DE4313543C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung kontinuierlich durchlaufender Metallbänder - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung kontinuierlich durchlaufender MetallbänderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung
kontinuierlich durchlaufender Metallbänder gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 5.
Die Erfindung baut auf Verfahren und Vorrichtungen auf, die
z. B. in der DE-PS 33 18 861 oder in der EP-B1-0 192 169
beschrieben sind.
Bei der Wärmebehandlung von kontinuierlich durchlaufenden
Aluminiumbändern von mehr als etwa 0,5 bis 1 m Breite tritt
bei bekannten Verfahren ein Problem auf, das mit zunehmender
Bandbreite und zunehmender Durchlaufgeschwindigkeit immer mehr
stört: die Randbereiche der Bänder nehmen eine wellige Form
an. Diese Welligkeit wirkt sich bei der späteren Verarbeitung
hinderlich aus.
Die Ursache für die Welligkeit liegt vermutlich in der
Wärmedehnung der Bänder. Infolge der Wärmedehnung nehmen die
Bandkanten im Aufheizbereich eine gekrümmte Form an. Ein im
Randbereich liegendes, im stationären Zustand rechteckiges
Flächenelement wird in der Aufheizphase zu einem
schiefwinkligen Parallelogramm deformiert. Dabei kann bei den
angewandten Temperaturen die Elastizitätsgrenze überschritten
werden, so daß plastische, d. h. bleibende Verformungen
auftreten, die in ihrer Gesamtheit in den Randbereichen
Dehnungen bewirken. Diese Dehnungen führen zur Bildung von
Wellen. Bei der nachfolgenden Abkühlung müßte mit umgekehrtem
Vorzeichen im Prinzip das gleiche gelten.
Möglicherweise können die beobachteten Randdehnungen auch
teilweise dadurch erklärt werden, daß geringfügige seitliche
Auslenkungen aus der geraden Bewegungsrichtung in den
Randbereichen zu Spannungen führen, bei denen bei erhöhter
Temperatur plastische Verformungen auftreten.
Um die unerwünschten Randdeformationen auszuschalten, war man
bestrebt, einerseits die Wärme auf der gesamten Breite so
gleichmäßig wie möglich zuzuführen und andererseits das Band
exakt gerade zu führen. Die Bemühungen brachten aber nicht
immer den erhofften Erfolg. Es zeigte sich, daß insbesondere
bei höheren Durchlaufgeschwindigkeiten die Welligkeit kaum zu
vermeiden war. Man war daher gezwungen, die Durchsatzleistung
zurückzunehmen, um die Welligkeit in erträglichen Grenzen zu
halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Wärmebehandlungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und eine Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5 so zu verbessern, daß auch bei breiten Bändern
und hohen Durchlaufgeschwindigkeiten die Randwelligkeit
vermieden oder zumindest auf ein unschädliches Maß reduziert
wird.
Überraschenderweise wird diese Aufgabe durch die
kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst. Dies
ist besonders überraschend, weil die erfindungsgemäßen
Maßnahmen den Abkühlbereich überhaupt nicht berühren. Aus
Gründen, die zur Zeit noch nicht erklärbar sind, haben
offenbar die im Abkühlbereich stattfindenden
Schrumpfungsvorgänge keinen merklichen Einfluß auf die
Randwelligkeit.
Wie betriebliche Erfahrungen gezeigt haben, werden optimale
Ergebnisse bereits dann erzielt, wenn sich die verstärkte
Aufheizung der Randbereiche auf die Teilstrecken gemäß den
Ansprüchen 2 bzw. 6, insbesondere gemäß den Ansprüchen 3 bzw.
7, beschränkt.
Die bevorzugten Merkmale der Ansprüche 4 und 8 erlauben die
Verwirklichung der Erfindung mit sehr geringem zusätzlichem
Aufwand. Grundsätzlich ist es aber natürlich auch möglich,
zwecks vermehrter Wärmezufuhr zu den Randbereichen dort
zusätzliche Wärmeübertragungsmittel, wie z. B. Strahler,
anzubringen.
In einer Produktionsanlage, bei der man bisher die
Durchlaufgeschwindigkeit von Aluminiumbändern einer bestimmten
Breite zwecks Vermeidung der Randwelligkeit auf 120 m/min
beschränken mußte, konnte mit Hilfe der Erfindung die
Geschwindigkeit auf 200 m/min gesteigert werden, ohne daß
störende Randwellen auftraten.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines
schematisch und stark vereinfacht dargestellten
Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Wärmebehandlungs
vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine gemäß der Erfindung modifizierte Luftkissen
düse.
In einer aus mehreren Feldern 1 bis 10 baukastenartig
aufgebauten Behandlungskammer 11 sind oberhalb und unterhalb
einer waagerechten Bandführungsebene auf der gesamten Länge L
der Behandlungsstrecke Blaskästen in Gestalt von schmalen,
sich über die Breite der Behandlungskammer 11 erstreckenden
Luftkissendüsen 12 angeordnet. Diese sind mit der Druckseite
von Ventilatoren verbunden, welche saugseitig mit dem
Innenraum der Behandlungskammer in Verbindung stehen. Daher
wird das aus den Blasöffnungen der Luftkissendüsen 12
ausgeblasene und durch die zwischen den einzelnen Düsen
bestehenden Zwischenräume abströmende, mittels nicht
dargestellter Heizkörper auf etwa 350°C erhitzte
Behandlungsgas im Kreislauf geführt. Die oberen Düsen sind
relativ zu den unteren Düsen auf Lücke angeordnet, so daß das
in Richtung des Pfeils 13 durchlaufende Aluminiumband 14 einen
sinusähnlichen Verlauf nimmt, der eine stabile Schwebelage
begünstigt.
Der Behandlungskammer 11 ist ein nicht dargestelltes Kühlfeld
nachgeschaltet, welches analog zu den Feldern 1 bis 10 der
Behandlungskammer 11 aufgebaut ist.
Jede Luftkissendüse 12 hat gemäß Fig. 2 eine dem
durchlaufenden Aluminiumband 14 zugekehrte profilierte
Wandfläche mit zwei zu den Rändern hin dachartig abfallenden
Randstreifen 15, 16, zwei den Randstreifen benachbarte,
entgegengesetzt geneigte, einander gegenüberliegende Stege 17,
18 und einer dazwischenliegenden, zur Bahnführungsebene im
wesentlichen parallele Oberflächenzone 19. Die beiden Stege
17, 18 sind mit je einer Lochreihe 20 versehen. Wegen der
Schrägstellung der beiden Stege 17, 18 sind die Blasrichtungen
der austretenden Behandlungsgasstrahlen ebenfalls geneigt, so
daß sie in Richtung des durchlaufenden Aluminiumbandes
konvergieren.
Insoweit entspricht die Behandlungsvorrichtung dem Stand der
Technik.
Erfindungsgemäß sind in den Feldern 3 bis 5, das heißt auf
einer Teilstrecke, die bei 20% der Behandlungsstrecke beginnt
und bis zu deren Mitte reicht, die Lochreihen der
Luftkissendüsen 12 durch Bleche teilweise abgedeckt, wie in
Fig. 2 durch eine Linie 21 veranschaulicht. Entsprechend der
Linie 21 haben die Abdeckbleche eine bogenförmige Kante, so
daß die Löcher 20 in Randnähe völlig frei sind und zur
Bandmitte hin in zunehmendem Maße abgedeckt werden. Dadurch
wird den Randbereichen des durchlaufenden Aluminiumbandes 14
im Vergleich zur Bandmitte ein verstärkter Behandlungsgasstrom
zugeführt. Diesem entspricht eine höhere Wärmezufuhr, so daß
die Randbereiche des Aluminiumbandes 14 auf eine höhere
Temperatur erhitzt werden als der Bereich der Bandmitte.
Das erforderliche Maß der Abdeckung muß im Einzelfall durch
Versuche ermittelt werden.
Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Behandlung von
Aluminiumbändern mit einer Breite zwischen 0,5 und 2,5 m und
einer Dicke von 0,02 bis 1,5 mm.
Claims (8)
1. Verfahren zur Wärmebehandlung kontinuierlich durch
laufender Metallbänder, insbesondere Aluminiumbänder,
welche längs einer Behandlungsstrecke durch ein heißes
Behandlungsgas beaufschlagt und schwebend geführt wer
den, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einem
Teil der Behandlungsstrecke den Randbereichen des Metall
bandes pro Flächeneinheit mehr Wärme als
dem Bandmittenbereich zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbereichen nur auf
einer Teilstrecke durchgeführt wird, die bis zur Mitte
der Behandlungsstrecke reicht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbereichen nur auf
einer Teilstrecke durchgeführt wird, die bei etwa 20%
der Behandlungsstrecke beginnt und bis zu deren Mitte
reicht.
4. Verfahren nach einem der Ansprache 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die verstärkte Wärmezufuhr zu den Rand
bereichen durch Aufblasen eines im Vergleich zum Band
mittenbereich verstärkten Behandlungsgasstromes durchgeführt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Behandlungskammer,in
der ein System von Blaskästen zum Führen des Metallbandes
in der Schwebe mittels eines heißen Behandlungsgases an
geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf
einem Teil der Länge der Behandlungskammer Wärmeübertra
gungsmittel angeordnet sind, die für eine verstärkte
Wärmezufuhr zu den Randbereichen des Metallbandes im Ver
gleich zur Bandmitte ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Teil der Behandlungskammer, der vom Bandeintritt
bis zur Mitte reicht, Wärmeübertragungsmittel angeordnet
sind, die für eine verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbe
reichen des Bandes ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Teil der Behandlungskammer, der in einem 20% der
Gesamtlänge betragenden Abstand vom Bandeintritt beginnt
und bis zur Mitte reicht, Wärmeübertragungsmittel ange
ordnet sind, die für eine verstärkte Wärmezufuhr zu den
Randbereichen ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Blaskästen als quer zur Durchlauf
richtung angeordnete Luftkissendüsen (12) ausgebildet
sind, welche je zwei parallele Lochreihen (20) oder
Schlitze aufweisen, und daß jeder Lochreihe (20) bzw.
jedem Schlitz ein Abdeckblech zugeordnet ist, welches
die Lochreihe bzw. den Schlitz in den Randbereichen in
geringerem Maße abdeckt als im Bandmittenbereich.
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