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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Querwölbung an einem aus einem Glühofen austretenden Metallband.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Ausbilden einer Querwölbung an einem aus einem Glühofen austretenden Metallband.
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Ein Metallband wird üblicherweise unter Verwendung eines Stranggießverfahrens hergestellt. Das Metallband kann zur Schaffung einer gewünschten Gefügestruktur in einem Glühofen erwärmt werden. Anschließend kann die geschaffene Gefügestruktur durch eine schnelle oder sanfte Kühlung (Hard- bzw. Soft-Quench), auch Schroffkühlung genannt, „eingefroren“ werden. Das Metallband wird hierbei zunächst durch den Glühofen und anschließend durch eine Kühlstraße geführt.
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Um eine Formstabilität und Planheit eines Metallbands zu erhöhen und somit seine Förderung beispielsweise durch eine Kühlstrecke zu erleichtern, kann das Metallband mit einer beispielsweise kreisbogenförmig ausgebildeten Querwölbung versehen werden. Beispielsweise ist es aus der
DE 100 46 273 A1 bekannt, einem planen Metallband eine solche Querwölbung mit mechanischen Führungsmitteln, insbesondere Rollen oder Wellen, aufzuzwingen. Die mechanischen Führungsmittel können in einem Erwärmungsbereich und in einem Kaltbereich angeordnet sein. Durch diese Verwendung von mechanischen Führungsmitteln zur Ausbildung der Querwölbung an dem Metallband kann es durch den körperlichen Kontakt zwischen den mechanischen Führungsmitteln und dem Metallband zu Beschädigungen, insbesondere Kratzern und dergleichen, an der Oberfläche des Metallbands kommen. Zudem kann sich eine Fixierung bzw. Führung des Metallbands mit mechanischen Führungsmitteln innerhalb einer Kühlstraße nachteilig auf eine Bandmittenregelung und eine Bandzugregelung auswirken.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausbildung einer Querwölbung an einem aus einem Glühofen austretenden Metallband zu ermöglichen, ohne die Oberflächenbeschaffenheit des Metallbands zu beeinträchtigen.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausbilden einer Querwölbung an einem aus einem Glühofen austretenden Metallband umfasst wenigstens eine unterhalb eines Bandlaufs des Metallbands angeordnete Stützdüsenanordnung, die eingerichtet ist, ein das Metallband von unten stützendes Gaspolster zwischen dem Metallband und der Stützdüsenanordnung derart zu erzeugen, dass durch das Gaspolster an dem Metallband die Querwölbung berührungslos ausbildbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dem, beispielsweise zunächst plan ausgebildeten, Metallband die Querwölbung berührungslos mittels des Gaspolsters aufgezwungen. Es werden zur Ausbildung der Querwölbung des Metallbands keine mechanischen Mittel eingesetzt, die in einem körperlichen Kontakt mit dem Metallband stehen. Durch die erfindungsgemäße berührungslose Ausbildung der Querwölbung an dem Metallband kann es folglich nicht zu mechanischen Beschädigungen an der Oberfläche des Metallbands kommen. Somit ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ausbildung der Querwölbung an dem aus dem Glühofen austretenden Metallband möglich, ohne die Oberflächenbeschaffenheit des Metallbands zu beeinträchtigen.
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Die Vorrichtung kann auch zwei oder mehrere in Bandlaufrichtung versetzt zueinander und unterhalb des Bandlaufs des Metallbands angeordnete Stützdüsenanordnungen aufweisen, die jeweils eingerichtet sind, ein das Metallband von unten stützendes Gaspolster zwischen dem Metallband und der Stützdüsenanordnung derart zu erzeugen, dass durch das Gaspolster an dem Metallband die Querwölbung berührungslos ausbildbar ist. Hierbei können die in Bandlaufrichtung versetzt zueinander angeordneten Gaspolster unterschiedlich ausgebildet sein, um dem Metallband die Querwölbung schrittweise aufzuzwingen. Die Stützdüsenanordnung kann außerhalb des Glühofens angeordnet oder als eine ausgangsseitige Einheit des Glühofens ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung kann zusätzlich wenigstens eine oberhalb des Bandlaufs des Metallbands angeordnete Düsenanordnung aufweisen, die eingerichtet ist, ein das Metallband von oben mit Kraft beaufschlagendes Gaspolster zwischen dem Metallband und der Düsenanordnung derart zu erzeugen, dass durch das Gaspolster an dem Metallband die Querwölbung ausbildbar ist. Hierdurch kann die Ausbildung der Querwölbung an dem Metallband unterstützt werden. Die Düsenanordnung kann vertikal oberhalb einer Stützdüsenanordnung angeordnet sein.
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Das Gaspolster kann beispielsweise ein Luftpolster sein. Alternativ kann das Gaspolster durch ein Gas mit einer von Luft abweichenden Zusammensetzung ausgebildet werden.
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Ein Metallband, insbesondere Aluminiumband, kann zunächst in einem Schwebebandglühofen einem Lösungsglühen unterzogen werden, wobei das Metallband in dem Schwebebandglühofen berührungslos mittels Schwebedüsen geführt wird. Das Metallband kann in dem Schwebebandglühofen mit einer Ausprägung der Bandführung im SINUS geführt werden. Anschließend kann dem Metallband, insbesondere am Austritt aus dem Schwebebandglühofen und im Übergang zu einem Wasserkühler, mit einer dem Schwebebandglühofen in Bandlaufrichtung nachgeschalteten erfindungsgemäßen Vorrichtung die Querwölbung berührungslos aufgezwungen werden. Danach kann das Metallband mit der Querwölbung einer Schroffkühlung und einer nachgelagerten Hochleistungs-Luftkühlung zugeführt werden, wodurch die Querwölbung des Metallbands „eingefroren“ wird. Vorzugsweise wird das Metallband auch während der Schroffkühlung und während der Hochleistungs-Luftkühlung berührungslos mittels Schwebedüsen geführt. Bei einer entsprechend ausgebildeten Anlage kann somit das Metallband vollständig berührungslos geführt werden, so dass die Oberflächenbeschaffenheit des Metallbands nicht durch einen körperlichen Kontakt mit mechanischen Führungsmitteln beeinträchtig wird und ein Metallband mit höherer Qualität herstellbar ist. Zudem kann während der Abkühlung des Metallbands eine präziser kontrollierbare Formausbildung des Metallbands erfolgen.
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Die Querwölbung des Metallbands ist vorzugsweise in Form einer nach oben gewölbten, positiven bzw. konkaven Querwölbung gegeben. Die Querwölbung führt zu einer höheren Eigenstabilität des Metallbands, was insbesondere eine berührungslose Führung des Metallbands ohne mechanische Führungsmittel in einem Kühlbereich bzw. einer Kühlstraße ermöglicht. Die Querwölbung hat zudem den Vorteil, dass ein von oben auf das Metallband aufgesprühtes Kühlwasser gleichmäßig und unter Wirkung der Schwerkraft selbsttätig über die Bandkanten von der Oberfläche des Metallbands abfließt.
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Durch die erfindungsgemäße berührungslose Ausbildung der Querwölbung an dem Metallband weist das Metallband in einem nachgeschalteten Kühlbereich eine höhere Planheit und eine geringere innere mechanische Spannung auf, so dass ein Streck-Biege-Richter im weiteren Herstellungsprozess weniger stark genutzt werden muss, um eine gewünschte Planheit des Metallbands zu erreichen. Dies führt zu besseren mechanischen Materialeigenschaften des Metallbands, da eine stärkere Nutzung des Streck-Biege-Richters die Materialeigenschaften des Metallbands verschlechtern würde.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Stützdüsenanordnung quer zu einer Bandlaufrichtung des Metallbands wenigstens eine sich im Wesentlichen über die Breite des Metallbands erstreckende Gasdüse. Das Gas zur Ausbildung des Gaspolsters tritt aus der Gasdüse aus. Vorzugsweise erstreckt sich die Gasdüse exakt über die Breite des Metallbands. Die Vorrichtung kann ein Gebläse oder dergleichen zur Erzeugung eines unter Druck stehenden Gases aufweisen, mit dem die Gasdüse über wenigstens eine Fluidleitung versorgt wird. Die Stützdüsenanordnung kann alternativ wenigstens zwei in Breitenrichtung des Metallbands oder in Bandlaufrichtung versetzt zueinander angeordnete Gasdüsen aufweisen.
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Vorteilhafterweise umfasst die Gasdüse wenigstens eine Austrittsöffnung mit einer kontinuierlich oder abgestuft ausgebildeten Querwölbung entsprechend der an dem Metallband auszubildenden Querwölbung. Die Austrittsöffnung erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Breite des Metallbands. Die Querwölbung der Austrittsöffnung kann dadurch erreicht werden, dass die Mitte der Gasdüse höher als die Seiten der Gasdüse angeordnet ist. Das Gaspolster weist durch die Querwölbung der Austrittsöffnung eine entsprechende Querwölbung auf, die zur Ausbildung der Querwölbung des Metallbands dient. Vorzugsweise tritt das Gas über die Länge der, beispielsweise schlitzförmig ausgebildeten, Austrittsöffnung aus, um ein gleichmäßiges Luftpolster zu erzeugen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine quer zu der Bandlaufrichtung des Metallbands gegebene Breite der Stützdüsenanordnung variierbar. Hierdurch kann die Breite der Stützdüsenanordnung bzw. der Gasdüse zur Anpassung an die jeweilige Breite des Metallbands variiert werden. Die Variation der Breite der Stützdüsenanordnung bzw. der Gasdüse kann automatisiert mittels eines ansteuerbaren Stellglieds oder manuell erfolgen. In erstem Fall kann die Vorrichtung eine signaltechnisch mit dem Stellglied verbundene Steuer- und/oder Regelelektronik aufweisen, der Daten zu der jeweiligen Breite des Metallbands zugeführt und mit der diese Daten zur Erzeugung von Stellsignalen für das Stellglied verarbeitet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Stützdüsenanordnung höhenverstellbar angeordnet ist. Hierdurch kann die Positionierung der Stützdüsenanordnung bzw. der Gasdüse an den jeweiligen Bandlauf des Metallbands angepasst werden. Zudem kann hierdurch die Beaufschlagung des Metallbands mit dem Gaspolster bzw. die Stützwirkung des Gaspolsters an das jeweilige Gewicht des Metallbands angepasst werden. Beispielsweise kann die Stützdüsenanordnung bzw. die Gasdüse bei einem leichtgewichtigeren Metallband tiefer, d.h. in einem größeren Abstand zu dem Metallband, und bei einem schwergewichtigeren Metallband höher, d.h. in einem kleineren Abstand zu dem Metallband, angeordnet werden. Die Höhenverstellung der Stützdüsenanordnung bzw. der Gasdüse kann automatisiert mittels eines ansteuerbaren Stellglieds oder manuell erfolgen. In erstem Fall kann die Vorrichtung eine signaltechnisch mit dem Stellglied verbundene Steuer- und/oder Regelelektronik aufweisen, der Daten zu dem jeweiligen Gewicht, der Materialstärke und/oder Breite des Metallbands zugeführt und mit der diese Daten zur Erzeugung von Stellsignalen für das Stellglied verarbeitet werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Stärke eines aus der Stützdüsenanordnung austretenden Gasmassenstroms variierbar. Hierdurch kann die Stützwirkung des Gaspolsters variiert werden. Dadurch kann die Beaufschlagung des Metallbands mit dem Gaspolster bzw. die Stützwirkung des Gaspolsters an das jeweilige Gewicht des Metallbands angepasst werden. Beispielsweise kann bei einem leichtgewichtigeren Metallband die Stärke des Gasmassenstroms niedriger sein als bei einem schwergewichtigeren Metallband. Die Variation der Stärke des Gasmassenstroms kann automatisiert oder manuell erfolgen. In erstem Fall kann die Vorrichtung eine signaltechnisch mit einem Gebläse der Vorrichtung verbundene Steuer- und/oder Regelelektronik aufweisen, der Daten zu dem jeweiligen Gewicht, der Materialstärke und/oder Breite des Metallbands zugeführt und mit der diese Daten zur Erzeugung von Steuersignalen für das Gebläse verarbeitet werden.
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Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn eine Temperatur des aus der Stützdüsenanordnung austretenden Gases variierbar ist. Die Temperatur des Gases kann beispielsweise derart gewählt werden, dass das Metallband über das Gaspolster warmgehalten oder abgekühlt wird. Die Temperatur des Gases kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Temperatur des aus dem Glühofen austretenden Metallbands ausgewählt werden. Die Vorrichtung kann wenigstens eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Gases vor seinem Austritt aus der Stützdüsenanordnung aufweisen. Die Variation der Temperatur des Gases kann automatisiert oder manuell erfolgen. In erstem Fall kann die Vorrichtung eine signaltechnisch mit einer Heizeinrichtung verbundene Steuer- und/oder Regelelektronik aufweisen, der Daten zu der jeweiligen Temperatur des Metallbands zugeführt und mit der diese Daten zur Erzeugung von Steuersignalen für die Heizeinrichtung verarbeitet werden.
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Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden einer Querwölbung an einem aus einem Glühofen austretenden Metallband wird die Querwölbung berührungslos an dem Metallband ausgebildet.
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Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Vorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die obige Vorrichtung kann zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die Querwölbung an dem Metallband ausbilden, ohne die Oberflächenbeschaffenheit des Metallbands zu beeinträchtigen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein das Metallband von unten stützendes Gaspolster derart erzeugt, dass durch das Gaspolster an dem Metallband die Querwölbung ausgebildet wird. Hierzu kann die obige Vorrichtung nach einer der genannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei der Ausgestaltungen eingesetzt werden. Folglich sind mit dieser Ausgestaltung die oben mit Bezug auf die Vorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine quer zu einer Bandlaufrichtung des Metallbands gegebene Breite des Gaspolsters variiert. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Vorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die zu dieser Ausgestaltung der Vorrichtung genannten Ausgestaltungsvarianten können zur Realisierung dieser Ausgestaltung des Verfahrens verwendet werden. Insbesondere kann die Breite der Stützdüsenanordnung bzw. Gasdüse entsprechend variiert werden, um die Breite des Gaspolsters zu variieren.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine Stärke eines aus der Stützdüsenanordnung austretenden Gasmassenstroms variiert wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Vorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die zu dieser Ausgestaltung der Vorrichtung genannten Ausgestaltungsvarianten können zur Realisierung dieser Ausgestaltung des Verfahrens verwendet werden.
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Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn eine Temperatur des aus der Stützdüsenanordnung austretenden Gases variiert wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Vorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die zu dieser Ausgestaltung der Vorrichtung genannten Ausgestaltungsvarianten können zur Realisierung dieser Ausgestaltung des Verfahrens verwendet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und
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2: eine schematische Darstellung einer Stützdüsenanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Ausbilden einer Querwölbung an einem aus einem Glühofen 2 austretenden, plan ausgebildeten Metallband 3. In Bandlaufrichtung 4 schließt sich an die Vorrichtung 1 eine Kühlstraße 5 an.
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Sowohl in dem Glühofen 2 als auch in der Kühlstraße 5 (Wasserkühler) wird das Metallband 3 berührungslos mittels nicht gezeigter Schwebedüsen geführt.
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Die Vorrichtung 1 umfasst eine unterhalb eines Bandlaufs des Metallbands 3 angeordnete Stützdüsenanordnung 6, die eingerichtet ist, ein das Metallband 3 von unten stützendes Gaspolster 7 zwischen dem Metallband 3 und der Stützdüsenanordnung 6 derart zu erzeugen, dass durch das Gaspolster 7 an dem Metallband 3 die Querwölbung berührungslos ausbildbar ist.
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Die Stützdüsenanordnung 6 umfasst quer zu der Bandlaufrichtung 4 des Metallbands 3 eine sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Metallbands 3 erstreckende Gasdüse 8. Die Gasdüse 8 umfasst eine Austrittsöffnung 9 mit einer kontinuierlich oder abgestuft ausgebildeten Querwölbung entsprechend der an dem Metallband 3 auszubildenden Querwölbung, wie beispielsweise aus 2 ersichtlich. Eine quer zu der Bandlaufrichtung 4 des Metallbands 3 gegebene Breite der Stützdüsenanordnung 6 bzw. der Gasdüse 8 kann variierbar sein. Die Stützdüsenanordnung 6 bzw. die Gasdüse 8 kann entsprechend dem Doppelpfeil 10 höhenverstellbar angeordnet sein.
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Eine Stärke eines aus der Stützdüsenanordnung 6 bzw. der Gasdüse 8 austretenden Gasmassenstroms kann variierbar sein. Hierzu kann die Vorrichtung 1 ein Gebläse 11 und eine signaltechnisch mit dem Gebläse 11 verbundene Steuer- und/oder Regelelektronik 12 zum Steuern des Gebläses 11 aufweisen. Der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 können Daten zugeführt werden, die von der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 zur Ansteuerung des Gebläses 11 bzw. die Variation der Stärke des Gasmassenstroms verarbeitet werden.
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Eine Temperatur des aus der Stützdüsenanordnung 6 bzw. der Gasdüse 8 austretenden Gases kann variierbar sein. Hierzu kann die Vorrichtung 1 eine dem Gebläse 11 nachgeschaltete Heizeinrichtung 13 aufweisen, die signaltechnisch mit der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 verbunden und mit dieser steuerbar ist. Der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 können Daten zugeführt werden, die von der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 zur Ansteuerung der Heizeinrichtung 13 bzw. die Variation der Temperatur des Gases verarbeitet werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Stützdüsenanordnung 6 eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Ausbilden einer Querwölbung an einem aus einem nicht gezeigten Glühofen austretenden, plan ausgebildeten Metallband 3. In 2 ist die positive bzw. konkave Querwölbung des Metallbands 3 gezeigt.
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Die Stützdüsenanordnung 6 ist unterhalb eines Bandlaufs des Metallbands 3 angeordnet und ist eingerichtet, ein das Metallband 3 von unten stützendes Gaspolster 7 zwischen dem Metallband 3 und der Stützdüsenanordnung 6 derart zu erzeugen, dass durch das Gaspolster 7 an dem Metallband 3 die Querwölbung ausbildbar ist.
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Die Stützdüsenanordnung 6 umfasst quer zu einer Bandlaufrichtung 4 des Metallbands 3 eine sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Metallbands 3 erstreckende Gasdüse 8. Die Gasdüse 8 umfasst eine Austrittsöffnung 9 mit einer kontinuierlich ausgebildeten Querwölbung entsprechend der an dem Metallband 3 auszubildenden Querwölbung. Eine quer zu der Bandlaufrichtung 4 des Metallbands 3 gegebene Breite der Stützdüsenanordnung 6 bzw. der Gasdüse 8 kann variierbar sein. Die Stützdüsenanordnung 6 bzw. die Gasdüse 8 kann entsprechend dem Doppelpfeil 10 höhenverstellbar angeordnet sein.
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Eine Stärke eines aus der Stützdüsenanordnung 6 bzw. der Gasdüse 8 austretenden Gasmassenstroms kann variierbar sein. Hierzu kann die Vorrichtung 1 ein Gebläse 11 und eine signaltechnisch mit dem Gebläse 11 verbundene Steuer- und/oder Regelelektronik 12 zum Steuern des Gebläses 11 aufweisen.
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Der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 können Daten zugeführt werden, die von der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 zur Ansteuerung des Gebläses 11 bzw. die Variation der Stärke des Gasmassenstroms verarbeitet werden.
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Eine Temperatur des aus der Stützdüsenanordnung 6 bzw. der Gasdüse 8 austretenden Gases kann variierbar sein. Hierzu kann die Vorrichtung 1 eine dem Gebläse 11 nachgeschaltete Heizeinrichtung 13 aufweisen, die signaltechnisch mit der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 verbunden und mit dieser steuerbar ist. Der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 können Daten zugeführt werden, die von der Steuer- und/oder Regelelektronik 12 zur Ansteuerung der Heizeinrichtung 13 bzw. die Variation der Temperatur des Gases verarbeitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Glühofen
- 3
- Metallband
- 4
- Bandlaufrichtung
- 5
- Kühlstraße (Wasserkühler)
- 6
- Stützdüsenanordnung
- 7
- Gaspolster
- 8
- Gasdüse
- 9
- Austrittsöffnung
- 10
- Doppelpfeil (Höhenverstellbarkeit von 6, 8)
- 11
- Gebläse
- 12
- Steuer- und/oder Regelelektronik
- 13
- Heizeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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