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Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungsanlage zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Material, insbesondere von Metallbändern, mit einem Ofen und einer sich daran anschließenden Kühlsektion, wobei das bahnförmige Material entlang einer Transportrichtung mittels einem druckbeaufschlagten Fluid im Wesentlichen horizontal durch den Ofen und die Kühlsektion geführt wird sowie ein entsprechendes Verfahren zur Wärmebehandlung.
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Metalle und deren Legierungen werden für industrielle Anwendungszwecke in der Regel einer Wärmebehandlung unterzogen, um ein Werkstück mit optimierten Werkstoffeigenschaften zu erhalten. Eine präzise Einstellung der Werkstoffeigenschaften ist insbesondere in der Luftfahrt- und Automobilindustrie von hoher Relevanz, da Bauteile für die Luftfahrt- und Automobilindustrie regelmäßig strenge Vorgaben in engen Toleranzgrenzen erfüllen müssen.
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Für eine Wärmebehandlung wird der zu behandelnde Werkstoff auf verschiedene Temperaturen in vorgegebenen Zeitintervallen erwärmt und anschließend in Abhängigkeit von Werkstoff und Verfahren mittels eines Kühlmediums auf eine definierte Temperatur abgekühlt. Durch das kontrollierte Erwärmen und Abschrecken des Werkstoffs können bestimmte technologische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Gefüge, etc. gezielt eingestellt werden.
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Ein typisches Beispiel für eine Wärmebehandlung eines Werkstücks, welches auch in der Luftfahrt- und Automobilindustrie regelmäßig zum Einsatz kommt, ist die Wärmebehandlung eines Metallbands aus Aluminium oder einer entsprechenden Legierung. Zur gezielten Einstellung der technologischen Eigenschaften wird das Aluminiumband in einem sogenannten Bandschwebeofen auf einem Luftpolster kontaktfrei bis auf eine definierte Lösungsglühtemperatur erwärmt und über eine definierte Haltezeit auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend erfolgt eine kontrollierte Abkühlung des Aluminiumbandes in einer Kühlsektion. Die Abkühlung kann zum Beispiel durch Beaufschlagen des Aluminiumbandes mit einem Kühlmedium wie Wasser, Nebel oder Luft erfolgen.
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Derartige Wärmebehandlungsanlagen zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Material, mit einem Ofen und einer sich daran anschließenden Kühlsektion, bei denen das bahnförmige Material schwebend durch den Ofen und die Kühlsektion geführt wird, sind bereits in vielerlei Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. In der
DE 103 37 502 A1 ist beispielsweise eine Wärmebehandlungsanlage mit einem Ofen und einem Kühlteil beschrieben, durch die ein Stahlband schwebend geführt wird. Ein weiteres Beispiel für eine derartige Wärmebehandlungsanlage ist der
WO 2016/096173 A1 zu entnehmen.
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Typischerweise sind derartige Wärmebehandlungsanlagen aus einzelnen Modulen (wie beispielsweise einer Haspel, einem Ofen und einer Kühlsektion) aufgebaut, durch die das bahnförmige Material geführt wird. Zwischen den einzelnen Modulen gibt es Abschnitte, in denen das bahnförmige Material der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist.
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In der Praxis hat es sich oftmals als problematisch erwiesen, dass das zu behandelnde Werkstück wie beispielsweise ein Aluminiumband zwischen dem Ofen und der Kühlsektion durch Kontakt mit kalter Umgebungsluft unkontrolliert vorgekühlt wird, bevor es die Kühlsektion erreicht. Diese unkontrollierte Vorkühlung beeinflusst die nach der Wärmebehandlung am Bauteil erhaltenen Werkstoffeigenschaften, so dass die die Werkstoffeigenschaften wiedergebenden Kennwerte außerhalb der geforderten Toleranzgrenzen liegen.
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Die Vorkühlung ist insbesondere kritisch, wenn lange Haltezeiten auf Lösungsglühtemperatur im Ofen erforderlich sind, die unweigerlich zu einer niedrigen Transportgeschwindigkeit in der Wärmebehandlungsanlage führen. In diesen Fällen wird das Metallband relativ lange der kalten Umgebungsluft ausgesetzt, bevor es die Kühlsektion erreicht, in der eine kontrollierte Abkühlung erfolgt.
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Die Problematik der ungewollten Vorkühlung ist insbesondere bei dünnen Metallbändern von hoher Relevanz, da dünne Metallbänder aufgrund der vergleichsweise geringen Massen besonders anfällig für eine ungewollte Vorkühlung sind.
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Die ungewollte Vorkühlung zwischen Ofen und Kühlsektion führt oftmals dazu, dass strenge Vorgaben hinsichtlich der Werkstoffeigenschaften, wie sie oftmals in der Luftfahrtindustrie oder auch der Automobilindustrie gefordert werden, nicht eingehalten werden können.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anlage zur Wärmebehandlung anzugeben, bei der die unerwünschte Vorkühlung in einer Wärmebehandlungsanlage zwischen Ofen und Kühlsektion so gut wie möglich vermieden werden kann. Ebenso soll ein entsprechendes Verfahren zur Wärmebehandlung vorgeschlagen werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer Wärmebehandlungsanlage zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Material nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zwischen dem Ofen und der Kühlsektion eine Einrichtung zur Vermeidung unerwünschter Vorkühlung angeordnet ist, wobei die Einrichtung wenigstens einen Kanal, durch den im Betrieb ein heißes Metallband geführt wird, eine Rohrleitung, die auf der einen Seite in den Ofen und auf der anderen Seite in den wenigstens einen Kanal mündet, und wenigstens einen Ventilator zum Ansaugen von heißem Fluid aus dem Ofen und zum Führen des heißen Fluids durch die Rohrleitung in den wenigstens einen Kanal, umfasst.
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Die Aufgabe der Lösung erfolgt verfahrensmäßig dadurch, dass das Verfahren zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Material durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- - Bereitstellen des bahnförmigen Materials, insbesondere eines Metallbands,
- - Führen des bahnförmigen Materials entlang einer Transportrichtung horizontal durch die Wärmebehandlungsanlage,
- - Erwärmen des bahnförmigen Materials in einem Ofen auf Lösungsglühtemperatur,
- - Halten des bahnförmigen Materials in dem Ofen auf der Lösungsglühtemperatur für eine definierte Haltezeit,
- - Ansaugen von heißem Fluid aus dem Ofen und Führen des heißen Fluids durch eine Rohrleitung in wenigstens einen Kanal mit wenigstens einem Ventilator,
- - Beaufschlagen des bahnförmigen Materials mit dem heißen Fluid in dem wenigstens einem Kanal, der zwischen dem Ofen und einer sich daran anschließenden Kühlsektion angeordnet ist und
- - Abkühlen des bahnförmigen Materials in der Kühlsektion mit einer spezifizierten Kühlrate.
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Die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsanlage und das erfindungsgemäße Verfahren zeichnen sich jeweils dadurch aus, dass durch die Einrichtung das bahnförmige Material in dem Abschnitt zwischen Ofen und Kühlsektion gezielt mit einem warmen, aus dem Ofen angesaugten Fluid beaufschlagt wird. Das warme Fluid wird mittels wenigstens einem Ventilator direkt aus dem Ofen angesaugt, durch eine Rohrleitung geleitet und im Kanal auf das bahnförmige Material aufgebracht. Der Kanal gewährleistet, dass das warme Fluid nicht unkontrolliert in die Umgebung strömt, sondern entlang der Oberfläche des durch den Kanal geführten bahnförmigen Materials geführt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird sichergestellt, dass das bahnförmige Material auch nach Austreten aus dem Ofen auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Dies hat zur Folge, dass eine unkontrollierte, starke Abkühlung des bahnförmigen Materials, bevor es in die Kühlsektion eintritt, weitestgehend vermieden werden kann. Dementsprechend können die gewünschten Materialeigenschaften in engen Toleranzgrenzen eingestellt werden, so dass die in der Luftfahrt- oder Automobilindustrie üblichen hohen Anforderungen an die Toleranzgrenzen der einzustellenden Werkstoffkennwerte erfüllt werden können.
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Vorteilhaft ist, dass durch eine erfindungsgemäße Einrichtung auf weitere Vorrichtungen zur Bereitstellung eines heißen Fluids verzichtet werden kann. Durch die entsprechende Einrichtung kann das ohnehin im Ofen vorhandene heiße Fluid genutzt werden, um eine Vorkühlung des bahnförmigen Materials effektiv vorzubeugen.
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Vorteilhafterweise sollte das bahnförmige Material entlang der Transportrichtung mittels einem druckbeaufschlagten Fluid im Wesentlichen horizontal durch den Ofen und die Kühlsektion schwebend geführt werden. Die schwebende Führung des bahnförmigen Materials erlaubt eine optimale Erwärmung und Abkühlung von allen Seiten des bahnförmigen Materials.
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Analog zur vorstehenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein bahnförmiges Material erreicht, bei welchem die gewünschten, durch die Wärmebehandlung erzielten Materialeigenschaften gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Material in engen Toleranzgrenzen eingestellt sind. Hierdurch können die in der Luftfahrt- und Automobilindustrie üblichen strengen Anforderungen erfüllt werden.
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Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage der zuvor beschriebenen Art ausgeführt. Damit gehen ebenfalls die bereits im Rahmen der Ausgestaltungen der Wärmebehandlungsanlage beschriebenen Vorteile einher.
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Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal rundum geschlossen ausgebildet. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung kann das in den Kanal eingebrachte heiße Fluid lediglich an seinem Ein- und Ausgang aus dem Kanal entweichen. Dies fördert, dass das durch den Kanal geführte bahnförmige Material in vorteilhafterweise von heißem Fluid umströmt wird. Hierdurch reduziert sich bei einem rundum geschlossenen Kanal die notwendige Menge an angesaugtem heißen Fluid, um das bahnförmige Material auf hoher Temperatur zu halten. Eine Einrichtung mit einem rundum geschlossenen Kanal ist dementsprechend energieeffizienter als eine Einrichtung mit einem offenen Kanal. Darüber hinaus wird die Erwärmung der Umgebung bei einem rundum geschlossenen Kanal reduziert, da weniger heißes Fluid in die Umgebung strömt.
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Eine besonders effiziente Umströmung des bahnförmigen Materials in dem Abschnitt zwischen Ofen und Kühlsektion wird realisiert, indem die Rohrleitung in einen ersten und einen zweiten Abschnitt gegliedert wird, wobei der erste Abschnitt dem Ofen und der zweite Abschnitt dem wenigstens einen Kanal zugeordnet ist, wobei der erste Abschnitt ein Rohr und der zweite Abschnitt eine Mehrzahl von Leitungen umfasst, wobei das dem zweiten Abschnitt zugeordnete Ende des Rohrs des ersten Abschnitts in die Leitungen des zweiten Abschnitts mündet und wobei die dem wenigstens einen Kanal zugeordneten Enden der Leitungen des zweiten Abschnitts quer zur Transportrichtung gesehen an den seitlichen Enden des wenigstens einen Kanals in den wenigstens einen Kanal münden.
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Bei einer derartigen Ausbildung der Rohrleitung wird das heiße Fluid an den seitlichen Enden des Kanals in den Kanal eingebracht, so dass ein Teil des Fluids das bahnförmige Material von seiner Oberseite umströmt und der andere Teil des Fluids an der Unterseite des bahnförmigen Materials entlang geführt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der ungewollten Vorkühlung sowohl an der Unterseite als auch an der Oberseite des bahnförmigen Materials effektiv entgegengewirkt werden kann.
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Darüber hinaus wird durch die Ausbildung des ersten Abschnitts als ein Rohr verhindert, dass eine Mehrzahl von Rohren an den Ofen angeschlossen werden müssen. Dies wirkt sich vorteilhaft für die Montage einer entsprechenden Wärmebehandlungsanlage und auch dessen Wartung aus. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist wenigstens eine Ansaugöffnung einer mit dem wenigstens einen Ventilator verbundenen Rückführleitung innerhalb des Ofens vor dessen Ausgang angeordnet, wobei die Rückführleitung an ihrem der wenigstens einen Ansaugöffnung abgewandten Ende in den Ofen mündet. Eine derartige Anordnung bewirkt, dass die unmittelbar hinter dem Ausgang des Ofens vorhandene Atmosphäre in den Ofen eingesaugt wird. Innerhalb des Ofens vor dessen Ausgang wird das aus dem Kanal austretende Fluid in die Rückführleitung über wenigstens eine Ansaugöffnung eingesaugt und über die Rückführleitung wieder zurück in den Ofen transportiert. Die Rückführleitung ist dabei vorteilhafterweise abschnittsweise außerhalb des Ofens angeordnet, so dass der wenigstens eine mit der Rückführleitung verbundene Ventilator außerhalb des Ofens positioniert werden kann.
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Durch Einsaugen des heißen Fluides aus dem Kanal entsteht ein Unterdruck in dem Kanal und folglich in der Rohrleitung, so dass über eine Anschlussstelle der Einrichtung am Ofen Fluid aus dem Ofen in die Einrichtung strömt.
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Eine derartige Ausbildung der Erfindung bewirkt, dass das heiße Fluid das bahnförmige Material im Kanal entgegen seiner Transportrichtung umströmt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass auf der einen Seite eine gute Umströmung des bahnförmigen Materials sichergestellt ist und auf der anderen Seite ein Abströmen des heißen Fluids in die Kühlsektion vorgebeugt wird.
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Darüber hinaus wird das heiße Fluid bei einer derartigen Anordnung in den Ofen zurückgeführt ohne dass große Mengen an Fluid in die Umgebung geleitet werden. Eine unnötige Erwärmung der Umgebung wird hierdurch verhindert. Eine entsprechend ausgebildete Einrichtung arbeitet also nach dem Umluft-Prinzip, das im Bereich der Klimaanlagentechnik schon lange bekannt ist. Hierdurch können Effizienzvorteile erzielt werden, da das in den Ofen zurückgeführte Fluid nur geringfügig wiedererwärmt werden muss.
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Besonders bevorzugt ist jeweils wenigstens eine Ansaugöffnung zur Ansaugung von heißem Fluid oberhalb und unterhalb des bahnförmigen Materials ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltungsvariante strömt das Fluid oberhalb und unterhalb des bahnförmigen Materials von dem Kanal aus in den Ofen, so dass das heiße Fluid das bahnförmige Material entgegen seiner Transportrichtung von oben und unten umströmt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung wenigstens einen zusätzlichen Ventilator, der dazu ausgebildet ist, Luft auf das bahnförmige Material zwischen dem Kanal und der Kühlsektion zu blasen. Der wenigstens eine zusätzliche Ventilator saugt Luft aus der Umgebung an und bläst diese auf beide Seiten des bahnförmigen Materials, kurz bevor es in die Kühlsektion eintritt. Der wenigstens eine zusätzliche Ventilator kann dabei selbst zwischen dem Kanal und der Kühlsektion angeordnet sein. Alternativ kann der wenigstens eine zusätzliche Ventilator an einer anderen Stelle angeordnet sein und über wenigstens eine Leitung die angesaugte Luft auf das bahnförmige Material blasen. Hierzu müsste die Öffnung der wenigstens einen Leitung, aus der die Luft ausströmt, zwischen dem Kanal und der Kühlsektion angeordnet sein. Ein derartiger Ventilator reduziert das Risiko, dass das heiße Fluid bei einem potenziellen Unterdruck zwischen Kanal und Kühlsektion in die Kühlsektion strömt.
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Besonders bevorzugt sind innerhalb des Ofens vor dessen Ausgang Schlitzdüsen angeordnet, durch die im Betrieb ein druckbeaufschlagtes Fluid entgegen der Transportrichtung strömt. Diese Schlitzdüsen wirken nach Art eines Luftmessers und erzeugen einen Sperrstrahl vor dem Ofenaustritt, so dass dem Austritt von heißem Fluid aus dem Ofen in Richtung Kühlsektion vorgebeugt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind unmittelbar hinter dem Eingang der Kühlsektion Schlitzdüsen angeordnet, durch die im Betrieb ein druckbeaufschlagtes Fluid in Transportrichtung strömt. Auch diese Schlitzdüsen erfüllen die Funktion eines Luftmessers und verhindern, dass kalte Luft aus der Kühlsektion austritt und in die Umgebung oder den Kanal gelangt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rohrleitung und/oder der Kanal wärmeisolierend ausgebildet. Die Isolierung reduziert den Wärmeverlust des heißen Fluids während es von dem Ofen in den Kanal strömt. Durch eine entsprechende Wärmeisolierung können Effizienzvorteile generiert werden.
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Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung weist die Rohrleitung ein Heizelement zur Beheizung des im Betrieb durch die Rohrleitung strömenden Fluids auf. Das zwischen dem Ofen und der Kühlsektion auf das bahnförmige Material aufgebrachte, aus dem Ofen angesaugte Fluid soll möglichst der Ofentemperatur entsprechen, um die ungewollte Vorkühlung des bahnförmigen Materials so weit wie möglich zu reduzieren. Das aus dem Ofen angesaugte Fluid verliert in der Rohrleitung unweigerlich an Wärme, da die Umgebungstemperatur niedriger als die Ofentemperatur ist. Das Heizelement gleicht den Wärmeverlust aus, indem es dem Fluid Wärme zuführt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn innerhalb der Rohrleitung an dem dem wenigstens einen Kanal zugeordneten Ende ein Sensor, vorzugsweise ein Thermoelement, angeordnet ist. Das Thermoelement misst die Temperatur des Fluids kurz bevor es auf das bahnförmige Material auftrifft. Ein Steuer- und Regelelement zur Regelung der Temperatur des Fluids verwertet die von dem Thermoelement generierten Daten und sendet dem Heizelement Informationen, wie stark das durch die Rohrleitung strömende Fluid aufgeheizt werden soll. Das Steuer- und Regelelement regelt das Thermoelement mit der Maßgabe, dass das Fluid beim Auftreffen auf das bahnförmige Material möglichst der Ofentemperatur entspricht.
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Die Anschlussstelle für die Rohrleitung am Ofen ist besonders bevorzugt an der Oberseite des Ofens und/oder an dessen Ende angeordnet. Gemäß den physikalischen Gesetzen steigt warmes Gas nach oben. Der Anschluss für die Rohrleitung an der Oberseite des Ofens unterstützt die Strömungsrichtung des Fluids und führt dazu, dass besonders warmes Fluid in die Rohrleitung eintritt. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Anschlussstelle am Ende des Ofens angeordnet ist, da die Rohrleitung in diesem Fall verhältnismäßig kurz ausgebildet werden kann. Eine kurze Rohrleitung reduziert die Wärmeverluste und spart Material ein.
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Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das heiße Fluid entlang des bahnförmigen Materials entgegen der Transportrichtung geführt. Auf diese Weise kann sich ein Film von heißem Fluid auf der Oberfläche des bahnförmigen Materials bilden, so dass die ungewollte Vorkühlung des bahnförmigen Materials in dem Abschnitt zwischen Ofen und Kühlsektion besonders effizient vermieden wird.
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Darüber hinaus wird durch eine Umströmung des bahnförmigen Materials entgegen der Transportrichtung sichergestellt, dass das heiße Fluid nicht in die Kühlsektion eintritt. Dort soll das bahnförmige Material mit einer spezifizierten Kühlrate abgekühlt werden. Das Eintreten von heißem Fluid aus dem Ofen in die Kühlsektion würde diesem Prozess entgegenwirken und zu Ungenauigkeiten bei der Einstellung der Werkstoffeigenschaften des bahnförmigen Materials führen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung regelt und steuert ein Steuer- und Regelelement ein Heizelement mit der Maßgabe, dass die Temperatur des durch den wenigstens einen Kanal strömenden Fluids sich der Temperatur der Ofenatmosphäre angleicht. Dies stellt sicher, dass die Werkstoffeigenschaften in besonders engen Toleranzgrenzen eingestellt werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen, jeweils in schematischer Ansicht,
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Vermeidung unerwünschter Vorkühlung zwischen einem Ofen und einer Kühlsektion im Vertikalschnitt in Transportrichtung und
- 2 die Wärmebehandlungsanlage aus 1 im Vertikalschnitt senkrecht zur Transportrichtung durch die Einrichtung.
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1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Vertikalschnitt in Transportrichtung einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage 1. Ein bahnförmiges Material M wird entlang einer Transportrichtung T, welche durch einen horizontalen Pfeil dargestellt ist, durch die Wärmebehandlungsanlage 1 schwebend geführt. Das bahnförmige Material M wird in einem Ofen 2 durch mehrere Ofenzonen 3a, 3b, 3c, in denen dem bahnförmigen Material M von oben und unten Wärme zugeführt wird, geführt. Durch die Wärmezufuhr wird das bahnförmige Material M auf Lösungsglühtemperatur gebracht. Die auf das bahnförmige Material M übertragene Wärme ist durch vertikal ausgerichtete, wellenförmige Pfeile gekennzeichnet.
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Nachdem das bahnförmige Material M den Ofen 2 durch dessen Ausgang 4 verlassen hat, wird es durch einen zu einer Einrichtung 5 gehörenden Kanal 6 geführt. Der Kanal 6 ragt dabei in den Ausgang 4 des Ofens 2 hinein. In dem Kanal 6 wird ein aus dem Ofen 2 angesaugtes Fluid auf das bahnförmige Material M aufgebracht. Das Fluid wird dabei durch eine Rohrleitung 7 an der Oberseite 8 des Ofens 2 abgeführt und in den Kanal 6 eingespeist. Die Rohrleitung 7 ist hierfür über eine Anschlussstelle 9 mit dem Ofen 2 verbunden.
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Ein außerhalb des Ofens 2 angeordneter Ventilator 10 ist dazu vorgesehen, das aus dem Kanal 6 austretende Fluid in den Ofen 2 zurückzuführen. Hierzu sind im dargestellten und insofern bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Ansaugöffnungen 11, die über eine Rückführleitung mit dem Ventilator 10 verbunden sind, innerhalb des Ofens 2 unmittelbar vor dessen Ausgang 4 angeordnet. Dabei sind eine Ansaugöffnung 11 oberhalb und eine Ansaugöffnung 11 unterhalb des bahnförmigen Materials M angeordnet. Die Rückführleitung mündet an ihrem den Ansaugöffnungen 11 abgewandten Ende wieder in den Ofen 2. Die Rückführleitung ist dabei abschnittsweise außerhalb des Ofens 2 angeordnet, so dass auch der mit der Rückführleitung verbundene Ventilator 10 außerhalb des Ofens 2 positioniert werden kann.
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Durch Führung des Fluids von dem Kanal 6 in Richtung Ofen 2 wird das Fluid entgegen der Transportrichtung T des bahnförmigen Material M entlang dessen Oberfläche geleitet. Durch die Ansaugung des Fluids durch den Ventilator 10 entsteht ein Unterdruck in dem Kanal 6, so dass das in der Rohrleitung 7 befindliche Fluid in den Kanal 6 geleitet wird. Der sich hierdurch in der Rohrleitung 7 bildende Unterdruck führt wiederum dazu, dass heißes Fluid von dem Ofen 2 über die Anschlussstelle 9 in die Rohrleitung 7 strömt. Die Strömungsrichtung SF des Fluids ist in 1 mit Pfeilen an den entsprechenden Stellen gekennzeichnet. Der Kanal 6 ist rundum geschlossen ausgebildet, so dass sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des bahnförmigen Materials M effizient umströmt wird. Darüber hinaus verhindert eine derartige Ausbildung des Kanals 6, dass große Mengen des aus dem Kanal 6 austretenden Fluids in die Umgebung gelangen.
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Nachdem das bahnförmige Material M durch den Ofen 2 und die Einrichtung 5 geführt wurde, gelangt es in eine Kühlsektion 12, in der es mit einer spezifizierten Kühlrate abgekühlt wird. Die Kühlsektion 12 weist ein Düsenfeld 13 auf, durch das ein druckbeaufschlagtes Kühlmedium auf die Ober- und Unterseite des bahnförmigen Materials M aufgebracht wird.
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Zwischen dem Kanal 6 und der Kühlsektion 12 wird durch einen zusätzlichen Ventilator 14 Umgebungsluft auf das bahnförmige Material M geblasen. Die Strömungsrichtung SL der Umgebungsluft ist mit vertikal ausgerichteten Pfeilen in 1 bezeichnet. Der zusätzliche Ventilator 14 ist hierzu mit einer Leitung verbunden, über die die Umgebungsluft von dem Ventilator 14 zu dem bahnförmigen Material M zwischen dem Kanal 6 und der Kühlsektion 12 transportiert wird. Sollte es zu einem Unterdruck zwischen dem Kanal 6 und der Kühlsektion 12 kommen, verhindert der zusätzliche Ventilator 14, dass das aus dem Ofen 2 angesaugte, heiße Fluid in die Kühlsektion 12 gelangen kann.
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Innerhalb des Ofens 2 sind vor dem Ventilator 10 Schlitzdüsen 15 angeordnet, durch die ein druckbeaufschlagtes Gas in Richtung des bahnförmigen Materials M strömt. Die Schlitzdüsen 15 wirken nach Art eines Luftmessers und verhindern, dass heißes Fluid aus den Ofenzonen 3a, 3b, 3c in Richtung Ausgang 4 strömt.
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Ein Schlitzdüsenpaar 16 ist hinter dem Eingang 17 der Kühlsektion 12 angeordnet und verhindert, dass Kühlmedium aus der Kühlsektion 12 austritt. So wird abgesichert, dass die in der Kühlsektion 12 eingestellten Parameter wie Temperatur und Feuchtigkeit auf konstantem Niveau gehalten werden können.
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Zur Steigerung der Energieeffizienz der Wärmebehandlungsanlage 1 ist die Rohrleitung 7 mit einer Isolierung 18 ausgebildet. Die Isolierung 18 reduziert die an der Rohrleitung 7 und in dem Kanal 6 auftretenden Wärmeverluste, wenn das heiße Fluid von dem Ofen 2 in Richtung Kanal 6 strömt.
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Für eine optimierte Regulierung der Temperatur des auf das bahnförmige Material M aufgebrachten Fluids ist im Inneren der Rohrleitung 7 ein Heizelement 19 vorgesehen. Das Heizelement 19 erwärmt das durch die Rohrleitung 7 geführte Fluid, während es an dem Heizelement 19 vorbeiströmt.
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Ein vor dem Kanal 6 angeordnetes Thermoelement 20 misst die Temperatur des Fluids kurz bevor das Fluid auf das bahnförmige Material M trifft. Die von dem Thermoelement 20 erhobenen Temperaturwerte werden an eine in 1 nicht dargestellte Steuer- und Regeleinheit übermittelt. Diese steuert und regelt das Heizelement 19 mit der Maßgabe, dass die Differenz zwischen der Temperatur des Fluids und der Ofentemperatur möglichst gering sein soll. Hierdurch wird die Vorkühlung des bahnförmigen Materials M zwischen dem Ofen 2 und der Kühlsektion 12 auf ein Minimum reduziert.
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In 2 ist die Wärmebehandlungsanlage 1 aus 1 im Vertikalschnitt senkrecht zur Transportrichtung T durch die Einrichtung 5 dargestellt.
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Man erkennt, dass das bahnförmige Material M durch den rundum geschlossenen Kanal 6 geführt und von allen Seiten mit dem aus dem Ofen 2 abgesaugten Fluid beaufschlagt wird.
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Die Rohrleitung 7 gliedert sich in einen ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 22. Der erste Abschnitt 21 umfasst ein Rohr 23, welches an der einen Seite über die Anschlussstelle 9 mit dem Ofen 2 verbunden ist. An der anderen Seite mündet das Rohr 23 in die zum zweiten Abschnitt 22 gehörenden Leitungen 24. Die Leitungen 24 enden wiederum in dem Kanal 6 in dessen quer zur Transportrichtung T gesehenen seitlichen Enden 25.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird das heiße Fluid durch den ersten Abschnitt 21 und den zweiten Abschnitt 22 geführt und schließlich in den Kanal 6 in dessen quer zur Transportrichtung T gesehenen seitlichen Enden 25 eingebracht. Durch diese Führung des Fluids kann sich ein Film von heißem Fluid auf der kompletten Oberfläche des bahnförmigen Materials M legen. Hierdurch wird einer Vorkühlung in dem Abschnitt zwischen Ofen 2 und Kühlsektion 12 effizient vorgebeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10337502 A1 [0005]
- WO 2016096173 A1 [0005]
