CN103773943B - 用于连续处理金属带材的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连续处理金属带材（1）的设备及方法，特别是用于连续处理由铝或铝合金构成的或者由有色金属或有色金属合金构成的金属带材，其包括：至少一个调温装置（2），金属带材（1）悬浮地穿引通过该调温装置；以及一个带材位置调节装置（7），利用该带材位置调节装置，能够在带材行进平面内横向于带材行进方向对金属带材（1）的位置进行控制或者调节。调温装置（2）至少具有一个入口侧的加热段（3）和一个出口侧的冷却段（4）。根据本发明，所述带材位置调节装置（7）设置在冷却段（4）之内。

Description

用于连续处理金属带材的设备及方法
技术领域
本发明涉及一种用于连续处理金属带材的设备，特别是用于连续处理由铝(或铝合金)构成的或者由有色金属(或有色金属合金)构成的金属带材，其包括：至少一个调温装置，金属带材悬浮地穿引通过该调温装置；以及一个带材位置调节装置，利用该带材位置调节装置，能够在带材行进平面内横向于带材行进方向对金属带材的位置进行控制或者调节，其中，所述调温装置至少具有一个入口侧的加热段和一个出口侧的冷却段。金属带材优选具有0.1mm至6mm的厚度。
背景技术
对于调温装置，优选涉及的是带材悬浮炉(Bandschwebeofen)，该带材悬浮炉具有一加热段和一冷却段。加热段通常由多个加热区(加温或者说保持区)组成以及冷却段通常由多个冷却区组成。金属带材在这样的调温装置内被加热到一定的(额定)温度，必要时在这个温度下保持一定的时间以及随后被再次冷却。带材在被加载相应气压的喷嘴(空气喷嘴)之间浮动、无接触地通过炉子。可以通过空气、水或者空气与水的组合来实施冷却区内的冷却。这种一侧带有加热段以及另一侧带有冷却段的带材悬浮炉是众所周知的(参照例如DE 198 04 184 A1)。
文首述及类型的、利用调温装置或者说利用带材悬浮炉来连续处理金属带材的这种设备例如可以涉及一种退火线或连续式退火线，在该退火线或连续式退火线中，金属带材例如为了达到一定的强度特性和变形特性，出于冶金学的原因而经受热处理。但是作为可选方案，所述设备也可以涉及一种带材涂层系统或者说带材涂层线，其中对金属带材进行的热处理不是为了退火，而是用于烘干带材的涂层，因此该炉子就被构造成连续式(通道式)干燥装置。
对于金属带材，优选涉及的是0.1mm至6mm厚度范围内的铝质带材或者有色金属带材。
由于金属带材例如在退火线内被加热到接近熔点的温度，所以通常为了防止带材裂纹而需要在调温装置内将带材拉力调节成较小。为此，带材拉力例如在入口侧在一张紧辊组中被降低，并且在出口侧在冷却之后在一另外的张紧辊组中被重新建立。在调温装置(带材悬浮炉)中，特定的带材拉力例如为0.5至1MPa。因为带材特别是在带材拉力很小的情况下例如由于可能出现的带材镰刀弯会在炉子中“跑偏”，所以需要借助带材位置调节装置以合适的方式使带材定位，优选保持在带材中心上。因此，在带材行进平面内横向于带材行进方向地实施定位。这样的带材行进调节装置通常具有至少一个控制辊以及适宜的定位测量装置，例如带材边缘检测机构。在由实践中为人所知的系统中，带材行进调节装置是设置在调温装置之后，就是说在冷却段的后面。控制辊实际上通常构造成所谓的PI-带材中心调节，就是说具有比例P部分和积分I部分。I部分向炉断面(Ofensektion)中反作用并防止带材在炉子内严重跑偏。通常，控制辊支承在可运动的机架上。该机架使辊围绕一个假想旋转点或者说围绕一根假想旋转轴转动，该假想旋转轴位于炉断面内并且垂直于带材行进平面竖立。辊从炉断面的中心轴线的移动量为比例部分，辊的倾斜量为带材中心调节的积分部分。在辊倾斜的情况下，带材由于所谓的卷绕效应重新向带材中心方向游移。这种由实践中为人所知的系统原则上经验证是有效的。
例如由DE 103 37 502 B4已知一种文首述及类型的设备。有一个起到带材中心控制作用的转向辊连接着带有加热区和冷却区的炉体。
在实践当中，基于对由铝构成的车身用带材的迅速增长的需求，而存在着建造生产率越来越高的连续式退火线的需要。为了实现更高的生产能力，带材以更高的速度通过处理断面。然而由于每个炉区只能将有限的热量传入带材中，结果便是，为了更高的生产能力调温装置不得不设计得更长。带材由于在炉断面内带材拉力很小之故更加易于跑偏，在炉长度很大的情况下便产生如下风险：已知的带材位置调节装置已经不再足以使炉子内的带材行进保持稳定，因此产生了带材侧向跑偏或者触碰炉体结构的危险。这样会导致不希望的带材缺陷或者带材裂纹，因而以这种方式无法顺利地实现生产能力提高的系统。-在此提出了本发明。
发明内容
本发明的目的是，提供一种文首述及类型的、用于连续处理金属带材的设备，该设备的特点在于改善了带材位置调节，并且该设备特别是在长的炉段中也同样保证完美无缺的带材行进。
为了实现上述目的，本发明教导：在这种类型的用于连续处理金属带材的设备中，带材位置调节装置设置在冷却段之内。为此优选冷却段分为至少一个第一冷却分段和一个后续的、间隔开的第二冷却分段，其中，带材位置调节装置是设置在所述第一冷却分段与所述第二冷却分段之间。根据本发明，带材位置调节装置因此不再设置在出口侧调温装置后面并因此不再设置在最后的冷却区之后，而是它如同被整合到优选被分为两个冷却分段的冷却段中。在第一分段内，带材被如此程度地冷却，使它可以顺利地通过带材位置调节装置。因此继第一冷却分段之后就是带材位置调节装置。接着，带材通过第二冷却分段以及因此通过冷却区的第二部分，使得带材紧接着被冷却到所期望的最终温度。以这种方式，总体上能够以一个长的炉段并因此以长的加热段和冷却段来工作，从而，在无需显著延长带材拉力低的区域内的自由带材长度的情况下提高了生产能力。以这种方式可靠地防止了炉子内不允许的带材跑偏。
具体而言，本发明提供一种用于连续处理金属带材的设备，该金属带材由铝或铝合金构成或者由有色金属或有色金属合金构成，所述设备包括：至少一个带材悬浮炉，所述金属带材悬浮地穿引通过该带材悬浮炉；和一个带材位置调节装置，利用该带材位置调节装置，能够在带材行进平面内横向于带材行进方向对所述金属带材的位置进行控制或者调节，其中，所述带材悬浮炉至少具有一个入口侧的加热段和一个出口侧的冷却段，其特征在于：所述带材位置调节装置设置在所述冷却段之内；所述冷却段分成至少一个第一冷却分段和一个后续的第二冷却分段，其中，所述带材位置调节装置设置在所述第一冷却分段与所述第二冷却分段之间；所述带材位置调节装置为进行带材位置调节而具有可调整的转向辊或者构造成这样的可调整的转向辊，或者构造成多辊装置，或者构造成带有直线电机的无接触式工作的装置。
相应地，本发明还提供一种借助如上所述的设备用于连续处理金属带材的方法，其中，所述金属带材为了热处理被悬浮地引导通过加热段和冷却段，其特征在于：利用设置在所述冷却段之内的带材位置调节装置对所述金属带材的位置进行控制或者调节。
带材位置调节装置本身可以按传统的方式构成，因此它可以使用传统的方案。本发明的重要之处在于带材行进调节装置在炉断面内部或者说在冷却段内部的特殊定位。
这样，带材位置调节装置为了进行带材位置调节可以具有例如一个传统的、可调整的转向辊，例如90°转向辊或者可以构造成这样的转向辊。但是由于在第一冷却段与第二冷却段之间的带材温度优选为100℃至200℃，特别优选为120℃至150℃，推荐为转向辊设置适当的耐(高)温涂层(耐热涂层)。作为90°控制辊以外的可选方案，也可以按带材中心调节的其他已知方式来运行，例如借助多辊控制装置，例如三辊调节装置或者控制驱动器(Steuertreiber)(例如作为辊对)。在这个情况下同样优选设置适当的涂层。优选地，带材位置调节或者说带材中心调节以原则上已知的方式构造成PI调节。因此，控制辊或者多辊结构以原则上已知的方式支承在可运动的机架上。这个机架使这个辊或者这些棍围绕一个假想的旋转点转动，该旋转点则又位于炉断面中。辊从炉断面的中心轴线的移动量为比例部分，辊的倾斜量为带材中心调节的积分部分。
作为可选方案，带材位置调节装置可以构造成无接触式工作的带材位置调节装置。为此可以例如通过直线电机无接触地实施带材中心调节。在此，可以原则上使用已知的、借助直线电机对金属带材施加作用的设置形式，例如在DE 197 19 994 A1中对这些设置形式进行了说明。
优选地，带材处理设备在入口侧具有第一张紧辊组，该第一张紧辊组设置在调温装置之前，用以降低带材拉力。另外，适宜的是，在出口侧以及因此在调温装置之后设置一另外的张紧辊组，利用该张紧辊组，带材拉力被重新提高，从而可以接续其他的工艺步骤，诸如拉伸矫正、清理或者切边。
在本发明的范围内，可选择的是：在第一冷却分段与第二冷却分段之间，在带材位置调节装置后面设置一(另外的)张紧辊组，为的是在这个位置便将带材拉力提高。这一点具有如下优点：带材能够以略微提高的带材拉力通过冷却区的第二部分。在这种情况中同样适宜的是：给该辊组的各辊配置相应的耐温涂层。本发明的重要之处在于，在第一冷却分段与第二冷却分段之间实施带材位置调节。可选择的是，可以适宜地在第二冷却分段之后设置一个另外的带材位置调节机构。这一点对于下述情形可能是特别适宜的，即，在第一冷却分段与第二冷却分段之间未设置附加的张紧辊组以及因此同样在第二冷却分段内也以较低的带材拉力运行。如果在两个冷却分段之间设置有一紧辊组并且因此带材拉力已经在这个位置被提高的话，则在第二冷却分段之后可以不用设置第二个带材位置调节机构。
将冷却段分割为两个冷却分段，结果是，这两个冷却分段都(明显地)短于一个相应的整体冷却分段。相对于传统的系统而言，整个调温装置可以以这种方式被延长，亦即不但加热段可以延长而且整个冷却段也可以延长。
本发明的主题内容还包括借助所述类型的装置用于连续处理金属带材的方法，其中，金属带材为了热处理被悬浮地引导通过加热段和冷却段。该方法的特征如下：金属带材(在带材行进平面内和横向于带材行进方向)的位置利用设置在冷却段之内的带材位置调节装置进行控制或者调节。
如已经阐述的那样，这种带材位置调节装置优选配备有适合的测量装置和反馈装置，从而实现对带材位置的真正调节。但是原则上本发明也包括那些无测量装置和/或无反馈装置运行的实施方式，因此不对带材位置进行调节，而仅仅进行控制。
优选这样地确定第一冷却分段的长度：使金属带材在第一冷却分段与第二冷却分段之间以及因此在带材位置调节装置的区域内具有最高达200℃、例如100℃至200℃的温度。特别优选该温度最高达150℃、例如120℃至150℃。然后，第二冷却分段的长度例如可以这样确定：使带材以最高达70℃、优选最高达60℃如40℃至60℃的温度排出，从而可以顺利地进行其他的工艺步骤诸如拉伸矫正、清理或者切边。
本发明的系统例如可以构造成退火线或者退火线的组成部分。调温装置则构造成退火炉。或者，作为可选方案，该系统可以构造成带材涂层系统或者带材涂层系统的组成部分。然后调温装置便被构造成干燥装置或者干燥炉。在两种情况中，炉子/干燥装置都优选构造成带材悬浮炉。
附图说明
下文将参照仅示出实施例的附图进一步阐述本发明。附图中：
图1为已知的按照现有技术的带材处理装置的简化示意图；
图2为本发明的带材处理装置的简化示意图，和
图3为图2所示出的主题内容的变型实施方式。
具体实施方式
为了阐明本发明的思想，有必要首先再次审视一下图1所示出的现有技术。图1示出的是一种已知的用于连续处理金属带材的带材处理设备，即热处理。该设备具有一个调温装置2，该调温装置构造成带材悬浮炉。金属带材1以如下的方式无接触地通过这个带材悬浮炉2，即，带材在被加载相应气压的上喷嘴与下喷嘴之间无接触地浮动。图中未示出具体的细节。带材悬浮炉2在入口侧具有一个加热段3和在出口侧具有一个冷却段4。加热段通常由多个加热区3′组成，而冷却段通常则由多个冷却区4′组成，其中，各个区可以单独地或者分别地进行控制。在加热区内通常借助空气对金属带材进行加热，因此喷嘴、例如下喷嘴除了承载作用之外还能够承担调温功能。在冷却段中，通常同样通过空气或者通过空气与水的组合进行冷却。在用于汽车车身目的的铝带的退火线的情况中，加热区内的额定温度例如约为550℃至570℃。因此加热区构成了加温及保持段。可以看到，该系统在入口侧具有一个张紧辊组5，利用该张紧辊组降低带材拉力，例如降低到一个特定的带材拉力，例如为0.5至1MPa。在带材悬浮炉2之后或者说在最后的冷却区之后，金属带材1借助一个带材位置调节装置7被调节中心，也就是说，在带材行进平面内横向于带材行进方向对金属带材的位置进行调节。接着，带材拉力利用出口侧的张紧辊组6被重新提高到通常的作业线水平，例如特定的10至20MPa。由于在带材悬浮炉内部特定的带材拉力很小，所以需要借助带材位置调节装置7使金属带材1置于带材中心。
如果想提高图1中所示出的这种系统的生产能力的话，原则上需要延长带材悬浮炉。使用图1中所示出的现有技术的系统，从带材悬浮炉的一定长度起，会产生如下风险：带材位置调节装置7，例如控制辊8不再够用，从而炉子内的带材行进会变得不稳定，因而带材就要跑偏或者触碰炉体结构。这将会导致不希望的带材缺陷或者带材裂纹，所以简单地延长带材悬浮炉而不采取其他措施是不适宜的。
因此根据本发明，带材位置调节装置7不再设置在调温装置2之后以及因此不再设置在冷却段4之后，而是设置在该冷却段4本身之内。这一点借助示出本发明实施方式的图2和3得以说明。图2和3示出的仍然是一个包括在入口侧具有加热段3和在出口侧具有冷却段4的调温装置2的带材处理设备。入口侧仍然设置有张紧辊组5并且出口侧仍然可以设置另一张紧辊组6，该另一张紧辊组仅仅在图3中示出，而未在图2中示出。加热段3仍然由多个加热区3′组成，而冷却段4则由多个冷却区4′组成。根据本发明，冷却段4分为两个冷却分段，即第一冷却分段4a和后续的第二冷却分段4b。那么根据本发明带材位置调节装置7便设置在第一冷却分段4a与第二冷却分段4b之间。金属带材在带有加温及保持区3′的加热段3内以原则上已知的方式被加热到所期望的温度以及可以在所期望的时间上保持该温度。因此加热段3相对现有技术而言-除了延长之外-不需要变动。于是第一冷却分段4a与加热段3相接，利用该冷却分段，金属带材被初级冷却，优选冷却到100℃至200℃的温度，例如120℃至150℃。从第一冷却分段4a出来以后，借助带材中心调节装置7实施带材中心调节。在图2所示出的实施例中，这个带材中心调节装置具有一个90°控制辊8。在图2所示出的实施例中，为了提高带材拉力，接着该90°控制辊设有一另外的张紧辊组9。然后带材通过第二冷却分段4b，使它被冷却到所期望的例如40℃至60℃的最终温度。以这种方式达到了提高生产能力的目的，而无需明显延长自由的带材长度，从而避免了炉子中的不允许的带材跑偏。接着第二冷却分段4b，可以设有一个另外的带材位置调节装置和/或一个另外的张紧辊组。在图2中并未示出这一点。
图3示出的是本发明的一种变型的实施方式，在该实施方式中，带材中心调节装置7构造成带有三个辊10的三辊带材中心调节机构。另外，在图3中还示出：在第二冷却分段4b之后可以设置一个另外的带材中心调节装置11以及一个另外的张紧辊组6。由于在这个实施方式中在冷却段4a、4b之间没有设置张紧辊组以及因此在第二分段4b中同样以较低的带材拉力运行，所以在第二冷却分段4b之后附加的带材中心调节装置11是有意义的。
如果例如对图1和2进行比较的话，那么可以看到：在本发明的实施方式中炉区3′、4′总体上具有这样一种长度，该长度大于图1所示的已知实施方式中的长度。尽管如此，由于带材中心调节装置7已经与第一冷却分段4a相接，自由的带材长度并不更大。由此，不论是加热段3还是冷却段4都能够相对现有技术明显地延长。不过，由于冷却段4的分割而产生了冷却分段4a、4b，这些冷却分段分别(明显地)短于加热段3。

Claims (11)

1.用于连续处理金属带材(1)的设备，该金属带材由有色金属或有色金属合金构成，所述设备包括：
至少一个带材悬浮炉(2)，所述金属带材(1)悬浮地穿引通过该带材悬浮炉；
和一个带材位置调节装置(7)，利用该带材位置调节装置，能够在带材行进平面内横向于带材行进方向对所述金属带材(1)的位置进行控制或者调节，
其中，所述带材悬浮炉(2)至少具有一个入口侧的加热段(3)和一个出口侧的冷却段(4)，
其特征在于：所述带材位置调节装置(7)设置在所述冷却段(4)之内；
所述冷却段(4)分成至少一个第一冷却分段(4a)和一个后续的第二冷却分段(4b)，其中，所述带材位置调节装置(7)设置在所述第一冷却分段(4a)与所述第二冷却分段(4b)之间；
所述带材位置调节装置为进行带材位置调节而具有可调整的转向辊(8)或者构造成这样的可调整的转向辊，或者构造成多辊装置，或者构造成带有直线电机的无接触式工作的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：在所述第二冷却分段之后设置有一另外的带材位置调节装置(11)。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：在第一冷却分段(4a)与第二冷却分段(4b)之间设置有布置于所述带材位置调节装置(7)下游的张紧辊组。
4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述带材位置调节装置(7)的辊设有耐温涂层。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述张紧辊组的辊设有耐温涂层。
6.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述金属带材(1)由铝或铝合金构成。
7.借助如权利要求1至6之任一项所述的设备用于连续处理金属带材的方法，其中，所述金属带材为了热处理被悬浮地引导通过加热段和冷却段，其特征在于：利用设置在所述冷却段之内的带材位置调节装置对所述金属带材的位置进行控制或者调节。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述带材位置调节装置设置在第一冷却分段与第二冷却分段之间。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于：利用具有比例P部分和积分I部分的PI调节系统对带材位置进行调节。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述带材位置调节装置设置在第一冷却分段与第二冷却分段之间如下所述的区域中，在该区域中金属带材的温度最高达200℃。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述带材位置调节装置设置在第一冷却分段与第二冷却分段之间如下所述的区域中，在该区域中金属带材的温度最高达200℃。
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