößerten Maßstab entlang der Linie 8-8 von Fig. 6;
• Fig. 9 ist eine Schnlttansicht im vergrößerten Maßstab entlang der Linie 9-9 von Fig.6;
• Fig. 10 ist eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung entlang der Linie 10- 10 von Fig. 5;
• Fig. 11 ist eine vergrößerte Teilansicht entlang der Linie 11-11 von Fig. 10;
• Fig. 12 ist eine Teilansicht entlang der Linie 12-12 von Fig. 11; und
• Fig. 13 ist eine Teilansicht entlang der Linie 13-13 von Fig. 3.
• In Fig. 1 wird das Stahlband 10 in kontinuierlicher Form aus einem geeignetem Vorrat zur Verfügung gestellt, schematisch dargestellt durch einen Bund 12. Das kontinuierliche Band läuft durch eine geeignete Reinigungsbehandlung, die nicht dargestellt ist, und in einen Wärmeofen 14, der in der Praxis ein kontinuierlicher Glühofen für mehrfachen Durchgang sein könnte oder einfach eine Heizkammer, die das Band auf die gewünschte Temperatur für die Beschichtung bringt. Vom Ofen 14 wird das Band durch eine Kammer 16 mit nicht-oxidierender Atmosphäre und über eine Umlenkrolle 18 nach unten durch einen Mündungskanal 20 geleitet, dessen offener Boden unter der Oberfläche eines Bades 22 aus ges.chmolzenem Zink angeordnet ist, das in einer Zinkwanne 24 enthalten ist. Das Band 10 läuft um eine untere Umienkrolle 26 in der Zinkwanne, dann aufwärts und aus dem Bad in Kontakt mit einer einstellbaren, teilweise eingetauchten Stabilisierungsrolle 28 und danach an einem Paar einstellbarer Luftmesser 30 vorbei, die geregelte Ströme von Gas unter Druck auf die Oberfläche des auftauchenden beschichteten Bandes richten, um die Dicke und Verteilung der Schicht von geschmolzenem Zink zu regeln, die auf der Oberfläche des Bandes 10 anhaftet. Der soweit beschriebene Prozeß ist eine herkömmliche Feuerverzinkungsbehandlung und eine weitere Beschreibung wird zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht für erforderlich gehalten, wobei es selbstverständlich ist, daß andere herkömmliche Beschichtungsanlagen und -prozesse in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden können.
• Von den die Beschichtung regelnden Luftmessern 30 läuft das Zinkbeschichtete Band auf einem im wesentlichen geraden Weg durch einen Wärmebehandlungs- oder Galvanneal-Ofen 32 und aufwärts um eine Führungsrolle 33 und kommt dann zu geeigneten Aufhaspel- oder anderen Behandlungen. Ofen 32 weist eine Vielzahl von Induktionsspulen 34, 36, 38, 40, 42 und 44 auf, von denen jede im Betriebszustand einen geschlossenen konduktiven Stromkreis darstellt, der das beschicbtete Band auf seinem Weg durch den Ofen völlig umschließt, wobei das Band durch die Zentralöffnung jeder Induktionsspule läuft, wie dies am besten in der schematischen Darstellung von Fig. 2 zu erkennen ist. Wie dies in Fig. 2 dargestellt und nachfolgend ausführlicher beschrieben ist, wird der Ofen 32 so angeordnet, daß er im allgemeinen horizontal gradlinig in einer Richtung bewegbar ist, die parallel zu den Seitenobefflächen des Bandes 10 verläuft, wie durch den Richtungspfeil 46 angedeutet. Ferner wird die Induktionsspulenanordnung im Ofen so geführt; daß eine begrenzte unabhängige Bewegung in einer generell horizontalen Richtung, senkrecht zum Richtungspfeil 46, wie durch den Richtungspfeil 48 angedeutet, und eine begrenzte Schwenkbewegung des unteren Endes, d. h. des Endes bei Spule 34 in Richtung der Pfeile 50 möglich ist, wodurch die vertikale Ausrichtung der Spulen adjustiert werden kann, um das Band im wesentlichen zentriert durch jede Spule führen zu können, trotz Abweichungen des Bandes von der Vertikalen bei seiner Bewegung durch den Ofen.
• In den Figs. 3 bis 5 ist dargestellt, daß der Ofen 32 auf einer steifen stationären Rahmenanordnung 52 gehalten ist, die ein Paar von seitlich beabstandeten, horizontalen Schienen 54, 56 aufweist, die sich oberhalb und seitlich der Zinkwanne 24 erstrecken. Ofen 32 weist einen beweglichen Rahmen oder Gestell (Wagen) auf, generell bezeichnet mit 58, getragen durch eine Vielzahl von Rädern 60 im Eingriff mit den Schienen 54, 56. Anschläge 62 an den jeweiligen Enden der Schienen 54, 56 begrenzen die Bewegung des Gestells 58 von einer Betriebsposition über der Zinkwanne 24, wie dies in ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellt ist, zu einer zurückgezogenen oder Nichtbetriebsposition, seitlich beabstandet von der Zinkwanne 24, dargestellt mit gestrichelten Linien in Fig. 3. Gestell 58 hat eine im wesentlichen horizontale, flache Decken- oder Plattformoberfläche 64. Bei der dargestellten Ausführungsform werden auf dem Gestell 58 drei Stromversorgungsaggregate 66, 68 und 70 für eine Bewegung mit diesem gehalten, wobei jedes Stromversorgungsaggregat zwei Spulen versorgt. Ein geeignetes flexibles elektrisches Versorgungskabel und Kühlwasserleitungen sind vorgesehen, dargestellt durch die Bezugsziffer 71. Eine geeignete Einziehdose 72 für die elektrischen Verbindungen der Stromversorgungen und die Spulen wird ebenfalls für eine Bewegung mit der Plattform gehalten, ebenso wie eine konventionelle Wärmestation 74. Stromversorgung, Einziehdose und Wärmestation sind marktüblich, von konventioneller Konstruktion und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Es ist jedoch hervorzuheben, daß eine Montage, die eine Bewegung dieser Einrichtungen mit dem Ofen ermöglicht, die Konstruktionen und den Schutz der elektrischen Verbindungen zwischen den jeweiligen Stromversorgungen und den dazugehörigen Heizspulen in hohem Maße vereinfacht. Ein geeigneter Antrieb, wie beispielsweise ein reversierbarer, über ein Reduktionsgetriebe arbeitender Motor, schematisch dargestellt mit Bezugsziffer 76 in Fig. 4, ist vorgesehen, um den Ofen 32 entlang der Schienen 54, 56 zu bewegen.
• Ein Traggestell 78 für die Spulen ist auf dem beweglichen Gestell (Wagen) 58 montiert und gewährleistet die Halterung für die individuellen Induktionsspulenanordnungen 34 bis 44. Das Spulentraggestell 78 beinhaltet eine offene, gestreckte, im wesentlichen rechteckige Rahmenkonstruktion, die sich generell vertikal durch einen rechteckigen Ausschnitt 80 in der Plattform 64 erstreckt, wie dies am besten in Fig. 4 zu erkennen ist. Das Spulentraggestell 78 wird von vier, im wesentlichen identischen, länglichen Stützen 82 gebildet, angeordnet jeweils an den Ecken des rechteckigen Rahmens und verbunden durch Querstreben 84, und bildet in vertikaler, beabstandeter Position und in gegenseitiger Ausrichtung einen offenen fachwerkartigen Rahmen zur Abstützung der Spulen 34 bis 44, wobei das beschichtete Band 10 auf generell vertikalem Weg aufwärts die Zentralöffnung der jeweiligen Spulen in der Art durchlaufen kann, wie in den Figs. 1 und 2 dargestellt.
• Vier Radträger 86, 88, 90 und 92 sind fest auf dem Spulentraggestell 78 an einer Stelle montiert, die im Abstand unter dessen oberem Ende liegt, und jeder Träger hält ein Rillenrad 94 für die Drehung um horizontale Achsen, parallel zu den Schienen 54, 56. Die Räder 94 auf den Trägern 86, 88 sind zur Drehung um eine gemeinsame horizontale Achse angeordnet, die nach außen von den Stützen 82 auf der einen Seite des Bandes beabstandet ist, während die Räder 94 auf den Trägern 90, 92 für die Drehung um eine zweite gemeinsame Horizontalachse montiert sind, die nach außen mit Abstand von der Stütze 82 auf der anderen Seite des Traggestells 78 angeordnet ist.
• Ein Paar von starren Stützen 96, von denen nur eine in Fig. 5 dargestellt ist, ist auf der Plattform 64 montiert, ragt von dieser nach oben weg und endet an ihrer Spitze in einer horizontalen Tragplatte 98, die unter den Rädern 94 an den Trägern 90 und 92 angeordnet ist. Ein ähnliches, aber leicht kürzeres Paar von Stützen 100 ist auf der Plattform 64 montiert, erstreckt sich aufwärts und trägt die Räder 94 an den Trägern 86, 88. Stützen 100 enden jeweils an ihrem oberen Ende an einer Höhenjustiereinrichtung 102, dargestellt in den Figs. 10 bis 12.
• Jede Höhenjustiereinrichtung 102 weist eine Basisplatte 104 auf, die mit einer Tragplatte 106 an der Spitze der Stütze 100 beispielsweise durch Schweißen fest verbunden ist. Ein keilförmiger Tragblock 108 ist fest verbunden, beispielsweise durch Schweißen, mit der oberen Oberfläche der Basisplatte 104. Block 108 hat eine aufwärts geneigte Tragfläche 110, die im Eingriff steht mit einer abwärts gerichteten geneigten Fläche 112 auf einem zweiten Tragblock 114 und diese abstützt. Eine Tragplatte 116 ist durch Schrauben 118 an der Spitze des Blocks 114 montiert, um das Rillenrad 94 zu stützen. Flanken 120 am Block 108 zwingen den Block 114, sich in gerader Linie entlang der geneigten Oberfläche 110 zu bewegen.
• Eine Stellschraube 122 wird in einer Gewindeöffnung in einer sich aufwärts erstreckenden Platte 124 aufgenommen, die auf der Platte 104 fest montiert ist; ein Kragenabschnitt 126 mit reduziertem Durchmesser der Stellschraube 122 ragt durch einen länglichen Schlitz 128 in einer vertikalen Flanke 130 des oberen Tragblocks 114. Eine Sicherungsmutter 132 ist am Ende der Stellschraube innerhalb des Schlitzes 134 von Block 114 montiert, wodurch eine Drehung der Stellschraube 122 in der Gewindeöffnung der Platte 124 eine Gleitbewegung der geneigten Flächen 110, 112 bewirkt, und zwar gegenläufig zueinander, um die Tragplatte 116 anzuheben oder abzusenken. Eine Feststellmutter 136 ist vorgesehen, um die Anordnung in einer gewünschten adjustierten Lage festzuhalten.
• Auf diese Weise wird die Rahmenanordnung 78 durch die Räder 94 für rollende Bewegung auf den Tragplatten 98 an der Spitze der Stützen 96 und auf der Höhenjustiereinrichtung 102 an der Spitze der Stützen 100 gehalten. Um die Rahmenanordnung 78 in exakter Ausrichtung zu halten, ist ein Paar von Winkeln 138 auf der oberen Oberfläche jeweils einer der Tragplatten 116 und 98 fest montiert, beispielsweise durch Schweißen, wobei die beiden Winkel 138 in im wesentlichen axialer Ausrichtung miteinander stehen. Die Winkel 138 passen in das Rillenrad 94, um seitliche Abweichungen der Rahmenanordnungen zu verhindern. Es ist selbstverständlich, daß die Winkel 138 ebenfalls auf den beiden anderen Stützen verwendet werden können, obwohl sich dies in der Praxis als unnötig erwiesen hat.
• Um die Rahmenanordnung 78 und die darauf gehaltenen Spulen exakt zu positionieren, und zwar im Bezug auf die Bewegungslinie des Bandes durch den Ofen, ist in Richtung der Pfeile 48 (Fig. 2) eine zweite Stellschraube vorgesehen, wie schematisch in Fig. 13 dargestellt. Diese Einrichtung benutzt marktübliche, von Hand durch Kette angetriebene Gewindebolzen-Stellglieder, generell dargestellt durch das Bezugszeichen 140. Das Stellglied 140 ist fest am Boden der Plattform 64 montiert und weist ein Gehäuse 142 und ein Stellrad 144 auf, das durch die von Hand b.etätigte Kette 146 angetrieben wird. Eine Stellschraube 148 ragt aus dem Gehäuse 142 heraus und endet in einem Kugelkopf 150, der im Eingriff steht mit einer vertikal verlängerten Hülse in Block 152 und von diesem festgehalten wird, der von einer der Streben 84 des Rahmens 72 gehalten wird. So ist erkennbar, daß der Betrieb der Kette 146 von Hand die Stellschraube antreibt, die durch die Kugelkopf- und Hülsenverbindung eine begrenzte kontrollierte Bewegung des Spulentraggestells 78 gewährleistet, um den Rahmen im Bezug auf den Durchgangsweg des Bandes 10 auf dem Weg durch den Ofen exakt zu positionieren. Gleichzeitig bewirkt die Handeinstellung der Stellschraube 122 eine begrenzte Kippbewegung der Rahmenanordnung in Richtung der Pfeile 50 in Fig. 2, um eine exakte Kompensation jeder Abweichung des Bandes im Bezug auf die Vertikale zu erreichen, wie dies nötig sein könnte bei Adjustierung der Stabilisierungsrolle 28, um einen sanften, gradlinigen Ofendurchlauf des Bandes zu gewährleisten.
• In den Figs. 6 bis 9 wird die Konstruktion der jeweiligen Induktionserwärmungsspulen ausführlicher beschrieben. Da die Spulen 34 bis 44 im wesentlichen identisch in der Konstruktion sind, wird nur Spule 44 im Detail beschrieben. Es versteht sich von selbst, daß die Beschreibung in gleicher Weise auf alle Spulen anzuwenden ist, die in einer besonderen Ofenkonstruktion verwendet werden. Es ist weiterhin selbstverständlich, daß Größe und Abmessung der Spulen variieren können in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren, darunter Bandgeschwindigkeit, Dicke des Produktes, Beschichtungsgewicht und vom gewünschten Grad der Legierungsbildung der Beschichtung.
• Spulenanordnung 44 weist einen äußeren Rahmen oder ein Gehäuse mit beabstandeten Seitenwandanordnungen 160, 162 auf, die an einem Ende durch eine feste Wandanordnung 164 verbunden sind. Die Seiten- und Endwände werden jeweils von inneren und äußeren, voneinander beabstandeten Tafeln 166, 168 gebildet. Das der Endwand 164 gegenüberliegende Ende ist beim Betrieb des Ofens durch eine bewegliche Verbindungstür 170 geschlossen, die beispielsweise durch einen festen Arm 172 für eine Schwenkbewegung um eine Welle 174 montiert und durch Zapfenlager 176 auf der Wand 160 gehalten ist. Ein beidseitig wirkender Fluidzylinder 178, dessen Zylinderende mit dem Träger 180 auf der Seitenwand 160 und dessen Kolbenende mit einem Stellarm 182 schwenkbar verbunden ist, ist zur Bewegung der Tür 170 zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung, (dargestellt in ausgezogenen bzw. gestrichelten Linien in Fig. 6) vorgesehen.
• Eine elektrische Induktionspulenanordnung 184 ist im Gehäuse angeordnet und weist eine Vielzahl von Windungen aus elektrisch leitendem Material auf, die sich vollständig um den Bewegungspfad des Bandes durch die Zentralöffnung 186 jeder Spule bewegt, wenn die Verbindungstür 170 geschlossen ist. In Fig. 8 ist dargestellt, daß das leitende Material der Spulen aus einer im wesentlichen flachen Kupferplatte 188 bestehen kann, die eine Beschichtung aus isolierendem Material 190 aufweist, die an seine nach innen gerichtete Oberfläche geklebt ist, und ein Wärmetauscherrohr 192 mit diesen beispielsweise durch Löten verbunden ist, gerichtet auf seine äußere Oberfläche. Eine Vielzahl elektrisch isolierender Verbindungselemente 194 erstreckt sich zwischen den jeweiligen Leiterplatten 188 und der inneren Wand 166 des Ofengehäuses, um die Induktionsspule innerhalb des Gehäuses zu halten.
• Die leitenden Platten 188 erstrecken sich in vertikal ausgerichteter; zueinander paralleler Beziehung und nach innen beabstandet zu den Seitenwänden 160, 162 mit einem freien Ende bis zu dem Ende, das der beweglichen Tür 170 gegenüberliegt. Jedes freie Ende weist daran angeordnete, elastische Kontaktelemente 198 eines Dreifach-Kontaktmesser- Verbinders auf, generell bezeichnet mit der Bezugsziffer 200 in Fig. 9. Um den Kontaktelementen 198 Festigkeit und Dimensionsstabilität zu verleihen, ist an jedem ein Winkel 202 angebracht und durch die Isolatoren 204 mit einem festen Träger 206 im Gehäuse verbunden.
• Eine Vielzahl elektrisch leitender Stangen 208 ist auf der einwärts gerichteten Oberfläche der beweglichen Verbindungstür 170 angebracht. Die Kontaktmesserelemente 210 des Dreifach-Kontaktmesser-Verbinders sind an der nach innen gerichteten Seite der leitenden Stangen oder Platten 208 so angebracht, daß sie zwischen die elastischen Kontaktelemente 198 passen und mit ihnen einen elektrischen Kontakt herstellen, wenn die Verbindungstür 170 geschlossen ist, dargestellt in ausgezogenen Linien in Figs. 6 und 7. In der Praxis ist der Dreifach-Kontaktmesser- Verbinder so ausgelegt, daß der Kontakt eines Messerelements 210 mit dem zugehörigem Paar der elastischen Kontaktelemente 198 den erforderlichen Stromfluß zum Betrieb des Ofens besorgt, wobei die beiden übrigen für eine maximale Absicherungen des richtigen Kontakts vorgesehen sind. Ein Wärmetauscherrohr 212 erstreckt sich beidseitig entlang des Rückens jeder elektrisch leitenden Platte 208 in der Türanordnung. Die Kühlwasserversorgung erfolgt während des Betriebs durch nicht dargestellte, passende Verbindungen zum Rohr 212, um Überhitzungen der leitenden Platten zu verhindern. Ahnlich wird Kühlwasser auch durch das Wärmetauscherrohr 192 angeboten, um Wärme aus den leitenden Platten 188 abzuführen. Die Rohre 192 auf jeder leitenden Platte sind durch geeignete Übergänge verbunden, nicht dargestellt, um einen kontinuierlichen Fluß des Kühlwassers entlang jeder leitenden Platte 188 zu gewährleisten.
• Die elektrische Versorgung der Spulenanordnung erfolgt über geeignete Hauptleitungen durch Verbindungsplatten 154, 156 und die leitende Platten 188 beidseits der länglichen, rechtwinkeligen Öffnung 186, die am geschlossenen Ende der Spule, d. h. dem Ende, das bei der Endwand 164 liegt, verbunden sind, um einen kontinuierlichen Stromfluß von der Verbindungsplatte 154 über die entsprechende leitende Platte 188 im Gehäuse 160 und - wenn die Tür geschlossen ist - über die Platten 208 an der beweglichen Tür 170 zur Platte 156 zu ermöglichen.
• Wenn der Galvanneal-Ofen von der Beschichtungslinie entfernt werden soll, ist es lediglich notwendig, die Energieversorgung der Spulen zu unterbrechen und alle Verbindungstüren 170 durch Fluid-Druckbeaufschlagung der Kolbenenden der Zylinder 178 zu öffnen. Wenn die Türen geöffnet sind, kann durch Einschalten des Antriebsmotors 76 Rad 60 entlang der Schienen 54, 56 verschoben werden, um den Ofen in die Nichtbetriebsstellung zu bewegen, wie in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angedeutet. Umgekehrt ist es zur Aufstellung des Ofens in der Betriebssituation lediglich erforderlich, den Antriebsmotor 76 umgekehrt laufen zu lassen, um den Ofen in Betriebsstellung zu bringen, in der das Band aufwärts durch die Zentralöffnung 186 der jeweiligen Spule läuft. Die Verbindungstüranordnung kann dann durch Anwendung des Fluiddrucks auf das Zylinderende des Zylinders 178 geschlossen werden.
• Wenn der Ofen einmal in der Position oberhalb der Zinkwanne 24 steht, kann das Spulentraggestell im Bezug auf das Band durch Betätigung der Stellschrauben 122 exakt positioniert werden, um zunächst die vertikale Mittellinie der Spulenanordnung parallel zur seitlichen Oberfläche des durchlaufenden Bandes durch Schwenken des Rahmens 78 um die Achse der Räder 94 auf den Trägern 90, 92 einzustellen. Das Gewindebolzenstellglied 140 wird dann gebraucht, um das Band exakt innerhalb der Öffnung 186 zu zentrieren. Diese exakte Ausrichtung und Positionierung des Ofens verbessert außerordentlich die Effizienz des Ofens durch die Möglichkeit, die Spulenanordnungen so zu konstruieren, daß die Leitungselemente in engem Abstand zum Band passieren. Weiterhin bewirkt die exakte Positionierung des Bandes im Bezug auf die Spulen ein wesentlich gleichmäßigeres, hochqualitatives Produkt, was mit dem Anmelder bekannten Öfen des Standes der Technik nicht möglich war.

Claims (14)

1. Ein elektrischer Induktionsofen (32) für den Einsatz in einer kontinuierlichen Wärmebehandlung nach einer Galvanisierung, bei der eine auf die Oberfläche einer Lauflänge von Stahl (10) aufgebrachte Zinkschicht in eine Zink-Eisen-Legierungsschicht umgewandelt wird, indem die Lauflänge von verzinktem Stahl über eine im wesentlichen gerade Strecke den Ofen (32) durchläuft und der beschichtete Abschnitt während des Ofendurchlaufs zur Auflegierung der Zinkschicht mit dem Eisen des Stahlabschnitts erwärmt wird, wobei der Ofen (32) wenigstens eine Induktionsspule (34, 36, 38, 40, 42, 44) mit elektrischen Leiterelementen (188), die eine geschlossene Schleife (184) mit einer Öflnung (186) bilden, durch welche die Lauflänge des beschichteten Stahls beim Ofendurchlauf sich bewegt, und Energ1eversorgungsanschlüsse (66, 68, 70), die die Leiterelemente (188) zur Induktionserwärmung des die geschlossene Schleife (184) durchlaufenden, beschichteten Abschnitts mit Strom versorgen, aufweist, gekennzeichnet durch

- einen Rahmen (78) zur Aufnahme wenigstens einer Induktionsspule (34, 36, 38, 40, 42, 44),

- ein Gestell (58) zur Aufnahme dieses Rahmens (78) und dieser Spule, das zwischen einer ersten Position, in der sich die Öffnung (186) in dieser Spule rund um die im wesentlichen gerade Strecke erstreckt, und einer zweiten Position, in der die Spule von dieser im wesentlichen geraden Strecke entfernt ist, bewegbar ist,

- Verbindungselemente (208), die einen Teil der Leiterlemente (188) bilden,

- eine Türeinrichtung (170), auf der die Verbindungselemente (208) so montiert sind, daß sie zwischen einer geschlossenen Position, in der sie einen Teil der Schleife (184) bilden, und einer die Schleife (184) unterbrechenden offenen Position bewegbar sind, und

- eine Energieversorgungseinrichtung (178), die betriebsmäßig der Türeinrichtung (170) zugeordnet ist, zur Bewegung der Verbindungselemente (208) zwischen der offenen und der geschlossenen Position, wobei die geschlossene Schleife (184) geöffnet werden kann, um die Verschiebung des Ofens (32) zwischen dieser ersten und zweiten Position zu ermöglichen, während sich die Lauflänge des verzinkten Stahls (10) entlang der geraden Strecke erstreckt.

2. Ein Ofen nach Anspruch 1, bei dem der Ofen (32) eine Vielzahl von Induktionsspulen (34, 36, 38, 40, 42, 44) und ein Gehäuse (160), 162, 164) aufweist, das jede dieser Spulen umgibt, wobei dieses Gehäuse (160, 162, 164) eine sich durch das Gehäuse erstreckende Öffnung (186) aufweist, um es der Lauflänge des verzinkten Stahls (10) zu ermöglichen, durch das Gehäuse und die darin untergebrachte Spule hindurchzutreten.

3. Ein Ofen nach Anspruch 2, bei dem jedes Gehäuse (160, 162, 164) eine Türeinrichtung (170) aufweist, die so gelagert ist, daß sie zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar ist.

4. Ein Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jede der Induktionsspulen (34, 36, 38, 40, 42, 44) eine Vielzahl von geschlossenen Schleifen (184), von denen jede durch einen in fester Position innerhalb eines der Gehäuse (160, 162, 164) montierten Leiterbereich (188) und durch einen bewegbaren Leiterbereich (208) bestimmt ist, der in fester Position auf der bewegbaren Türeinrichtung (170) des Gehäuses montiert ist, und eine Mehrfach-Kontaktmesser-Verbindereinrichtung (200, 210, 198) aufweist, die die elektrische Verbindung zwischen dem bewegbaren Leiterteil (208) und dem feststehenden Leiterteil (188) jeder Schleife (184) bewerkstelligt, wenn die Türeinrichtung (170) in der geschlossenen Position ist.

5. Ein Ofen nach Anspruch 4, bei dem jeder Kontakt der Vielzahl von Mehrfach-Kontaktmesser-Verbindereinrichtungen (200, 198, 210) so ausgelegt ist, daß er die volle elektrische Strombelastung in einer Schleife (184) während des Betriebs des Ofens (32) tragen kann.

6. Ein Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der außerdem eine Montagevorrichtung aufweist, die den Rahmen (78) auf dem Gestell (58) für eine begrenzte Bewegung relativ zueinander trägt, wobei die Position der Vielzahl von Spulen (34, 36, 38, 40, 42, 44) in Bezug auf eine Lauflänge von verzinktem Stahl (10), die den Ofen durchläuft, einstellbar ist.

7. Ein Ofen nach Anspruch 6, bei dem die Montagevorrichtung eine Einrichtung (140, Fig. 13) aufweist, die den Rahmen (78) auf einer im wesentlichen geraden Strecke transversal zum Verlauf einer Lauflänge von beschichtetem Stahl (10) bewegen.

8. Ein Ofen nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Montagevorrichtung eine Einrichtung (122, Fig. 11) aufweist, durch die der Rahmen (78) um eine Achse, die sich im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung einer den Ofen (32) durchlaufenden Lauflänge von beschichtetem Stahl (10) erstreckt, schwenkbar ist.

9. Ein Ofen nach Anspruch 8, bei dem die Schwenkeinrichtung für den Rahmen (78) von Hand zu bedienende Stellschrauben (122) aufweist, die mit einer Seite (82) des Rahmens im Eingriff stehen, wobei diese Seite (82) mit diesen Stellschrauben angehoben oder abgesenkt werden kann.

10. Ein Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die elektrischen Leiterelemente (188) in jeder der wenigstens einen Induktionsspule (34, 36, 38, 40, 42, 44) eine Vielzahl von geschlossenen Schleifen (184) aufweisen, und bei dem die Verbindungselemente (208) eine Vielzahl von länglichen, bewegbaren Verbindungsstäben aufweisen, die elektrisch mit jeweils einer geschlossenen Schleife (184) verbunden sind und einen Teil davon bilden, wenn die Verbindungselemente (208) in geschlossener Position sind.

11. Ein Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die elektrischen Leiterelemente eine Vielzahl länglicher, im wesentlichen U- förmiger Leiterstäbe (188) aufweisen, die in fester, beabstandeter Beziehung zueinander montiert sind und jeweils einen maßgeblichen Teil einer der geschlossenen Schleifen (184) bilden.

12. Ein Ofen nach Anspruch 11, bei dem die Verbindungselemente (208) eine Vielzabl von Mehrfach-Kontaktmesser-Verbindereirrrichtungen (200, 210, 198) aufweisen, von denen jede ein Ende jedes der länglichen Verbindungsstäbe (208) mit einem Ende der Leiterstäbe (188) verbindet, wenn die Verbindungselemente (208) in der geschlossenen Position sind.

13. Ein Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Türeinrichtung (170) für eine Bewegung zwischen der geschlossenen und der offenen Position schwenkbar gelagert ist.

14. Verfahren für eine kontinuierliche Wärmebehandlung nach einer Galvanisierung, bei der eine auf die Oberfläche einer Lauflänge von Stahl (10) aufgebrachte Zinkschicht in eine Zink-Eisen-Legierungsschicht umgewandelt wird, indem die Lauflänge von verzinktem Stahl über eine im wesentlichen gerade Strecke den Ofen (32) durchläuft und der beschichtete Abschnitt während des Ofendurchlaufs zur Auflegierung der Zink:schicht mit dem Eisen des Stahlabschnitts erwärmt wird, wobei der Ofen (32) wenigstens eine Induktionsspule (34, 36, 38, 40, 42, 44) mit elektrischen Leiterelementen (188), die eine geschlossene Schleife (184) mit einer Öffnung (186) bilden, durch welche die Lauflänge des beschichteten Stahls beim Ofendurchlauf sich bewegt, und Energieversorgungsanschiüsse (66, 68, 70), die die Leiterelemente (188) zur Induktionserwärmung des die geschlossene Schleffe (184) durchlaufenden, beschichteten Abschnitts mit Strom versorgen, aufweist, gekennzeichnet durch Öffnen der wenigstens einen Induktionsspule, wenn die Spule nicht erregt ist, um den Ofen transversal zum Abschnitt zu einer Nichtgebrauchsposition bewegen zu können, während der Abschnitt in Position verbleibt.