DE10243191C1

DE10243191C1 - Kühleinrichtung für flache Bänder aus Metall

Info

Publication number: DE10243191C1
Application number: DE2002143191
Authority: DE
Inventors: Uwe Burkhardt
Original assignee: Ruhstrat GmbH
Current assignee: Ruhstrat GmbH
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-09-19

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Bändern, insbesondere Sägebändern, arbeitet mit einer ersten Kühlzone (1), in der das Band (6) unter Schutzgas durch Strahlung intensiv gekühlt wird, mit einer zweiten Kühlzone (2), in der das Band (6) unter Schutzgas durch Konvektion nachgekühlt wird, und mit einer letzten Kühlzone (4), in der das Band (6) unter atmosphärischen Bedingungen durch Kontaktkühlung an Kontaktkühlbacken (20, 21) mindestens auf Raumtemperatur gebracht wird. In der ersten Kühlzone (1) sind Strahlungskühbacken (24, 25) aus gut wärmeleitendem Material vorgesehen, die von Kühlwasser durchflossen sind und eine schwarze Oberfläche mit möglichst hohem Emissionsgrad aufweisen. Zwischen der zweiten (2) und der letzten Kühlzone (4) ist eine dritte Kühlzone (3) vorgesehen, die unter Schutzgas Kontaktkühlbacken (20, 21) aufweist, die von Kühlwasser durchflossen sind, aus gut wärmeleitendem Material bestehen und eine harte Oberfläche aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Bändern mit den in den Oberbegriffen angegebenen Merkmalen. Unter Bändern werden langgestreckte dünne Gegenstände aus Metall verstanden, insbesondere Sägebänder, Messerbänder und Klingenbänder, die im Verlaufe ihrer Herstellung und Bearbeitung gehärtet und anschließend angelassen werden müssen, um beim späteren Einsatz eine lange Lebensdauer zu erreichen. Der Härtevorgang schließt eine Erwärmung bzw. Erhitzung auf eine Temperatur in der Größenordnung von 1200°C ein. Anschließend müssen diese Bänder vor dem Anlassen mindestens auf Raumtemperatur, manchmal sogar niedriger als die Raumtemperatur, abgekühlt werden. Hierzu dient das Verfahren und die Vorrichtung. Es versteht sich, dass der Vorrichtung zum Kühlen ein Ofen zum Erhitzen des Bandes auf Austenitisierungs temperatur vorgeschaltet ist. Dieser Ofen ist jedoch nicht Bestandteil der Erfindung. Bei dem nachfolgenden Kühlen wird der größte Teil des Austenits in Martensit ungewandelt, der im wesentlichen die Härte bestimmt.

STAND DER TECHNIK

Es ist ein Verfahren zum Kühlen von Sägebändern bekannt, bei dem die weitgehend fertig bearbeiteten Sägebänder in einem Ofen erhitzt und anschließend durch mehrere Kühlzonen hindurchgeführt und stufenweise zumindest bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Dabei wird das endlose Band im Durchzugsverfahren im unmittelbaren Anschluss aneinander durch drei Kühlzonen hindurchgeführt. In der ersten Kühlzone, die auch als Intensivkühlzone bezeichnet wird, herrscht eine Schutzgasatmosphäre, wobei häufig Stickstoff eingesetzt wird. In dieser ersten Kühlzone wird die Wärme durch Strahlung an Strahlungskühlbacken übertragen. Das Band hat also keinen Kontakt zu den Strahlungskühlbacken. Es werden Strahlungskühlbacken aus Kupfer oder Aluminium eingesetzt. Die Strahlungskühlbacken sind lose und auf Abstand zueinander in einer Muffel aus einem Abschnitt eines Hohlprofils aus Stahl untergebracht. Die Muffel wird von einem Schutzgas durchströmt, sodass auch die Strahlungskühlbacken von dem Schutzgas bespült werden. Das Schutzgas verhindert eine Oxidation des heißen Bandes in der Intensiv kühlzone. Die Muffel ist in einem Gehäuserohr untergebracht, wobei der Raum zwischen der Muffel und dem Gehäuserohr an einen Kältemittelkreislauf einer Kältemaschine angeschlossen ist. Der Wärmeübergang zwischen dem Band über die Strahlungskühlbacken, durch die Wandung der Muffel bis in das Kältemittel ist nicht optimal, weil insbesondere Spalte zwischen den Strahlungskühlbacken und der Muffel, die Wärmeleiteigenschaften des Materials der Muffel sowie weitere Widerstände den Wärmeübergang beeinträchtigen. Das Kältemittel wird von der Kältemaschine auf -70°C temperiert. Es versteht sich, dass die Bereitstellung und Aufrechterhaltung eines Kältemittelkreislaufs einen erheblichen Aufwand mit sich bringt. Die Kältemaschine einschließlich des Kompressors erfordert einen vergleichsweise hohen Leistungsbedarf und ist auch wartungsaufwändig. In dieser Intensivkühlzone erfolgt eine Abkühlung des Bandes von etwa 1200°C auf etwa 700°C in einer relativ kurzen Zeit, d. h. im Sekundenbereich, abhängig vom Querschnitt des durchgezogenen Bandes. Die Strahlungskühlbacken sind in der Muffel angeordnet, so dass hier eine indirekte Kühlung stattfindet, bei der sich naturgemäß die beschriebenen erheblichen Wärmeübergangswiderstände einstellen.

Der Intensivkühlzone schließt sich eine zweite Kühlzone an, die auch als Nachkühlzone bezeichnet wird. Auch hier ist innerhalb eines Gehäuserohres eine Muffel aus einem Abschnitt eines Hohlprofils aus Stahl angeordnet, die von Schutzgas durchströmt wird. Das Band wird in der Muffel durch Führungsschienen geführt. Die Wärme des Bandes wird im wesentlichen über Konvektion an das Schutzgas abgegeben und an die Muffel übertragen. Der Raum zwischen Muffel und Gehäuserohr ist von Kühlwasser durchflossen. In dieser zweiten Kühlzone wird die Temperatur des Bandes von etwa 700°C auf etwa 180°C erniedrigt.

An die zweite Kühlzone schließt sich eine dritte und damit letzte Kühlzone an, die auch als Kontaktkühlzone bezeichnet wird. Es sind hier Kontaktkühlbacken vorgesehen, die unter atmosphärischen Bedingungen angeordnet sind und an dem Band unter Kontakt anliegen. Die Kontaktkühlbacken werden an das durchlaufende Band angepresst. Die Kontaktkühlbacken sind paarweise in Mehrfachanordnung vorgesehen. Die Kontaktkühl backen, die als Hohlprofilkörper ausgebildet sind und in Bandlaufrichtung eine vergleichsweise kurze Erstreckung aufweisen, sind an einen Kühlkreislauf angeschlossen, der mit Wasser betrieben wird. Dabei wird das Band von etwa 180°C auf Raumtemperatur, also etwa 20°C, abgekühlt.

Aus der DE 29 52 670 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abkühlen eines Stahlbandes in einer kontinuierlich betriebenen Wärmebehandlungsstraße bekannt, wobei das Stahlband durch eine zweistufige Flüssigkeitskühlanlage von einer Alterungstemperatur bis auf eine Temperatur heruntergekühlt wird, bei welcher das Kaltwalzen bzw. Verfesti gungswalzen möglich ist. Die Abkühlung des Stahlbandes erfolgt zunächst in einem ersten Abkühlungsschritt, in welchem das Stahlband von der Alterungstemperatur bis auf eine Temperatur im Bereich von etwa 95°C bis 60°C in einer Schutzgasatmosphäre unter Verwendung eines flüssigen Kühlmittels abgekühlt wird. An den ersten Abkühlschritt schließt sich ein zweiter Abkühlschritt an, der unter Verwendung eines flüssigen Kühlmittels bis auf eine Temperatur nicht mehr als 40°C durchgeführt wird, um ein nachfolgendes Nach- bzw. Kaltwalzen zu ermöglichen.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art bereitzustellen, mit denen eine mindestens ebenso wirksame Kühlung von Bändern wie bisher zu erreichen ist, jedoch die Schwierigkeiten, die mit der Verwendung eines Kältemittels und einer Kältemaschine verbunden sind, vermieden werden.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, trotz Verzicht auf ein Kältemittel und eine Kältemaschine in der ersten Kühlzone die Kühlung noch weiter zu intensivieren, obwohl dort nur eine Wasserkühlung angewendet wird. In der ersten Kühlzone herrscht nach wie vor Schutzgasatmosphäre. Die eingesetzten Strahlungskühlbacken sind jedoch als schwarzer Körper ausgebildet und besitzen einen möglichst hohen Emissionsgrad in der Größen ordnung von 0,8. Die Ausbildung als schwarzer Körper kann in Verbindung mit einer Aufrauung der Oberfläche geschehen, wobei es insbesondere auf die dem Band zugekehrte Oberfläche ankommt. Die Strahlungskühlbacken sind dem Band zugekehrt in einem für die Schutzgasatmosphäre erforderlichen Gehäuse untergebracht. Eine Muffel fehlt. Die Strahlungskühlbacken sind unmittelbar von Kühlwasser durchflossen. Im Vergleich zum Stand der Technik wird die Oberflächentemperatur der Strahlungskühlbacken angehoben. Die dadurch bedingte Verschlechterung der Wärmeabfuhr wird durch die übrigen Maßnahmen überkompensiert, so dass die erste Kühlzone tatsächlich noch etwas kürzer ausgebildet werden kann, als dies im Stand der Technik der Fall war. Die Verwendung von Kühlwasser im Bereich der Strahlungskühlbacken macht den Einsatz und Betrieb einer Kältemaschine überflüssig.

Auch in der zweiten Kühlzone herrscht Schutzgasatmosphäre. Die Wärme wird jedoch mittels Konvektion übertragen. Ein direkter Kontakt zu dem Band findet auch hier nicht statt.

Es wird eine dritte Kühlzone eingesetzt, die im Stand der Technik kein Vorbild findet. Auch diese dritte Kühlzone wird unter Schutzgas betrieben. Hier wird die Wärme jedoch über Kontakt übertragen. Es sind Kontaktkühlbackenpaare vorgesehen, die gegen das durchgezogene Band angepresst werden. Auch diese Kontaktkühlbacken sind an eine Wasserkühlung angeschlossen.

In einer vierten und letzten Kühlzone wird schließlich unter atmosphärischen Bedingungen gearbeitet. Auch hier sind Kontaktkühlbacken vorgesehen, die wasserdurchflossen sind und die Aufgabe haben, das betreffende Band mindestens auf Raumtemperatur abzukühlen.

Aus dem im Stand der Technik bekannten dreistufigen Verfahren wird damit ein vierstufiges Verfahren, bei dem die einzelnen Kühlzonen jedoch vergleichsweise kürzer gestaltet werden können, weil die Wärmeabfuhr intensiviert und verbessert worden ist. Die neue Vorrichtung zum Kühlen weist keinen erhöhten Platzbedarf auf. Wenn man den Platzbedarf für die Kältemaschine im Stand der Technik berücksichtigt, ergibt sich sogar ein geringerer Platzbedarf. Von besonderer Bedeutung ist, dass dennoch die Durchzugsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Es können bis etwa doppelte Geschwindigkeiten im Vergleich zum Stand der Technik Anwendung finden. Die Bedienung und der Service einer solchen Kühlanlage sind vergleichsweise vereinfacht. Die Anlage ist wartungsärmer. Auch der Energieverbrauch ist durch den Wegfall der Kälteanlage geringer. Das Verfahren ist umweltfreundlich, weil zur Kühlung nur Kühlwasser eingesetzt wird, welches in Herstellungsbetrieben oft ohnehin vorhanden ist.

In der ersten Kühlzone kann ein Temperaturbereich von etwa 1200 bis etwa 650°C, in der zweiten Kühlzone ein Temperaturbereich von etwa 650 bis etwa 450°C, in der dritten Kühlzone ein Temperaturbereich von etwa 450 bis etwa 100°C und in der vierten und letzten Kühlzone ein Temperaturbereich von etwa 100 bis etwa 20°C durchschritten werden. Damit ist erkennbar, dass das Band zunächst in dem der Vorrichtung zum Kühlen vorgeschalteten Ofen auf etwa 1200°C erwärmt wird, womit die Austenitisierungstemperatur überschritten ist. Während der Abkühlung in der ersten Kühlzone wird dann Martensit gebildet. Die erste Kühlzone ist im Wesentlichen auf die Übertragung von Wärme durch Strahlung ausgerichtet, während in der zweiten Kühlzone Konvektion angewendet wird. Durch die Spülung mit Stickstoff wird hier die Wärme zunächst an das Schutzgas und sodann an die Muffel übertragen. Die in der zweiten Kühlzone abgeführte Wärme wird schließlich mit dem Kühlwasser abgeführt, welches den Raum zwischen einem Gehäuserohr und der Muffel durchströmt.

Die Vorrichtung zum Kühlen von Bändern kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, dass in der ersten Kühlzone Strahlungskühlbacken aus gut wärmeleitendem Material vorgesehen sind, die von Kühlwasser durchflossen sind und eine schwarze Oberfläche mit möglichst hohem Emissionsgrad aufweisen, und dass zwischen der zweiten und der letzten Kühlzone eine dritte Kühlzone vorgesehen ist, die unter Schutzgas Kontaktkühlbacken aufweist, die von Kühlwasser durchflossen sind, aus gut wärmeleitendem Material bestehen und eine harte Oberfläche aufweisen.

Wesentlich ist die besondere Ausbildung dieser ersten Kühlzone, die auch als Intensivkühlzone bezeichnet wird. In einem Gehäuse sind Strahlungskühlbacken angeordnet, die mit Abstand zueinander angeordnet sind, so dass das Band berührungslos durch den zwischen zwei Strahlungskühlbacken gebildeten Spalt hindurchtreten kann. Die Strahlungskühlbacken bestehen aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Kupfer oder Aluminium. Sie sind unmittelbar vom Kühlwasser durchflossen, also an einen Kühlwasserkreislauf angeschlossen. Die Strahlungskühlbacken besitzen zumindest auf der dem Band zugekehrten Seite eine geschwärzte Oberfläche mit möglichst hohem Emissionsgrad. Damit sind die Strahlungskühlbacken gleichsam als schwarzer Körper ausgebildet und können so optimal die Strahlungswärme aufnehmen. Die erste Kühlzone ist muffellos ausgebildet. Die Strahlungskühlbacken in dem Gehäuse werden unmittelbar von dem Schutzgas überströmt. Die per Konvektion von dem Schutzgas abgeführte Wärmemenge ist im Vergleich zu der über Strahlung übertragenen Wärmemenge relativ gering, also vernachlässigbar.

Die zweite Kühlzone besitzt ein Gehäuse, beispielsweise in Rohrform, und eine darin angeordnete gas- und druckdicht untergebrachte Muffel, durch die das Band ebenfalls berührungslos hindurchtritt. Die Muffel ist von Schutzgas durchströmt. Das Band weist hier bereits eine vergleichsweise niedrigere Temperatur, etwa in einem Bereich zwischen 650 und 450°C auf, so dass die Strahlung hinter die Konvektion wesentlich zurücktritt. Die von dem Schutzgas bei Konvektion übernommene Wärme wird an die Muffel übertragen und gelangt infolge Wärmeleitung durch die Muffel hindurch an das Kühlwasser.

Es schließt sich eine dritte Kühlzone an, die ebenfalls in einem Gehäuse gelagerte Kontaktkühlbacken aufweist. Die Kontaktkühlbacken sind von Kühlwasser durchflossen. Der Raum um das Band und um die Kontaktkühlbacken im Gehäuse ist von dem Schutzgas überströmt. Die Kontaktkühlbacken führen im Wesentlichen die Wärme ab. Das Schutzgas verhindert eine Oxidation des Bandes, welches hier den Temperaturbereich von etwa 450 bis 100°C durchläuft, also durchaus noch entsprechend oxidationsempfindlich ist. Es versteht sich, dass der Schutzgasstrom dieser ersten drei Kühlzonen zu einem gemeinsamen Strom zusammengefasst ist, wobei ohnehin die entsprechenden Flansche der einzelnen Zonen druck- und gasdicht miteinander verbunden sind. Freilich muss an den jeweiligen Enden ein Eintritt und ein Austritt des Bandes möglich sein.

Im letzten Temperaturbereich, in dem die Temperatur des Bandes von etwa 100 auf etwa 20°C oder noch darunter erniedrigt wird, tritt im Allgemeinen keine Oxidation mehr auf, so dass hier die Kontaktkühlbacken unter atmosphärischen Bedingungen angeordnet sein können. Es wäre allerdings auch nicht schädlich, wenn die Schutzgasatmosphäre auch in diesem Bereich noch verlängert wäre.

Die Kontaktkühlbacken der dritten und/oder der letzten Kühlzone können auf der dem Band zugekehrten Seite eine Hartmetallbeschichtung aufweisen. Durch den Kontakt des Bandes mit den Kontaktkühlbacken ist es erforderlich, einem entsprechenden Verschleiß vorzubeugen. Dies geschieht vorteilhaft mit einer Beschichtung oder einem Auftrag aus Hartmetall, kann aber auch durch eine Härtung der Kontaktkühlbacken erfolgen.

Die Strahlungskühlbacken und/oder die Kontaktkühlbacken können sich in Durchzugs richtung des Bandes erstreckende Bohrungen aufweisen, die von Kühlwasser durchflossen sind. Diese Ausbildung findet insbesondere bei den Strahlungskühlbacken Verwendung. Das Kühlwasser kann im Gleichstrom oder auch im Gegenstrom geführt werden, wobei sich die entsprechenden Temperaturdifferenzen örtlich einstellen. Es ist aber auch möglich, dass die Kontaktkühlbacken als Hohlprofilkörper ausgebildet und insoweit unmittelbar an einem Kreislauf aus Kühlwasser angeschlossen sind. Solche Hohlprofilkörper lassen sich beispielsweise in Form einer Schweißkonstruktion aus U-förmigen Strangpressprofilen erstellen.

Es ist von besonderer Bedeutung, dass die Intensivkühlzone nunmehr muffellos ausgebildet werden kann und die Strahlungskühlbacken unmittelbar von dem Schutzgas überströmt und von dem Kühlwasser durchströmt sind. Damit entfällt der Wärmeleitungswiderstand der Muffel im Stand der Technik und die Intensivkühlzone arbeitet wesentlich intensiver sowie auf kürzerer Strecke. Möglicherweise ist es auch auf diese Besonderheit zurückzuführen, dass vergleichsweise höhere Bandlaufgeschwindigkeiten in einer solchen Vorrichtung erreichbar sind als im Stand der Technik.

Die Kontaktkühlbacken können um vertikale Achsen schwenkbar gelagert und über eine in ihrer Kraft einstellbare Federanordnung an das Band angepresst sein. Mit dieser Federanordnung ist eine feinfühlige Einstellung der Anpresskraft möglich. Durch die schwenkbare Lagerung jeder Kontaktkühlbacke um eine vertikale Achse ergibt sich eine selbsttätige Anpassung und Ausrichtung der Kontaktkühlbacken an die Oberfläche des durchgezogenen Bandes.

In der zweiten Kühlzone ist in einem Gehäuserohr eine Muffel vorgesehen, durch die das vom Schutzgas überströmte Band hindurchtritt. Das Band wird hier auch im Wesentlichen berührungslos geführt. Für Einstell- und Anfahrzwecke können Führungsstücke in Schienenform vorgesehen sein, die auch während des Betriebs in der Muffel gegen einen Anschlag gehalten sind. In der zweiten Kühlzone ist der Raum zwischen Gehäuserohr und Muffel von Kühlwasser durchflossen. Dies kann sektionsweise geschehen, beispielsweise auch im Gleich- oder Gegenstrom.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Aus führungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Kühlen mit ihren einzelnen Kühlzonen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1 durch die Intensivkühlzone.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1 durch die Nachkühlzone.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1 durch die Kontaktkühlzone unter Schutzgasatmosphäre.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 1 durch die letzte Kühlzone, die als Kontaktkühlzone ausgebildet ist.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm des Temperaturverlaufs über die Länge der Kühl einrichtung.

FIGURENBESCHREIBUNG

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Kühleinrichtung mit den verschiedenen Kühlzonen in Durchlaufrichtung des Bandes. Es ist eine erste Kühlzone 1 vorgesehen, die auch als Intensivkühlzone bezeichnet wird. An diese schließt sich eine zweite Kühlzone 2 an, die auch als Nachkühlzone bezeichnet wird. Es folgt eine dritte Kühlzone 3, die eine Kontaktkühlzone unter Schutzgasatmosphäre darstellt. Schließlich ist eine vierte oder letzte Kühlzone 4 vorgesehen, die unter Umgebungsluft arbeitet.

Es ist ein Ofen 5 vorgesehen, in dem ein Band 6 im kontinuierlichen Durchlauf erhitzt wird. Das Band 6 wird anschließend in den einzelnen Kühlzonen 1, 2, 3, 4 der Kühleinrichtung abgekühlt. Das Band 6 läuft aus dem Ofen 5 aus und durch die verschiedenen Kühlzonen von links nach rechts in Fig. 1. Die Kühlzonen 1, 2, 3, 4 sind zweckmäßig auf einem Gestell 7 angeordnet und auf diesem in Längs- und Querrichtung verfahrbar bzw. einstellbar vorgesehen. Der Austritt des Ofens 5 endet in einem Muffelabschnitt 8 mit einem Flansch 9, an den druck- und gasdicht ein Muffelabschnitt 10 der ersten Kühlzone 1 mit einem entsprechenden Gegenflansch angeschlossen ist. Der Muffelabschnitt 10 erstreckt sich nur bis zu dem Beginn eines kastenartigen Gehäuses 11, welches sich über die wesentliche Länge der Kühlzone 1 erstreckt. Seine abströmseitige Stirnseite ist wiederum mit einem Muffelabschnitt 12 ausgestattet, die in einem Flansch 13 endet.

Die Kühlzone 2, die Nachkühlzone, weist ein Gehäuserohr 14 auf, welches von einer Muffel 15 der Länge nach durchsetzt wird. Die Muffel 15 ist mit einem Gegenflansch an den Flansch 13 des Muffelabschnitts 12 angeschlossen und endet in einem Flansch 16 am Ende der Nachkühlzone.

Die Kühlzone 3 weist ein Gehäuse 17 auf, dessen zuströmseitige Stirnwand mit einem Muffelabschnitt 18 versehen ist, der über einen entsprechenden Gegenflansch mit dem Flansch 16 druck- und gasdicht in Verbindung steht. Auch am Ende des Gehäuses 17 ist ein kurzer Muffelabschnitt 19 vorgesehen, der in einem Flansch frei endet, der zur Unterbringung einer Dichtung für das Schutzgas dient, durch welche das Band 6 in die Atmosphäre austritt. Der gesamte Raum ist an eine Schutzgasdurchströmung, insbesondere aus Stickstoff, angeschlossen. Die Zuführung und die Abfuhr des Schutzgases sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

In dem Gehäuse 17 der Kühlzone 3 sind jeweils paarweise Kontaktkühlbacken 20, 21 vorgesehen. Es sind hier zwei Paare von Kontaktkühlbacken 20, 21 dargestellt. Die Anzahl der Kontaktkühlbackenpaare in dem Gehäuse 17 der Kühlzone 3 kann von zwei bis etwa vier Paaren variieren. Die Kontaktkühlbacken 20, 21 jedes Paares sind höhenveränderlich angeordnet und jeweils um vertikale Achsen 22 schwenkbar.

Auch die vierte Kühlzone 4 weist mindestens ein Paar Kontaktkühlbacken 20, 21 auf, die ebenso um vertikale Achsen 22 schwenkbar sind, um sich der Oberfläche des laufenden Bandes 6 anzupassen. Auch hier können mehrere Paare von Kontaktkühlbacken 20, 21 hintereinander angeordnet sein, jeweils in Umgebungsluft.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Kühlzone 1, die Intensivkühlzone. Das kastenartige Gehäuse 11 weist einen Deckel 23 auf, über den das Gehäuse 11 etwa zum Einlegen des Bandes 6 oder auch zu Inspektionszwecken geöffnet werden kann. Im Innenraum des Gehäuses 11 sind Strahlungskühlbacken 24, 25 auf einem solchen gegenseitigen Abstand angeordnet und gehalten, dass das Band 6, welches hier als Sägeband mit geschränkten Zähnen ausgebildet ist, berührungslos hindurchtreten kann. Die Strahlungskühlbacken 24 und 25 bestehen aus Metallblöcken bzw. -profilen aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Aluminium, Kupfer o. dgl.. Ihre Oberflache ist geschwärzt, zumindest auf der dem Band 6 zugekehrten Seite, so dass damit ein schwarzer Körper mit hohem Emissionsgrad gebildet wird. Die Strahlungskühlbacken 24, 25 weisen vorzugsweise der Länge nach durchgehende Bohrungen 26 auf, die an einen Kühlwasserkreislauf angeschlossen sind. Zur Veränderung der relativen Lage und damit auch zum Einstellen des Abstands der beiden Strahlungskühlbacken 24 und 25 sind Einstelleinrichtungen 27 vorgesehen, die nach Art von Gewindespindeln ausgebildet sein können. Die Strahlungskühlbacken 24 und 25 sind von dem Schutzgas überströmt, welches den gesamten Innenraum des Gehäuses 11 durchströmt. Fig. 2 lässt auch erkennen, dass die Kühlzone 1 über ihre wesentliche Erstreckung in Längsrichtung muffellos ausgebildet ist, wobei also der Muffelabschnitt 12 mit dem Flansch 13 nur an die abströmseitige Stirnwand des Gehäuses 11 anschließt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Kühlzone 2, die Nachkühlzone. Das Gehäuse wird hier von einem Gehäuserohr 14 gebildet, welches der Länge nach von der Muffel 15 durchsetzt wird. In der Muffel 15 können Führungsschienenabschnitte 28 untergebracht sein, die zur Aufnahme des Bandes 6 während des Einrichtens der Kühleinrichtung dienen. An den für die Produktion interessanten Stellen können Sehrohre 29 angeordnet sein, durch die hindurch der Blick bis auf das Band 6 freigegeben wird. Der Innenraum der Muffel 15 ist an die Schutzgasatmosphäre angeschlossen und wird damit von Schutzgas durchströmt. Der Raum 30 zwischen der Muffel 15 und dem Gehäuserohr 14 ist an einen Kühlwasserkreislauf angeschlossen. Es kann sich um einen Abzweig eines Kreislaufs handeln, der in der Kühlzone 1 an den Strahlungskühlbacken 24 und 25 Anwendung findet. Die Muffel 15 besteht aus einem Stahlrohr, so dass im Bereich der Kühlzone 2 die Wärme des Bandes 6 zunächst per Konvektion auf das Schutzgas übertragen wird. Die Wärme gelangt dann per Wärmeleitung durch die Muffel 15 und an den Kühlwasserkreislauf in dem Raum 30.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Kühlzone 3. Auch die Kühlzone 3 arbeitet unter Schutzgasatmosphäre. Die Kontaktkühlbacken 20 und 21 sind im Innenraum eines Gehäuses 17 untergebracht, welches von dem Schutzgas durchflossen wird. Die Kontaktkühlbacke 20 ist ortsfest angeordnet und um die vertikale Achse 22 schwenkbar gelagert. Die Kontaktkühlbacke 21 wird mit Hilfe einer Federanordnung 31 angepresst. Die Kraft der Federanordnung 31 kann einstellbar ausgebildet sein. Die Kontaktkühlbackenpaare 20 und 21 sind relativ zum Band 6 etwas tiefer angeordnet, damit die geschränkten Zähne freikommen. Der unmittelbare gleitende Kontakt zwischen dem Band 6 und den Kontaktkühlbacken 20, 21 erfasst nur den nicht geschränkten Teil des Bandes 6. Eine oder mehrere oberhalb des Bandes 6 angeordnete Abweisrollen 32 dienen der Führung des Bandes 6 in vertikaler Richtung. Es versteht sich, dass auch unterhalb des Bandes 6 entsprechende Führungsrollen vorgesehen sind. Über eine Höheneinstelleinrichtung 33 kann die relative Höhe der Kontaktbackenpaare 20 und 21 eingestellt werden. Auch die Kontaktkühlbacken 20 und 21 in der Kühlzone 4 können mittels einer Höheneinstelleinrichtung 33 höhenveränderlich eingestellt werden, so dass sie sich nur an den Teil des Bandes 6 anlegen, zu dem der Kontakt möglich ist, während die geschränkten Zähne frei ausragen, so dass das Band 6 an dieser Stelle allenfalls durch die Abweisrolle 32 an einem Abheben gehindert ist. Es versteht sich, dass auch unterhalb des Bandes 6 entsprechende Abweis- oder Leitrollen vorgesehen sein können. Die Kontaktkühlbacken 20 und 21 sind ähnlich wie die Strahlungskühlbacken 24 und 25 von sich axial erstreckenden Bohrungen 34 durchsetzt, die wiederum an einen Kühlwasserkreislauf angeschlossen sind. Die axiale Erstreckung der Kontaktkühlbacken 20 und 21 ist im Vergleich zu der axialen Länge der Strahlungskühlbacken 24 und 25 kürzer. Die Kontaktkühlbacken 20 und 21 weisen zumindest auf ihrer an dem Band 6 zur Anlage kommenden Kontaktflache eine Hartmetallbeschichtung 35 auf, um den Verschleiß zu mindern.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die vierte Kühlzone 4. Die dort vorgesehenen Kontaktkühlbacken 20 und 21, von denen auch mehrere Paare hintereinander angeordnet sein können, entsprechen in allen wesentlichen Einzelheiten den Kontaktkühlbacken 20 und 21 in der dritten Kühlzone 3, mit Ausnahme des Umstandes, dass sie nicht von einer Schutzgasatmosphäre überströmt sind, sondern von Umgebungsluft umspült werden. In diesem Bereich besitzt das Band 6 bereits eine so niedrige Temperatur, dass eine Oxidation mit dem Luftsauerstoff sich nicht mehr nachteilig auswirkt.

Ein Teil der Paare aus den Kontaktkühlbacken 20 und 21 muss in allen Fällen unter Schutzgas arbeiten, also gemäß Kühlzone 3 angeordnet sein. Je nach Anwendungsfall kann die Anzahl der Paare der Kontaktkühlbacken 20 und 21 in der Kühlzone 3 erhöht werden, wobei dann auch auf eine gesonderte Kühlzone 4 verzichtet werden kann, so dass letztendlich das Verfahren mit drei Kühlzonen 1, 2, 3 ebenfalls ausführbar ist.

Fig. 6 zeigt schließlich ein Diagramm der Temperatur des Bandes über der Länge der Kühleinrichtung. Es sind zwei Kurven dargestellt, wobei die obere Kurve dem Stand der Technik entspricht, während die untere Kurve den Temperaturverlauf der neuen Kühleinrichtung darstellt. Es ist erkennbar, wie in dem Bereich der ersten Kühlzone 1, der Intensivkühlzone, der Kühlzone 2, der Nachkühlzone, und den Kontaktkühlzonen bei gleicher Bandlaufgeschwindigkeit für ein Sägeband mit einer Bandhöhe von 1" und einer Bandbreite von 0,9 mm sich eine schnellere Abkühlung auf kürzerer Strecke ergibt. Umgekehrt ist damit die Möglichkeit eröffnet, die Bandlaufgeschwindigkeit c von 2,4 m/min auf Bereiche in der doppelten Größenordnung zu erhöhen, um die Kühleinrichtung intensiver nutzen zu können.

Bezugszeichenliste

1

erste Kühlzone

2

zweite Kühlzone

3

dritte Kühlzone

4

vierte Kühlzone

5

Ofen

6

Band

7

Gestell

8

Muffelabschnitt

9

Flansch

10

Muffelabschnitt

11

Gehäuse

12

Muffelabschnitt

13

Flansch

14

Gehäuserohr

15

Muffel

16

Flansch

17

Gehäuse

18

Muffelabschnitt

19

Muffelabschnitt

20

Kontaktkühlbacke

21

Kontaktkühlbacke

22

Achse

23

Deckel

24

Strahlungskühlbacke

25

Strahlungskühlbacke

26

Bohrung

27

Einstelleinrichtung

28

Führungsschienenabschnitt

29

Sehrohr

30

Raum

31

Federanordnung

32

Abweisrolle

33

Höheneinstelleinrichtung

34

Bohrung

35

Hartmetallbeschichtung

Claims

1. Verfahren zum Kühlen von Bändern, insbesondere Sägebändern, indem das erhitzte Band (6) durch mehrere Kühlzonen hindurchgeführt und stufenweise zumindest bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wobei das Band (6) in einer ersten Kühlzone (1) unter Schutzgas durch Strahlung vermittels eines schwarzen Körpers mit möglichst hohem Emissionsgrad intensiv wassergekühlt wird, anschließend in einer zweiten Kühlzone (2) unter Schutzgas durch Konvektion nachgekühlt wird, dann in einer dritten Kühlzone (3) unter Schutzgas durch Kontaktkühlung gekühlt wird und schließlich in einer letzten Kühlzone (4) unter atmosphärischer Umgebung durch Kontaktkühlung mindestens auf Raumtemperatur gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kühlzone (1) ein Temperaturbereich von etwa 1200 bis etwa 650°C, in der zweiten Kühlzone (2) ein Temperaturbereich von etwa 650 bis etwa 450°C, in der dritten Kühlzone (3) ein Temperaturbereich von etwa 450 bis etwa 100°C und in der letzten Kühlzone (4) ein Temperaturbereich von etwa 100 bis etwa 20°C durchschritten wird.

3. Vorrichtung zum Kühlen von Bändern, insbesondere Sägebändern, mit einer ersten Kühlzone (1), in der das Band (6) unter Schutzgas durch Strahlung intensiv gekühlt wird, mit einer zweiten Kühlzone (2), in der das Band (6) unter Schutzgas durch Konvektion nachgekühlt wird, und mit einer letzten Kühlzone (4), in der das Band (6) unter atmosphärischen Bedingungen durch Kontaktkühlung an Kontaktkühlbacken (20, 21) mindestens auf Raumtemperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kühlzone (1) Strahlungskühlbacken (24, 25) aus gut wärmeleitendem Material vorgesehen sind, die von Kühlwasser durchflossen sind und eine schwarze Oberfläche mit möglichst hohem Emissionsgrad aufweisen, und dass zwischen der zweiten (2) und der letzten Kühlzone (4) eine dritte Kühlzone (3) vorgesehen ist, die unter Schutzgas Kontaktkühlbacken (20, 21) aufweist, die von Kühlwasser durchflossen sind, aus gut wärmeleitendem Material bestehen und eine harte Oberfläche aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkühlbacken (20, 21) der dritten (3) und/oder der letzten Kühlzone (4) auf der dem Band (6) zugekehrten Seite eine Hartmetallbeschichtung (35) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungskühlbacken (24, 25) und/oder die Kontaktkühlbacken (20, 21) sich in Durchzugsrichtung des Bandes (6) erstreckende Bohrungen (26; 34) aufweisen, die von Kühlwasser durchflossen sind.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkühlbacken (20, 21) als Hohlprofilkörper ausgebildet und unmittelbar an einen Kreislauf aus Kühlwasser angeschlossen sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlzone (1), die Intensivkühlzone, muffellos ausgebildet ist und die Strahlungskühlbacken (24, 25) unmittelbar von Schutzgas überströmt sind.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkühlbacken (20, 21) um vertikale Achsen (22) schwenkbar gelagert und über eine in ihrer Kraft einstellbare Federanordnung (31) an das Band (6) angepresst sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlzone (2) in einem Gehäuserohr (14) eine Muffel (15) vorgesehen ist, durch die das von dem Schutzgas überströmte Band (6) hindurchtritt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (30) zwischen Gehäuserohr (14) und Muffel (15) von Kühlwasser durchflossen ist.