DE102016101160B4 - Device for the floating guiding and simultaneously cooling of sheet material and method for operating such a device - Google Patents

Device for the floating guiding and simultaneously cooling of sheet material and method for operating such a device Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material (B), insbesondere von Metallbändern, mit einem unteren und einem oberen, jeweils eine Vielzahl von Tragdüsen (12, 22) aufweisenden Schwebedüsenfeld (11, 21), wobei die Führung mittels einem druckbeaufschlagten Gas erfolgt, das über die Tragdüsen (12, 22) auf beide Oberflächen des bahnförmigen Materials (B) aufströmt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schwebedüsenfeld (11, 21) neben den Tragdüsen (12, 22) auch Wasserdüsen (1) zum Aufsprühen von Wasser zur Kühlung des bahnförmigen Materials (B) aufweist.Apparatus for the floating guiding of sheet material (B), in particular of metal strips, with a lower and an upper, each having a plurality of support nozzles (12, 22) having floating nozzle field (11, 21), wherein the guide is effected by means of a pressurized gas, the via the support nozzles (12, 22) flows on both surfaces of the sheet material (B), characterized in that each floating nozzle field (11, 21) in addition to the support nozzles (12, 22) and water nozzles (1) for spraying water to cool the sheet-like material (B).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material, insbesondere von Metallbändern, mit einem unteren und einem oberen, jeweils eine Vielzahl von Tragdüsen aufweisenden Schwebedüsenfeld, wobei die Führung mittels einem druckbeaufschlagten Gas erfolgt, das über die Tragdüsen auf beide Oberflächen des bahnförmigen Materials aufströmt sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for the floating guiding of sheet material, in particular metal bands, having a lower and an upper, each having a plurality of support nozzles having floating nozzle field, wherein the guide is effected by means of a pressurized gas via the support nozzles on both surfaces of the sheet material aufströmt and a method for operating such a device.

Vorrichtungen zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material, insbesondere von Metallbändern, sind in vielerlei Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden meist in Zusammenhang mit Öfen zur thermischen Behandlung des bahnförmigen Materials eingesetzt, man spricht dann auch von sog. Bandschwebeöfen. Im einfachsten Fall wird als Gas zum Tragen Luft verwendet. Eine derartige Vorrichtung zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material ist beispielsweise aus der EP 1 699 721 B1 bekannt.Devices for floatingly guiding sheet material, in particular metal strips, are known in many designs from the prior art. They are usually used in connection with furnaces for the thermal treatment of the web-like material, it is then also referred to as so-called. Bandschwebeöfen. In the simplest case, air is used as the gas to carry. Such a device for floating guiding sheet material is for example from EP 1 699 721 B1 known.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung im Prozessschritt des Kühlens während der thermischen Behandlung von endlosen Metallbändern wie beispielsweise Aluminiumbändern.The invention finds particular application in the process step of cooling during the thermal treatment of endless metal strips such as aluminum strips.

Aufgrund der bei hohen Temperaturen empfindlichen Bandoberfläche wird das Band während des Aufheizens auf einem Luftpolster berührungslos getragen. Nach dem Aufheizen des Bandes und der gewünschten thermischen Behandlung durch Halten bei einer spezifischen Temperatur wird das Band abgekühlt.Due to the high temperature sensitive belt surface, the belt is worn without contact during heating on an air cushion. After heating the strip and the desired thermal treatment by holding at a specific temperature, the strip is cooled.

Bei der Kühlung mittels Luft kann das Band ebenfalls berührungslos getragen werden. Während der Kühlung mit Wasser, kann das Band nicht über ein definiertes Luftpolster getragen werden. Daraus entsteht die Problematik, dass entweder mechanische Stützrollen eingebracht werden müssen, wodurch unerwünschte Berührungspunkte entstehen, oder dass die Kühlung durch die Einbringung von Luft-Tragdüsen unterbrochen werden muss. Die DE 698 21 803 T2 und die DE 42 40 700 A1 zeigen Führungsvorrichtungen für bahnförmiges Material über Luftströme, wobei das Düsenfeld auch Wasserdüsen zum Aufsprühen von Wasser aufweist.When cooling by air, the tape can also be worn without contact. During cooling with water, the tape can not be carried over a defined air cushion. This creates the problem that either mechanical support rollers must be introduced, whereby undesirable points of contact arise, or that the cooling must be interrupted by the introduction of air-carrying nozzles. The DE 698 21 803 T2 and the DE 42 40 700 A1 show guide devices for sheet material via air streams, wherein the nozzle array also has water nozzles for spraying water.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material so auszugestalten und weiterzubilden, dass die Vorrichtung neben der Tragfunktion gleichzeitig auch eine Kühlfunktion zum gleichmäßigen, kontrollierbaren Abkühlen des bahnförmigen Materials übernehmen kann. Dabei soll die Abkühlung in kontrollierten Zeit-Temperatur-Verläufen erfolgen.Based on this, the object of the present invention is to design and further develop the above-described device for the floating guiding of sheet material so that the device can simultaneously perform a cooling function for the uniform, controllable cooling of the sheet material in addition to the support function , The cooling should take place in controlled time-temperature courses.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jedes Schwebedüsenfeld neben den Tragdüsen auch Wasserdüsen zum Aufsprühen von Wasser zur Kühlung des bahnförmigen Materials aufweist. Die Erfindung kombiniert also das Luft-Tragsystem der Bandschwebeöfen mit der für sich bekannten Wasserkühlung. Damit können auch bei der Kühlung mit Wasser theoretisch unendlich lange, ununterbrochene Kühlstrecken realisiert werden.This object is achieved in that each floating nozzle field next to the support nozzles and water nozzles for spraying water for cooling the web-like material has. The invention thus combines the air-carrying system of the strip float furnaces with the water cooling known per se. Thus theoretically infinitely long, uninterrupted cooling sections can be realized even when cooling with water.

Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung sind die Tragdüsen und Wasserdüsen verschachtelt angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge des eingesetzten Wassernebels zu verändern, indem unterschiedlichen Anordnungen von Wasserdüsen (beispielsweise reihenweise) angesteuert werden.According to a further teaching of the invention, the carrying nozzles and water nozzles are arranged nested. In this way, it is possible to change the amount of water mist used by different arrangements of water nozzles (for example, in rows) are driven.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Tragdüsen als quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Materials verlaufende Schlitzdüsen ausgebildet. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Ausbildung eines Luftpolsters zum Tragen des bahnförmigen Materials erreicht.According to a further preferred embodiment of the invention, the support nozzles are formed as extending transversely to the transport direction of the web material slit nozzles. In this way, a uniform formation of an air cushion for supporting the sheet material is achieved.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wasserdüsen mit Hochdruckdüsenköpfen („Hydraulikdüsen”) versehen sind. In den aus den Tragdüsen austretenden Tragluftstrom wird Wasser mittels dieser Hydraulikdüsen eingespritzt. Bei der Verdüsung des Wassers werden feinste Tropfengrößen erzeugt, wodurch die Verdampfungsenthalpie als zusätzliche Kühlenergie genutzt werden kann (anteilige Verdampfungskühlung). Die erfindungsgemäße Anordnung von Luft- und Wasserdüsen gewährleistet die Gleichmäßigkeit der Kühlung.Another preferred embodiment of the invention provides that the water nozzles are provided with high-pressure nozzle heads ("hydraulic nozzles"). In the emerging from the support nozzles Tragluftstrom water is injected by means of these hydraulic nozzles. When spraying the water finest droplet sizes are generated, whereby the enthalpy of evaporation can be used as additional cooling energy (proportionate evaporative cooling). The inventive arrangement of air and water nozzles ensures the uniformity of the cooling.

Nach einer weiteren bevorzugten Lehre der Erfindung sind jeweils wenigstens zwei Tragdüsen und eine Mehrzahl von Wasserdüsen in einem gemeinsamen Düsenkasten angeordnet. Bevorzugt erstreckt sich die Länge jedes Düsenkastens über die gesamte Breite der Materialbahn. Zweckmäßigerweise sind die Wasserdüsen gleichmäßig über die Länge jedes Düsenkastens verteilt angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, neben der für sich prinzipiell bekannten Anordnung der Luftdüsen auch eine Vielzahl von Wasserdüsen gleichmäßig unterhalb der Bandoberfläche anzuordnen.According to a further preferred teaching of the invention, in each case at least two carrying nozzles and a plurality of water nozzles are arranged in a common nozzle box. Preferably, the length of each nozzle box extends over the entire width of the material web. Conveniently, the water nozzles are evenly distributed over the length of each nozzle box. In this way it is possible, in addition to the principle known per se arrangement of the air nozzles to arrange a plurality of water jets evenly below the belt surface.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeweils zwei Wasserdüsen als Wasserdüsenpaar ausgebildet sind und dass die Längsachsen beider Wasserdüsen in einer sich in Transportrichtung der Materialbahn und senkrecht zu dieser erstreckenden Ebene verlaufen und zueinander versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, auf sehr platzsparende Weise zwei Wasserdüsen stark benachbart so anzuordnen, dass sie ein in Bandrichtung deutlich verlängertes Feld von Wassernebel erzeugen können. Hierbei kann auf den einen Satz spezieller Düsenkopfformen verzichtet werden. Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen den Längsachsen beider Wasserdüsen eines Wasserdüsenpaars zwischen 45° und 70°, besonders bevorzugt 60°.A further preferred embodiment of the invention provides that in each case two water nozzles are formed as a pair of water nozzles and that the longitudinal axes of both water nozzles in a direction of transport of the web and perpendicular extend to this extending plane and arranged offset from one another. In this way it is possible, in a very space-saving manner, to arrange two water nozzles closely adjacent to each other in such a way that they can produce a field of water mist that is significantly longer in the direction of the belt. This can be dispensed with the one set of special nozzle head shapes. The angle between the longitudinal axes of both water nozzles of a pair of water nozzles is preferably between 45 ° and 70 °, particularly preferably 60 °.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung sind die Tragdüsen an beiden Längsseiten jedes Düsenkastens angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Länge des Düsenkastens. Erfindungsgemäß wurde eine Zwei-Schlitz-Luftdüse entwickelt, die das Bandtragen in der Qualität einer herkömmlichen Tragdüse gewährleistet.According to another teaching of the invention, the carrying nozzles are arranged on both longitudinal sides of each nozzle box and extend over the entire length of the nozzle box. According to the invention, a two-slit air nozzle has been developed, which ensures the band wearing in the quality of a conventional support nozzle.

Nach einer weiteren bevorzugten Lehre der Erfindung sind die Tragdüsen mit Bezug auf die senkrechte Richtung zur Materialbahn in Richtung der Materialbahn geneigt ausgeführt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Tragdüsen der Düsenkästen des unteren Schwebedüsenfeldes nach außen geneigt angeordnet sind und die Tragdüsen der Düsenkästen des oberen Schwebedüsenfeldes nach innen geneigt angeordnet sind. Auf diese Weise wird der bereits für sich bekannte Effekt der in Wandrichtung gesehenen (abwechselnden) Beaufschlagung mit Tragluft von oben und unten beibehalten.According to a further preferred teaching of the invention, the support nozzles are designed inclined with respect to the vertical direction to the web in the direction of the web. It has been found to be advantageous that the support nozzles of the nozzle boxes of the lower floating nozzle field are arranged inclined outwards and the supporting nozzles of the nozzle boxes of the upper floating nozzle field are arranged inclined inwards. In this way, the already known per se effect of seen in the wall direction (alternating) admission with carrying air from above and below is maintained.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass im unteren Schwebedüsenfeld der Vorrichtung zwischen den Düsenkästen jeweils wenigstens ein Zentrierblech angeordnet ist. Bevorzugt ist jedes Zentrierblech etwa halb so lang ausgebildet wie ein Düsenkasten, so dass im Zwischenraum zwischen zwei Düsenkästen jeweils zwei Zentrierbleche in Längsrichtung nebeneinander liegen. Die Zentrierbleche haben die Aufgabe, das schwebendgeführte bahnförmige Material stets zur Mitte der Vorrichtung zu zentrieren, indem in der Bahnmitte ein leicht geringerer Druck herrscht als an den Bahnrändern. Dazu ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedes Zentrierblech zur Mitte der Düsenkästen hin nach unten geneigt ausgeführt und/oder verjüngt sich zur Mitte der Düsenkästen hin. Die aus den Tragdüsen des unteren Schwebedüsenfeldes nach oben austretende Luft wird vom Band zurückgeworfen und strömt zwischen den Tragdüsen nach unten in Richtung der Zentrierbleche, die so ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass sie die beschriebene Zentrierfunktion bewirken.A further teaching of the invention provides that in each case at least one centering plate is arranged in the lower floating nozzle field of the device between the nozzle boxes. Preferably, each centering plate is formed about half as long as a nozzle box, so that in the space between two nozzle boxes are each two centering plates in the longitudinal direction next to each other. The centering plates have the task of always centering the hover-guided web-like material to the center of the device by a slightly lower pressure prevails in the middle of the web than at the web edges. For this purpose, according to a further preferred embodiment of the invention, each centering plate is inclined towards the center of the nozzle boxes down and / or tapers towards the center of the nozzle boxes. The upward emerging from the support nozzles of the lower floating nozzle field air is reflected from the belt and flows between the support nozzles down in the direction of Zentrierbleche, which are formed and / or arranged so that they cause the described centering function.

Verfahrensmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass in Abhängigkeit von der Temperatur des bahnförmigen Materials (B) und der Leidenfrosttemperatur während des Abkühlvorgangs die Wasserzufuhr für ein bestimmtes Zeitintervall unterbrochen wird. Auf diese Weise kann die Abkühlung in kontrollierten Zeit-Temperatur-Verläufen erfolgen, indem im kritischen Temperaturintervall lediglich mit Luft gekühlt wird.In terms of method, the object is achieved by interrupting the water supply for a specific time interval as a function of the temperature of the sheet material (B) and the Leidenfrost temperature during the cooling process. In this way, the cooling can be carried out in controlled time-temperature curves by cooling only in the critical temperature interval with air.

Besonders bevorzugt erfolgt die Ausführung der Wasserdüsen sowohl in Transportrichtung als auch über die Breite des bahnförmigen Materials abschnittsweise. Hierzu können beim Abkühlen je nach Anwendungsfall einzelne Gruppen von Wasserdüsen 1 definiert und diese gleichzeitig ab- bzw. zugeschaltet werden.Particularly preferably, the execution of the water nozzles takes place in sections both in the transport direction and over the width of the web-shaped material. For cooling, depending on the application, individual groups of water jets 1 be defined and switched off at the same time.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only a preferred embodiment.

In der Zeichnung zeigenIn the drawing show

1 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise freigelegt, in schematischer Darstellung, 1 A device according to the invention, partially exposed, in a schematic representation,

2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des unteren Schwebedüsenfeldes der Vorrichtung aus 1, 2 an enlarged view of a portion of the lower floating nozzle field of the device 1 .

3A das untere Schwebedüsenfeld der Vorrichtung aus 1 in einer Draufsicht, 3A the lower floating nozzle field of the device 1 in a plan view,

3B das Schwebedüsenfeld aus 3A in Seitenansicht, 3B the floating nozzle field 3A in side view,

3C das Schwebedüsenfeld aus 3A im Vertikalschnitt entlang der Linie IIIC-IIIC in 3B, 3C the floating nozzle field 3A in vertical section along the line IIIC-IIIC in 3B .

4 zwei gegenüberliegende Düsenkästen der Vorrichtung aus 1 im Vertikalschnitt durch ein Wasserdüsenpaar, 4 two opposite nozzle boxes of the device 1 in vertical section through a pair of water nozzles,

5 eine noch weiter vergrößerte Darstellung des unteren Düsenkastens aus 3 mit Darstellung der Luft- bzw. Wassernebelströmungsverhältnisse und 5 a still further enlarged view of the lower nozzle box 3 with representation of the air or water mist flow conditions and

6A und B vergleichende Diagramme mit Darstellung der Temperaturdifferenzen über der Zeit beim Abkühlvorgang. 6A and B comparative diagrams showing the temperature differences over time during the cooling process.

1 zeigt eine Vorrichtung zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material, insbesondere Metallbändern. Zur besseren Übersicht wurde auf die Darstellung des Metallbandes verzichtet, dieses durchläuft die Vorrichtung von links hinten nach rechts vorne. Es ist klar, dass die gezeigte Vorrichtung sich je nach Verwendungszweck nach hinten weiter erstrecken kann, wenn längere Behandlungsstrecken zur Kühlung des Bandes erforderlich sind. 1 shows an apparatus for floating guiding sheet material, in particular metal bands. For a better overview was dispensed with the representation of the metal strip, this passes through the device from the left rear to the right front. It will be understood that the device shown may extend rearward depending on the application, if longer treatment lines are required to cool the strip.

Wesentliches Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind ein oberes Schwebedüsenfeld 11 und ein darunter angeordnetes unteres Schwebedüsenfeld 21, zwischen denen das Band auf einem Luftpolster getragen wird. An essential element of the device according to the invention is an upper floating nozzle field 11 and a lower floating nozzle field disposed thereunder 21 between which the tape is worn on an air cushion.

Das obere Schwebedüsenfeld 11 weist zur schwebenden Führung des Bandes eine Vielzahl von parallel angeordneten und quer zur Bandrichtung verlaufenden Tragdüsen 12 und das untere Schwebedüsenfeld 21 entsprechende nach oben gerichtete Tragdüsen 22 auf.The upper floating nozzle field 11 has for the floating guidance of the band a plurality of parallel arranged and extending transversely to the belt direction carrying nozzles 12 and the lower floating nozzle field 21 corresponding upward carrying nozzles 22 on.

Die Luft wird den Tragdüsen 12 bzw. 22 über jeweils ein Gehäuse 13 bzw. 23 zugeführt, wobei das obere Schwebedüsenfeld 11 und das untere Schwebedüsenfeld 21 jeweils wenigstens einen eigenen (nicht dargestellten) Ventilator aufweisen. Man erkennt ferner, dass die Tragdüsen 12 bzw. 22 in entsprechenden Düsenkästen 14 bzw. 24 enthalten sind, die nachfolgend näher erläutert werden.The air becomes the carrying nozzles 12 respectively. 22 each with a housing 13 respectively. 23 supplied, wherein the upper floating nozzle field 11 and the lower floating nozzle field 21 each have at least one own (not shown) fan. It can also be seen that the carrying nozzles 12 respectively. 22 in appropriate nozzle boxes 14 respectively. 24 are described in more detail below.

Dazu ist in 2 ein Teilbereich des unteren Schwebedüsenfeldes 21 dargestellt. Man erkennt, dass die Düsenkästen 24 auf einem gemeinsamen Rahmen 25 angeordnet sind, der den oberen Abschluss des unteren Gehäuses 23 bildet und mit entsprechenden Öffnungen zur Versorgung der Düsenkästen 24 versehen ist.This is in 2 a portion of the lower floating nozzle field 21 shown. It can be seen that the nozzle boxes 24 on a common frame 25 are arranged, which is the upper end of the lower case 23 forms and with appropriate openings for the supply of the nozzle boxes 24 is provided.

Man erkennt ferner, dass jeder Düsenkasten 24 an seinen Längsseiten zwei über die gesamte Länge des Düsenkastens 24 verlaufende Tragdüsen 22 aufweist, welche als Schlitzdüsen ausgeführt sind und in vorgegebenen Abständen nicht näher bezeichnete Fixierstege aufweisen.It can also be seen that each nozzle box 24 on its longitudinal sides two over the entire length of the nozzle box 24 running carrying nozzles 22 having, which are designed as slit nozzles and have at predetermined intervals unspecified Fixierstege.

Erfindungsgemäß sind nun ebenfalls über die gesamte Länge der Düsenkästen 24 Wasserdüsen 1 angeordnet, welche im dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiele stets als Wasserdüsenpaare 2 ausgebildet sind und gleichmäßig verteilt über die Länge der Düsenkästen 24 angeordnet sind. Zur besseren Darstellung wurde beim mittleren Düsenkasten 24 auf die oben aufliegende Abdeckung 10 verzichtet, um die genaue Anordnung der Wasserdüsenpaare 2 besser zeigen zu können. Beide Wasserdüsen 1 eines Wasserdüsenpaars 2 werden über in 4 noch näher gezeigte Wasserrohre 3 und 4 getrennt mit Wasser versorgt. Dazu sind an den Stirnseiten der Düsenkästen 24 entsprechende Wasseranschlüsse 5 und 6 vorhanden.According to the invention are now also over the entire length of the nozzle boxes 24 water jets 1 arranged, which in the illustrated and thus preferred embodiments always as a pair of water nozzles 2 are formed and evenly distributed over the length of the nozzle boxes 24 are arranged. For better illustration was at the middle nozzle box 24 on the top cover 10 dispensed with the exact arrangement of the water nozzle pairs 2 to show better. Both water nozzles 1 a pair of water nozzles 2 will be over in 4 water pipes shown in more detail 3 and 4 supplied separately with water. These are on the front sides of the nozzle boxes 24 corresponding water connections 5 and 6 available.

Zwischen den Düsenkästen 24 sind Zentrierbleche 31 angeordnet, die nachfolgend näher beschrieben werden. Die genaue Lage und Ausrichtung der Zentrierbleche 31 ist der Draufsicht in 3A zu entnehmen. Man erkennt, dass die Zentrierbleche 31 von der Außenseite der Düsenkästen 24 fast bis zu deren Mitte reichen, wobei die Oberfläche der Zentrierbleche 31 von außen zum Ende im Bereich der Mitte Düsenkästen 24 konisch abnimmt.Between the nozzle boxes 24 are centering plates 31 arranged, which are described in more detail below. The exact location and orientation of the centering plates 31 is the top view in 3A refer to. It can be seen that the centering plates 31 from the outside of the nozzle boxes 24 reaching almost to the middle, with the surface of the centering plates 31 from the outside to the end in the middle of the nozzle boxes 24 decreases conically.

3B zeigt den rechten Bereich des unteren Schwebedüsenfeldes 21 aus 3A in Seitenansicht. Man erkennt gut die abwechselnde Anordnung von Düsenkästen 24 und Zentrierblechen 31. Die genaue Ausbildung der Zentrierbleche 31 ist 3C zu entnehmen, einem Schnitt entlang der Linie IIIC-IIIC aus 3B. Man erkennt, dass das Zentrierblech 31 auf äußeren Halterungen 32 und inneren Halterungen 33 angeordnet ist, wobei die inneren Halterungen 33 kürzer ausgeführt sind, so dass die Zentrierbleche 31 von außen zur Mitte des Schwebedüsenfeldes 21 hin geneigt verlaufen. Auf diese Weise wird durch das unregelmäßig jedoch symmetrische Ausbilden eines Tragluftpolsters eine Zentrierung des durchlaufenden Bandes erreicht. 3B shows the right area of the lower floating nozzle field 21 out 3A in side view. One recognizes well the alternating arrangement of nozzle boxes 24 and centering plates 31 , The exact design of the centering plates 31 is 3C can be taken from a section along the line IIIC-IIIC 3B , It can be seen that the centering plate 31 on outer mounts 32 and inner mounts 33 is arranged, with the inner brackets 33 are shorter, so that the centering plates 31 from the outside to the middle of the floating nozzle field 21 run inclined. In this way, a centering of the continuous belt is achieved by the irregular but symmetrical forming a Tragluftpolsters.

In 4 ist eine vergrößerte Darstellung eines Düsenkastens 24 eines unteren Schwebedüsenfeldes und einen darüber angeordneten Düsenkasten 14 des oberen Schwebedüsenfeldes im Vertikalschnitt gezeigt. Dazwischen erstreckt sich das zu kühlende bahnförmige Material B. Man erkennt deutlich die beiden getrennten Wasserleitungen 3 und 4, welche jeweils einzeln die beiden Düsen 1 des gezeigten Wasserdüsenpaares 2 versorgen. Zur Erzeugung eines feinen Wassernebels WN weist jede Wasserdüse 1 einen Hochdruckdüsenkopf 7 auf. Es ist deutlich erkennbar, dass die beiden Düsen 1 geneigt angeordnet sind, um einen möglichst großen Bereich des Bandes B mit Wassernebel WN benetzen zu können.In 4 is an enlarged view of a nozzle box 24 a lower floating nozzle field and a nozzle box arranged above 14 of the upper floating nozzle field shown in vertical section. In between, the web-shaped material B to be cooled extends. The two separate water pipes can be clearly seen 3 and 4 , which each individually the two nozzles 1 of the water nozzle pair shown 2 supply. For generating a fine water mist WN, each water nozzle 1 a high pressure nozzle head 7 on. It is clear that the two nozzles 1 are arranged inclined to wet the largest possible area of the belt B with water mist WN can.

Die Wasserrohre 3 und 4 werden dabei von einer Halterung 9 getragen, welche im Inneren des Düsenkastengehäuses 8 in Längsrichtung jedes Düsenkastens 14 bzw. 24 verläuft.The water pipes 3 and 4 be doing of a holder 9 carried, which in the interior of the nozzle box housing 8th in the longitudinal direction of each nozzle box 14 respectively. 24 runs.

Man erkennt ferner, dass die oberen Tragdüsen 12 des oberen Düsenkastens 14 nach innen gerichtete Schlitzdüsen sind, während die Schlitze der unteren Tragdüsen 22 des unteren Kastens 24 nach außen hin weisen.It can also be seen that the upper support nozzles 12 of the upper nozzle box 14 inwardly directed slot nozzles are, while the slots of the lower support nozzles 22 of the lower box 24 point outward.

Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich insbesondere 5 entnehmen, in der neben dem grundsätzlichen auch bereits in 4 gezeigten Aufbau ein unterer Düsenkasten 24 gezeigt ist, bei dem die Luftströmung mittels Pfeilen und die Verteilung des Wassernebels WN aus den Hochdruckdüsenköpfen 7 punktiert dargestellt ist. Während sich das bahnförmigen Material B, insbesondere eine Metallband, in der Darstellung nach rechts bewegt, wird es kontinuierlich von unten mittels der beiden als Schlitzdüsen ausgebildeten Tragdüsen 22 getragen und unmittelbar oberhalb des Düsenkastens 24 gleichmäßig mit einem Wassernebel WN benetzt. Gleiches erfolgt sinngemäß auf der Oberseite des bahnförmigen Materials B.The operation of the device according to the invention can be in particular 5 in addition to the basic already in 4 shown construction, a lower nozzle box 24 is shown, in which the air flow by means of arrows and the distribution of the water mist WN from the high-pressure nozzle heads 7 dotted is shown. While the web-like material B, in particular a metal strip, moves in the illustration to the right, it is continuously from below by means of the two formed as slit nozzles support nozzles 22 carried and immediately above the nozzle box 24 evenly moistened with a water mist WN. The same is done analogously on the top of the sheet material B.

Die 6A und 6B zeigen – vergleichend – jeweils ein Diagramm der Temperaturdifferenzen zweier Messpunkte auf dem bahnförmigen Material B über die Zeit, wobei bei 6A die Kühlung mittels permanenter Wasserkühlung erfolgt und im Diagramm von 6B eine „partielle Luftkühlung”, also eine abwechselnde Kühlung durch Wasser und Luft erfolgt. Die beiden Kurven T1 und T2 stellen unterschiedliche Temperaturen auf dem zu kühlenden Band dar.The 6A and 6B show - comparing - in each case a diagram of the temperature differences of two measuring points on the web-shaped material B over time, with at 6A the cooling takes place by means of permanent water cooling and in the diagram of 6B a "partial air cooling", ie an alternating cooling by water and air takes place. The two curves T 1 and T 2 represent different temperatures on the belt to be cooled.

Es wird schnell deutlich, dass sich die Abkühlung unterschiedlicher Temperaturen benachbarter Messpunkte oberhalb der Leidenfrosttemperatur gleichmäßig verhält, so dass ein konstanter Temperaturunterschied ΔT1 besteht. Nach Durchschreiten der Leidenfrosttemperatur kühlt bei der permanenten Wasserfühlung die Temperatur beider Messpunkt sehr schnell (zu schnell) ab, so dass eine erheblich größere Temperaturdifferenz ΔT2 nach Durchlaufen aller Messpunkte durch die Leidenfrosttemperatur auftritt. Bei Unterschreitung der Leidenfrosttemperatur steigt der Wärmeübergang bei der Wasserkühlung um ein Vielfaches an. Bereits vor der Leidenfrosttemperatur vorhandene Temperaturdifferenzen, werden dadurch ebenfalls vervielfacht, wodurch innere Spannungen im Material und damit ungewünschte Verformung entstehen.It quickly becomes clear that the cooling of different temperatures of neighboring measuring points above the Leidenfrost temperature behaves uniformly, so that a constant temperature difference ΔT 1 exists. After passing through the Leidenfrosttemperatur cools the temperature of both measuring point very fast (too fast) in the permanent water sensing, so that a significantly greater temperature difference .DELTA.T 2 occurs after passing through all the measuring points by the Leidenfrosttemperatur. When the Leidenfrost temperature is not reached, the heat transfer in water cooling increases many times over. Temperature differences that exist even before the Leidenfrost temperature are also multiplied thereby causing internal stresses in the material and thus undesired deformation.

Erfindungsgemäß wird daher durch den Einsatz einer reinen Luftkühlung im kritischen Temperaturintervall die Wasserkühlung unterbrochen und erst nach Unterschreitung bzw. Durchschreiten der Leidenfrosttemperatur in allen Bereichen über die gesamte Bandbreite wieder zugeschaltet. Damit startet die Kühlung mit erhöhtem Wärmeübergang gleichzeitig. Vorhandene Temperaturdifferenzen werden dadurch nicht erhöht oder reduziert.Therefore, according to the invention, water cooling is interrupted by the use of pure air cooling in the critical temperature interval and switched on again only after falling below or passing through the Leidenfrost temperature in all areas over the entire bandwidth. This starts the cooling with increased heat transfer simultaneously. Existing temperature differences are not increased or reduced.

Ein gezieltes Abschalten der Wasserkühlung erlaubt es, die Temperaturdifferenz zweier Messpunkte auch nach Durchschreiten der Leidenfrosttemperatur aufrecht zu erhalten, auch wenn dadurch sich zunächst ein geringerer Kühlgradient einstellt. Die erneute Zuschaltung der Wasserkühlung in einem unteren Temperaturbereich führt zwar wiederum zu einem schnellen Abkühlen, dabei wird die Temperaturdifferenz, anders als bei der reinen Wasserkühlung, jedoch nicht größer sondern noch kleiner, wie mit dem Doppelpfeil im Bereich der zweiten Wasserkühlung mit ΔT2 dargestellt ist. Auf diese Weise erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren ein materialschonendes gleichmäßiges Abkühlen nach bestimmten kontrollierten Zeit-Temperatur-Verläufen.A targeted shutdown of the water cooling allows to maintain the temperature difference of two measuring points even after passing through the Leidenfrosttemperatur, even if this initially sets a lower cooling gradient. Although the renewed connection of the water cooling in a lower temperature range in turn leads to a rapid cooling, the temperature difference, unlike the pure water cooling, but not larger but even smaller, as shown by the double arrow in the second water cooling with ΔT 2 , In this way, the method according to the invention allows a material-gentle uniform cooling after certain controlled time-temperature curves.

Claims (21)

Vorrichtung zum schwebenden Führen von bahnförmigem Material (B), insbesondere von Metallbändern, mit einem unteren und einem oberen, jeweils eine Vielzahl von Tragdüsen (12, 22) aufweisenden Schwebedüsenfeld (11, 21), wobei die Führung mittels einem druckbeaufschlagten Gas erfolgt, das über die Tragdüsen (12, 22) auf beide Oberflächen des bahnförmigen Materials (B) aufströmt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schwebedüsenfeld (11, 21) neben den Tragdüsen (12, 22) auch Wasserdüsen (1) zum Aufsprühen von Wasser zur Kühlung des bahnförmigen Materials (B) aufweist.Apparatus for the floating guiding of sheet-like material (B), in particular of metal strips, with a lower and an upper, in each case a multiplicity of carrying nozzles ( 12 . 22 ) having floating nozzle field ( 11 . 21 ), wherein the guidance takes place by means of a pressurized gas, which via the support nozzles ( 12 . 22 ) flows on both surfaces of the sheet material (B), characterized in that each floating nozzle field ( 11 . 21 ) next to the carrying nozzles ( 12 . 22 ) also water nozzles ( 1 ) for spraying water to cool the sheet material (B). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragdüsen (12, 22) und Wasserdüsen (1) verschachtelt angeordnet sind.Device according to claim 1, characterized in that the carrying nozzles ( 12 . 22 ) and water nozzles ( 1 ) are arranged nested. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragdüsen (12, 22) als quer zur Transportrichtung des bahnförmigen Materials (B) verlaufende Schlitzdüsen ausgebildet sind.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the carrying nozzles ( 12 . 22 ) are formed as transverse to the transport direction of the web material (B) extending slot nozzles. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdüsen (1) mit Hochdruckdüsenköpfen (7) versehen sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the water nozzles ( 1 ) with high-pressure nozzle heads ( 7 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens zwei Tragdüsen (12 und 22) und eine Mehrzahl von Wasserdüsen (1) in einem gemeinsamen Düsenkasten (14, 24) angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in each case at least two support nozzles ( 12 and 22 ) and a plurality of water nozzles ( 1 ) in a common nozzle box ( 14 . 24 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Länge des Düsenkastens (14, 24) über die gesamte Breite der Materialbahn (B) erstreckt.Apparatus according to claim 5, characterized in that the length of the nozzle box ( 14 . 24 ) extends over the entire width of the material web (B). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdüsen (1) gleichmäßig über die Länge jedes Düsenkastens (14, 24) verteilt angeordnet sind.Device according to claim 5 or 6, characterized in that the water nozzles ( 1 ) evenly over the length of each nozzle box ( 14 . 24 ) are arranged distributed. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Wasserdüsen (1) als Wasserdüsenpaar (2) ausgebildet sind und dass die Längsachsen beider Wasserdüsen (1) in einer sich in Transportrichtung der Materialbahn (B) und senkrecht zu dieser erstreckenden Ebene verlaufen und zueinander versetzt angeordnet sind.Apparatus according to claim 7, characterized in that in each case two water nozzles ( 1 ) as a pair of water nozzles ( 2 ) are formed and that the longitudinal axes of both water nozzles ( 1 ) extend in a direction in the transport direction of the web (B) and perpendicular to this extending plane and are offset from one another. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Längsachsen beider Wasserdüsen (1) eines Wasserdüsenpaars (2) zwischen 45° und 70° beträgt.Device according to claim 8, characterized in that the angle between the Longitudinal axes of both water nozzles ( 1 ) of a pair of water nozzles ( 2 ) is between 45 ° and 70 °. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Längsachsen beider Wasserdüsen (1) eines Wasserdüsenpaars (2) 60° beträgt.Apparatus according to claim 9, characterized in that the angle between the longitudinal axes of both water nozzles ( 1 ) of a pair of water nozzles ( 2 ) Is 60 °. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragdüsen (12 und 22) an beiden Längsseiten des Düsenkastens (14, 24) angeordnet sind und sich über die gesamte Länge des Düsenkastens (14, 24) erstrecken.Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the support nozzles ( 12 and 22 ) on both longitudinal sides of the nozzle box ( 14 . 24 ) are arranged and over the entire length of the nozzle box ( 14 . 24 ). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragdüsen (12, 22) mit Bezug auf die senkrechte Richtung zur Materialbahn (B) in Richtung der Materialbahn (B) geneigt ausgeführt sind.Device according to claim 11, characterized in that the carrying nozzles ( 12 . 22 ) with respect to the vertical direction to the material web (B) in the direction of the material web (B) are designed to be inclined. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragdüsen (22) der Düsenkästen (24) des unteren Schwebedüsenfeldes (21) nach außen geneigt angeordnet sind.Device according to claim 12, characterized in that the carrying nozzles ( 22 ) of the nozzle boxes ( 24 ) of the lower floating nozzle field ( 21 ) are arranged inclined towards the outside. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragdüsen (12) der Düsenkästen (14) des oberen Schwebedüsenfeldes (11) nach innen geneigt angeordnet sind.Device according to claim 12, characterized in that the carrying nozzles ( 12 ) of the nozzle boxes ( 14 ) of the upper floating nozzle field ( 11 ) are arranged inclined inwards. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Schwebedüsenfeld (21) zwischen den Düsenkästen (24) jeweils wenigstens ein Zentrierblech (31) angeordnet ist.Device according to one of claims 5 to 14, characterized in that in the lower floating nozzle field ( 21 ) between the nozzle boxes ( 24 ) at least one centering plate ( 31 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zentrierblech (31) im Wesentlichen halb so lang ausgebildet ist wie ein Düsenkasten (24).Device according to claim 15, characterized in that each centering plate ( 31 ) is formed substantially half as long as a nozzle box ( 24 ). Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen zwei Düsenkästen (24) jeweils zwei Zentrierbleche (31) angeordnet sind.Apparatus according to claim 16, characterized in that in the space between two nozzle boxes ( 24 ) two centering plates ( 31 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zentrierblech (31) zur Mitte der Düsenkästen (24) hin nach unten geneigt ausgeführt ist.Device according to claim 17, characterized in that each centering plate ( 31 ) to the center of the nozzle boxes ( 24 ) is carried out inclined downwards. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zentrierblech (31) sich zur Mitte der Düsenkästen (24) hin verjüngt.Device according to claim 17 or 18, characterized in that each centering plate ( 31 ) to the center of the nozzle boxes ( 24 ) tapers. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Temperatur des bahnförmigen Materials (B) und der Leidenfrosttemperatur während des Abkühlvorgangs die Wasserzufuhr für ein bestimmtes Zeitintervall unterbrochen wird.Method for operating a device according to one of claims 1 to 19, characterized in that, depending on the temperature of the web material (B) and the Leidenfrosttemperatur during the cooling process, the water supply is interrupted for a certain time interval. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung der Wasserdüsen (1) sowohl in Transportrichtung als auch über die Breite des bahnförmigen Materials (B) abschnittsweise erfolgt.Method for operating a device according to claim 20, characterized in that the disconnection of the water nozzles ( 1 ) takes place in sections both in the transport direction and over the width of the web-like material (B).
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