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Vorrichtung zur Druckluftkühlung von Metall-, insbesondere Stahlbändern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckluftkühlung von Metall-, insbesondere
Stahlbändern, bestehend aus mindestens einer Kühlkammer, in welcher zwei einander
gegenüberliegende Füllkammern mit je einer Stirnwand angeordnet sind, die beide
zwischen sich einen länglichen Werkstückdu.rchgang ausbilden.
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Bei der thermischen Behandlung von Metallstreifen, beispielsweise
beim Glühen von Kohlenstoff-oder Siliziumstahlbändern, ist es üblich, den Streifen
abzuspulen und ununterbrochen nacheinander durch Erhitzungs-, Glüh- und Kühlkammern
zu führen und anschließend wieder aufzuspulen.
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Im allgemeinen wird in diesen Kammern eine nicht oxydierende Atmosphäre
aufrechterhalten, um die Streifenoberfläche zu schützen, bis der Streifen mit oxydationssicherer
Temperatur an die Außenluft gelangt.
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Die heutzutage verwendeten Kühlkammern, welche die normale Konvektion
ausnutzen, sind sehr lang, erfordern im Fall einer waagerechten Aufstellung beträchtlichen
Platz am Boden bzw. bei vertikaler Aufstellung eine große Höhe und sind im übrigen
teuer in der Herstellung.
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Um den Raumbedarf der Kühlkammer herabzusetzen, wird auch teilweise
das Stahlband innerhalb der Kühlkammern mäanderförmig über Umlenkrollen bewegt.
Diese Anordnung hat jedoch unter anderem den Nachteil, daß das Material nicht einfach
in die Anlage eingeschoben werden kann, sondern daß zunächst ein Zugstreifen über
die einzelnen Umlenkrollen gelegt werden muß. Das Einbringen dieses Zugstreifens
ist jedoch umständlich und schließt die Gefahr ein, daß die zum Einlegen des Zugstreifens
geöffnete Kühlkammer anschließend nicht mehr völlig dicht ist und daß unerwünschte
Leckeffekte auftreten können. Um den Raumbedarf zu beschränken, muß daher die Wärmeübertragungsfläche
verringert werden, d. h., bei gleichbleibender Kühlleistung muß der Wärmeübertragungskoeffizient
verbessert werden.
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Es wurden auch bereits zahlreiche Versuche unternommen, eine wirksame
Kühlung durch Druckluft hervorzubringen, doch sind bisher noch keine völlig zufriedenstellenden
und wirksamen Einrichtungen für diesen Zweck geschaffen worden.
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In den meisten Fällen wird ein parallel zur Streifenoberfläche verlaufender,
von Stirnwänden geleiteter Gasstrom angewandt, der sowohl mit dem Behandlungsgut
als auch mit wassergekühlten Oberflächen in Berührung steht. Es hat sich jedoch
als unmöglich erwiesen, eine ausreichend hohe Gasgeschwindigkeit zu erreichen, um
die gewünschten oder erforderlichen Wärmeübertragungskoeffizienten hervorbringen
zu können.
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Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung die Schaffung -einer Vorrichtung
zur Druckluftkühlung von Stahlbändern, die einen geringen Raumbedarf aufweist, die
einfach beschickt werden kann und in der ein schrittweises, hochwirksames Abkühlen
des Metall- bzw. Stahlbandes erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in jeder Stirnwand
öffnungen für den Austritt der Druckluft vorgesehen sind, daß neben mindestens einem
der Längsenden des Werkstückdurchgangs ein Sammelkanal angeordnet ist und daß Kühlschlangen
zum Abkühlen der Luft sowie ein Gebläse vorgesehen sind.
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Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gegeben, daß sie aus mehreren identischen, stirnseitig aneinanderstoßenden
Kühlkammern gebildet ist und daß eine Einrichtung zur Bewegung des Metall- bzw.
Stahlbands in Längsrichtung durch die Werkstückdurchgänge der hintereinander angeordneten
Kammern vorgesehen ist und einen einerseits gegenüber der
äußeren
Atmosphäre und andererseits gegenüber dem Gasfluß durch die jeweils benachbarten
Kühlkammern abgeschlossenen Gasfiuß durch jede Kühlkammer aufweist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen F i g. 1 a und 1 b eine vollständige
Seitenansicht eines waagerechten Einfachdurehlauf-Streifenglühofens, der aufeinanderfolgende
Zonen bzw. Abschnitte für das Erhitzen, Glühen und verzögerte Abkühlen und für die
endgültige, erfindungsgemäße Druckluftkühlung aufweist, F i g. 2 eine Längsansicht
eines Abschnitts der Druckluft-Kühlzone eines waagerechten Glühofens, in vergrößertem
Maßstab, F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 eine
Ansicht eines vertikalen Mehrfachdurchlauf-Glühofens mit dem Gegenstand der Erfindung,
F i. g. 5 eine Ansicht der gesamten Druckluft-Kühlzone eines vertikalen Glühofens
gemäß F i g. 4 mit sechs vertikalen Bahnen, F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie
6-6 in F i g. 5, F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 5, F i g.
8 einen schematischen vertikalen Schnitt durch die Druckluft-Kühlzone des waagerechten
Glühofens gemäß F i g. 2 und 3, der die wahrscheinlich im Bereich der Gasstrahlen
auftretende Luftströmung erkennen läßt, F i g. 9 eine Ansicht, ähnlich F i g. 8,
einer geringfügig abgewandelten Ausführungsform, wobei an Stelle der Öffnungen in
den Stirnwänden Rohrstutzen Verwendung finden, F i g. 10 eine perspektivische Teilansicht
eines Abschnitts einer Stirnwand, woraus die in Form von unterbrochenen Querschlitzen
angeordneten öffnungen ersichtlich sind, F i g. 11 eine perspektivische Teilansicht
eines Abschnitts einer Stirnwand, woraus die in einem erhabenen Abschnitt bzw. einer
Hohlrippe liegenden unterbrochenen Schlitze ersichtlich sind, und F i g. 12 eine
perspektivische Teilansicht eines Rohrstutzens gemäß F i g. 9.
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Bei einem Waagerecht-Gliihofen gemäß den F i g. 1 a, 1 b, 2 und 3
sind am Zufuhrende eine Abspulrolle 15, Spannrollen 16, eine Abtrenneinrichtung
17, ein Schweißgerät 18 und eine Umkehr-Spanneinrichtung 19 vorgesehen.
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Der waagerechte Glühofen weist eine Erhitzungszone 20 auf, auf die
unmittelbar eine mit dieser in Verbindung stehende Durchglühzone 24 folgt. Unmittelbar
an das Austrittsende der Durchglühzone 24 schließt sich Zone 26 für das verzögerte
Abkühlen an, mit der sie in Verbindung steht.
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Unmittelbar hinter dem Austrittsende der Zone 26 für verzögertes Abkühlen
befindet sich eine Druckluft-Kühlzone 28, die aus einer Anzahl von gleichen Kühlkammern
29 besteht. Die Zahl dieser Kühlkammern ist an sich beliebig, für die vorher beispielhaft
angegebene Ausstoßkapazität wurden bei Verwendung von sieben derartigen Kühlkammern
in der Druckluft-Kühlzone sehr zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.
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Am Austrittsende der Druckluft -Ii',-ühlzone 28 ist eine mit Austritts-Dichtwalzen
31 versehene Austrittskammer 30 vorgesehen. Beim Austreten des Streifens aus der
Druckluft-Kühlzone gelangt er durch ein Umkehr-Spanngerüst 32, durch die Spannwalzen
33 und die Abtrenneinrichtung 34 zur Aufspulrolle 35.
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In den F i g. 2 und 3 ist eine der Kühlkammern 29 der Druckluft-Kühlzone
28 dargestellt. Jede Kühlkammer 29 weist ein Stahlgehäuse 36 auf, durch welches
das Stahlband 23 ununterbrochen in Längsrichtung hindurchgeführt wird, wobei es
in Abständen von angetriebenen Walzen 37 gestützt wird, welche auf Abstände verteilt
im Gehäuse 36 angeordnet sind und auf herkömmliche Weise, beispielsweise von einer
nicht dargestellten, in an den Wellen 39 der Walzen 37 vorgesehene Kettenräder 38
eingreifenden Kette angetrieben werden. Die Wellen 39 sind in an den gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses 36 vorgesehenen Lagern 40 drehbar gelagert.
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Oberhalb der Durchlaufbahn des Stahlbandes ist eine Füllkammer 41
vorgesehen, welche durch die obere Platte 42 des Gehäuses 36, vertikale Platten
43, eine waagerechte Stirnwand 44 und Endflansche 45 gebildet wird. Unter dem Stahlband
ist eine ähnliche Füllkammer 46 angeordnet, die ihrerseits durch die Gehäuse-Bodenplatte
47, vertikale Platten 48, eine waagerechte Stirnwand 49 und Endflansche 45 gebildet
wird.
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Gemäß den F i g. 2 und 3 weisen die Stirnwände 44 und 49 runde Öffnungen
50 auf, deren. Durchmesser vorzugsweise nicht weniger als etwa ein Achtel des Abstands
zwischen der Stirnwand 44 bzw. 49 und der Ebene des Stahlbands 23 beträgt. Die Fläche
der Öffnungen 50 sollte vorzugsweise etwa 2 bis 4 % der gesamten Stirnvandfläche
betragen. Vorteilhafterweise sind diese Öffnungen in Abständen im rechten Winkel
zur Bewegungsrichtung des Stahlbands angeordnet.
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Die Breite der Füllkammern 41 und 46 ist etwas größer als die maximale
Breite des Stahlbands plus seiner etwaiger möglicher Lagenabweichungen, die dieses
bei seiner Bewegung durch die Druckluft-Kühlzone 28 erfahren kann. Die Öffnungen
50 werden daher vorteilhafterweise so angeordnet, daß die aus ihnen austretenden
Strahlen auf die volle Breite des sich durch diese Zone bewegenden Stahlbands einwirken
können.
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Die aus den Öffnungen 50 in den Stirnwänden 44 und 49 austretenden
Luftstrahlen treffen auf die obere bzw. untere Fläche des Stahlbands auf. Nach dem
Verlust der Strahlenform strömt das Gas in Querrichtung zwischen den Strahlreihen
in sich in Gehäuselängsrichtung bis zu den Endflanschen 45 erstreckende Sammelkanäle
51, von wo aus das Gas aufwärts durch in der, oberen Platte 42 der Füllkammer 41
vorgesehene Öffnungen 52 in die Kammer 53 und weiter durch eine Reihe gerippter
Kühlschlangen 54 in eine weitere Kammer 55 strömt.
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In dieser Kammer befindet sich ein Gebläsegehäuse 56 mit einem Einlaß
57 und einem Auslaß 58, in dessen Innerem ein Gebläse 59 angeordnet ist, das durch
eine beliebige herkömmliche Antriebseinrichtung angetrieben werden kann. Der Auslaß
58 des Gebläses 59 steht mit einem zur unteren Füllkammer 46 führenden Schacht 60
und einem zur oberen Füllkammer 41 führenden Schacht in Verbindung. Dadurch wird
ein geschlossener Gaskreislauf geschaffen, durch den das Gas im Gehäuse 56 unter
der Wirkung des Gebläses 59 wieder zurück bewegt werden kann.
Gemäß
F i g. 2 kann das Gebläse durch einen gasdicht gekapselten Motor 62 angetrieben
werden. Der Motor 62, eine Anbauplatte 63 und das Gebläse 59 können nötigenfalls
zwecks Wartung ausgebaut werden. Ersichtlicherweise muß die ganze Kühlkammer gasdicht
sein, um einen Betrieb mit geregelter Atmosphäre zu gestatten.
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Zu diesem Zweck sind die aneinander angrenzenden Kühlkammern 29 mit
Hilfe der Flansche 45 untereinander verbunden, was entweder durch Verschrauben unter
Verwendung von Dichtungen oder durch Schweißen erfolgen kann. Die Öffnungen 65 in
den Flanschen 45 für den Durchlauf des Stahlbands 23 sind nur so groß bemessen,
daß Durchlaufabweichungen des Bands möglich sind und daß Führungseinrichtungen durch
die Walzen 37 hindurchbewegt werden können, wenn die Vorrichtung in Betrieb gesetzt
wird.
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Die Seitenkanten der Öffnungen 65 können wie bei 66, die Oberkante
wie bei 67 und die Unterkante wie bei 68 in F i g. 3 dargestellt ausgebildet sein.
Dadurch sind die verschiedenen Kühlkammern 29 der Kühlzone im wesentlichen voneinander
getrennt und da die Druckunterschiede zwischen Eintritts- und Austrittsende einer
Kühlkammer im Betrieb sehr gering sind, ist auch die Gesamtmenge der Längsverdrängung
des Gases zwischen den einzelnen Kühlkammern sehr gering.
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Wenn die Druckluft-Kühlvorrichtung in Betrieb ist, hat das aus den
Kühlschlangen 54 austretende Gas die niedrigste Temperatur des ganzen Kreislaufs.
Ein der Ausgangsleistung des Motors entsprechender geringer Temperaturanstieg tritt
im Gebläse auf, und das Gas tritt anschließend in die obere und die untere Füllkammer
41 bzw. 46 ein.
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Die durch die Öffnungen 50 in den Stirnwänden 44 und 49 der oberen
bzw. unteren Füllkammer gedrückten Gasstrahlen treffen auf die Ober- und Unterseite
des sich bewegenden Stahlbands 23 auf und entziehen diesem dabei Wärme. Darüber
hinaus kühlt das Gas auch die Stirnwände 44 und 49 sowie andere Flächen, auf welche
Wärme durch unmittelbare Strahlung von dem sich bewegenden Stahlband 23 übertragen
wurde. An der Eintrittsseite der Kühlschlangen 54 hat das Gas die höchste Temperatur
des ganzen Kreislaufs. Durch Berührung mit den Kühlschlangen wird ihm nunmehr Wärme
entzogen.
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Im vorher erwähnten Beispiel wird das Stahlband von 482° C auf 121°
C abgekühlt. Wenn dies in den sieben Kühlkammern 29 der Druckluft-Kühlzone vorgenommen
wird, ergibt eine erste Schätzung der durchschnittlichen Bandtemperaturen in den
aufeinanderfolgenden Abschnitten folgende ungefähre Werte: 440, 360, 290, 237, 193,
159, 1321 C.
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Wenn die durchschnittliche Wassertemperatur in den Kühlschlangen 54
38° C beträgt, beläuft sich der gesamte durchschnittliche Temperaturunterschied
zwischen Stahlband und Wasser in den einzelnen Abschnitten auf Stahlbandtemperatur
--38° C. Die Gastemperatur liegt daher ersichtlicherweise an irgendeinem Punkt zwischen
Stahlband- und Wassertemperatur.
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In der Praxis wird die zur Verfügung stehende Kühlschlangengäche so
groß gewählt, daß ein Temperaturunterschied zwischen dem Stahlband und dem gekühlten
Gas von mindestens zwei Drittel des Gesamt-Temperaturunterschieds zwischen dem Stahlband
und dem Wasser hervorgebracht wird. Je größer dieses Verhältnis ist, um so mehr
Wärme kann dem Stahlband entzogen werden.
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Dafür sind zwei Gründe vorhanden: Erstens ist der Temperaturunterschied
zwischen Stahlband und Gas größer, und zweitens ist das Gas dabei dichter, wodurch
der Wärmeübergangskoeffizient vom Stahlband zum Gas erhöht wird. Versuche im Laboratorium
haben ergeben, daß übergangskoeffizienten von mindestens 59 Kcal/m2 - h - ° C leicht
durch ein Gas mit den gleichen thermischen Eigenschaften wie Luft und einer Temperatur
von 21° C erreicht werden kann.
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Bei einer gegebenen Geschwindigkeit ändert sich der Wärmeübergangskoeffizient
mit der 0,78fachen Potenz der Dichte. Hierdurch ist es möglich, die Koeffizienten
in den verschiedenen Kühlkammern 29
der Kühlvorrichtung bei vorgegebenen Gastemperaturen
und -dichten zu berechnen, wenn eine Geschwindigkeit des Gases angenommen wird,
die einen Koeffizienten h von 59 Kcal/m2 - h - ° C bei 21° C hervorbringt.
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In der ersten Kühlkammer 29 beträgt diese Temperatur etwa
Bei dieser Temperatur beträgt die Dichte
der Normaldichte, so daß sich für den Koeffizienten h 59 - 0,660,78 oder etwa 42,4
ergibt.
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In der siebenten Kühlkammer 29 beträgt die Gastemperatur
Der entsprechende Wert für die Dichte beträgt 86 % der Normaldichte und h ist 59
- 0,860#78 oder etwa 52,4. Der Durchschnitt für alle sieben Kühlkammern 29 beträgt
mindestens 47 Kcal/m2 - h - ° C am Stahlband.
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Wenn ein Gesamt Wärmeübergangskoeffizient
zusammen mit dem Gesamt-Temperaturunterschied zwischen Stahlband und Wasser eingesetzt
wird, entfällt die Notwendigkeit der Berechnung der Gastemperaturen. Die Größe dieses
Koeffizienten kommt dem genannten Wert von 29,5 ziemlich nahe.
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Es wurde bisher festgestellt, daß eine ungefähr diesen Wert U = 29,3
ergebende Geschwindigkeit der Gase, wobei Gase etwa als gleichwertig mit Luft angesehen
werden können, ein wirtschaftliches Arbeiten von Kühlvorrichtungen gewährleistet.
Es sind jedoch auch beträchtlich höhere Werte brauchbar. Weiterhin ergeben Wasserstoff
enthaltende Glühofenatmosphärengemische auf Grund der erhöhten thermischen Leitfähigkeit
höhere Werte. Es wird geschätzt, daß ein häufig verwendetes Gemisch aus gelöstem
Ammoniak, 75% Wasserstoff und 25% Stickstoff den Wert von U bei vorgegebener Geschwindigkeit
gegenüber Luft um den Faktor 1,75 erhöht.
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In F i g. 8 ist die Gasströmung schematisch dargestellt, wie sie wahrscheinlich
im Bereich der Strahlen bzw. Öffnungen 50 gemäß den F i g. 2 und 3 auftritt. Die
Öffnungen 50 können in einem Rechteckschema angeordnet sein, wobei ihre Mittellinien
mit 70 bezeichnet sind, während ihr Anbringungsort aus F i g. 3 ersichtlich ist.
Gewünschtenfalls kann der Abstand der Mittellinien und der Abstand der Stirnwände
vom Stahlband gleich sein, obwohl dies nicht erforderlich ist.
Die
Gasstrahlen treten aus den Öffnungen 50 aus und treffen, sofern das richtige Verhältnis
von Durchmesser zu Abstand gewährleistet ist, in einwandfreier Strahlform und mit
hoher Geschwindigkeit bei 71 auf das Stahlband 23 auf. Der Wärmeübergang vom Stahlband
auf das Gas erfolgt wahrscheinlich mit sehr hoher Geschwindigkeit im unmittelbaren
Auftreftbereich.
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Nach dem Auftreffen auf das Stahlband strömt das Gas dann beispielsweise
bei 72 in einem dünnen, flachen Strom und mit beträchtlicher Turbulenz in Radialrichtung
aus diesem Bereich heraus und trifft beispielsweise bei 73 auf einen von der benachbarten
Öffnung stammenden, gleichartigen flachen Strom auf. Während der Radialströmung
findet immer noch ein wirksamer Wärmeübergang statt, da die Gasgeschwindigkeit noch
hoch ist und die Gase in innigem Kontakt mit dem Streifen stehen.
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Nachdem sich die Radialströmung der benachbarten Öffnungen getroffen
haben, erfolgt ein gemeinsamer Gasstrom vom Stahlband fort in die mit 74 bezeichneten
Bereiche. Dabei ist es dann wünschenswert, da.ß das wirkungslose Strahlen darstellende
Gas die Zone, in welcher die Strahlen auf das Stahlband einwirken, unter möglichst
geringer Störung der auftreffenden Strahlen verläßt. Der kürzeste Austrittsweg erfolgt
zwischen den Strahlreihen hindurch in Richtung der Bandkanten. Aus diesem Grind
sind gemäß F i g. 3 neben den Bandkanten Sammelkanäle 51 vorgesehen: Die Öffnungen
50 brauchen nicht unbedingt in einem Rechteckschema angeordnet zu sein, vielmehr
können die in benachbarten Querreihen an den Mittellinien 70 befindlichen Öffnungen
auch versetzt angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, da.ß die Bandoberfläche vollständiger
von den Strahlen überdeckt wird. Es ist jedoch wichtig, daß einwandfrei festgelegte
und ungehinderte Austrittswege vorhanden sind, beispielsweise die durch die Räume
74 dargestellten Wege, welche zu den Sammelkanälen 51 führen. An Stelle von Öffnungen,
deren Austrittskoeffizient etwa 0,60 beträgt, können Rohrdüsen mit einem Koeffizienten
von etwa 0,90 verwendet werden. Dadurch kann bei gleicher Leistung eine höhere Geschwindigkeit
erzielt werden.
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In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, große Austrittszwischenräume
vorzusehen und dabei einen kurzen Abstand zwischen Öffnungen, Düsen bzw. Schlitzen
und dem Stahlband aufrechtzuerhalten. Dies trifft hauptsächlich auf ein. breites.
Band zu, wobei die von den gebrauchten Strahlen stammende Gasmenge sehr groß sein
kann, ehe die Bandkante erreicht wird. In diesem Fall können eine Anzahl der in
F i g. 9 schematisch dargestellten Rohrstutzen 75 mit ihrem einen, offenen Ende
an den Stirnwänden 44 und 49 befestigt sein, während sie am anderen Ende Öffnungen
76 aufweisen. Dadurch werden die Zwischenräume 74 vergrößert und für den Austritt
der verbrauchten Gase steht ein. größerer Bereich zur Verfügung.
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In F i g. 10 ist eine geringfügig abgewandelte Anordnung dargestellt,
bei der an Stelle der Öffnungen 50 in einer oder in beiden Stirnwänden 44 und 49
ein unmittelbar in der Wand ausgebildeter unterbrochener Querschlitz 77 vorgesehen
ist.
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Als weitere Abwandlung können gemäß F i g. 11 die unterbrochenen Querschlitze
77 durch in der Stirnwand ausgebildete erhabene Abschnitte bzw. hohle Querrippen
78 vorwärts in Richtung auf das Stahlband 23 versetzt sein.
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Es ist zu beachten, daß der einzige Grund für die Unterbrechung der
Schlitze 77 und 77 der F i g. 10 und 11 darin liegt, daß dies einen verhältnismäßig
einfachen und unschädlichen Weg darstellt, um zum Verbinden der Schlitzkanten miteinander
Brücken 77a vorzusehen, die ein Wölben der Schlitze aus ihrer Ausrichtung heraus
verhindern, was einen ungleichmäßigen oder schlecht ausgerichteten Gasstrahl hervorbringen
würde.
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Ersiehtlicherweise können die Schlitzkanten auch mit Hilfe von Brücken
untereinander verbunden sein, die an den gegenüberliegenden Enden der Schlitzkanten
befestigt und um ein entsprechendes Stück vom Schlitz entfernt innerhalb der Kammer
angeordnet sind, so daß sie den Strahl tatsächlich nicht unterbrechen.
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Obgleich vorstehend die wirksamste Anordnung beschrieben worden ist,
bei welcher die Öffnungen in im rechten Winkel zur Bandlängserstreckung liegenden
Reihen im gleichen Verhältnis angeordnet sind, sind ersichtlicherweise gewisse Abweichungen
von dieser geometrischen Anordnung möglich, ohne daß die Störung durch die Strömung
der Gase der unwirksamen Strahlen wesentlich erhöht wird.
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Die in den F i g. 4 bis 7 dargestellte Ausführungsform der Erfindung
betrifft einen vertikalen Mehrfachdurchlauf-Glühofen. Bei derartigen Glühöfen ist
zwischen den Streifendurchgängen nicht genug Platz für die Gebläse und Kühlschlangen
vorhanden, wie sie bei waagerechten Glühöfen gemäß den F i g. 2 und 3 Verwendung
finden. Es ist jedoch auch hier möglich, das gleiche in Kühlkammern sowie neben
den Bandkanten angeordnete und parallel zu diesen verlaufende Füllkammern verwendete
Prinzip anzuwenden, wenn außerhalb der Austrittsdurchgänge Gebläse und Kühlschlangen
angeordnet werden.
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Bei diesen vertikalen Glühöfen weist die Kühlkammeranordnung drei
einender ähnliche Kühlkammern 80, 80 a und 80 b auf, in. denen jeweils
zwei vertikale Streifendurchgänge angeordnet sind. Das Stahlband tritt beispielsweise
bei 81 am linken unteren Ende der Kühlkammer 80 in diese ein, umläuft eine untere
Walze 82, verläuft bei 83 aufwärts durch die Kühlkammer 80, umläuft eine obere Walze
84 und' bewegt sich schließlich bei 85 durch die Kühlkammer 80 abwärts.
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Nunmehr tritt der Streifen aus dem unteren Ende der Kühlkammer 80
aus, umläuft eine untere Walze 86, durchquert aufwärts bei 87 die Kühlkammer 80
a, umläuft eine obere Walze 88, durchläuft bei 89 abwärts die Kühlkammer 80a und
umläuft bei seinem Austreten aus dem unteren Ende dieser Kühlkammer eine untere
Walze 90, um sich anschließend bei 91 zunächst aufwärts durch die Kühlkammer 80
b und um die obere Walze 92 und dann bei 93 wieder abwärts durch die Kühlkammer
80 b zu bewegen und anschließend endgültig durch Dichtwalzen 94 aus den Kühlkammern
auszutreten.
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Die einzelnen Kammern 80, 80a und 80 b der Druckluft-Kühlzone besitzen
den gleichen allgemeinen Aufbau, indem sich jeweils eine Füllkammer 95 mit voller
Tiefe sowie zwei Füllkammern 96 mit halber Tiefe über die wirksame Höhe jedes Abschnitts
erstrecken, jedoch etwas kürzer sind als der lichte Abstand zwischen oberer und
unterer Walze.
Die Füllkammern 95 mit voller Tiefe sind jeweils
in der Mitte jeder Kühlkammer 80, 80a und 80 b angeordnet, während sich die Füllkammer
96 mit halber Tiefe an den gegenüberliegenden Seiten der Kühlkammern befinden. Bei
seiner Aufwärtsbewegung durch jede Kühlkammer verläuft der Streifen zwischen der
zentralen Füllkammer 95 mit voller Tiefe und einer der Füllkammern 96 mit halber
Tiefe, während er bei seiner Abwärtsbewegung zwischen der zentralen Füllkammer mit
voller Tiefe und der anderen Füllkammer 96 mit halber Tiefe verläuft.
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Die zentralen Füllkammern 95 mit voller Tiefe werden durch Stirnwände
97, Abschlußwände 98 sowie obere und untere Endwände 99 bzw. 100 gebildet. Die Füllkammern
96 mit halber Tiefe sind an einer Seite von der angrenzenden Seitenwand 101 der
entsprechenden Kühlkammer 80, 80 a bzw. 80 b der Kühlanordnung eingeschlossen,
während sie an der anderen Seite durch eine Stirnwand 102, an den gegenüberliegenden
Abschlußseiten durch Abschlußwände 103 und an den oberen und unteren Enden durch
obere bzw. untere Wände 104 bzw. 105 gebildet werden.
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Die dem Stahlband zugekehrten Stirnwände 97 und 102 der Füllkammern
95 bzw. 96 sind beispielsweise bei 106 mit Öffnungen versehen, und zwar auf gleiche
Weise wie die vorher in Einzelheiten dargestellten und beschriebenen Stirnwände
44 und 49 der Füllkammern des waagerechten Glühofens, so daß Kühlgasstrahlen auf
beide Flächen des sich bewegenden Stahlbands aufzutreffen vermögen.
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Neben den Bandkanten und parallel zu diesen sind vertikale Austrittsdurchgänge
107 angeordnet. Die Füllkammern 95 und 96 sowie die Austrittsdurchgänge 107 sind
vorzugsweise durch waagerechte Querplatten 108 in obere und untere Abschnitte unterteilt.
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In jeder Seite des Gehäuses 110 sind Gebläse 109 angeordnet, deren
Einlässe 111 mit den Austrittsdurchgängen 107 in Verbindung stehen und deren Auslässe
112 das Gas durch Schächte 113, Kühlschlangen 114 und von dort über Schächte 115,
Schächte mit voller Tiefe 116 und Schächte 117 mit halber Tiefe den Füllkammern
95 bzw. 96 zuführen.
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Auf diese Weise sind in jeder Kühlkammer der Druckluft-Kühlvorrichtung
zwei geschlossene Kreisläufe vorhanden, durch welche die Glühofenatmosphäre zirkulieren
kann. Obgleich gemäß F i g. 6 an jeder Seite jeder Kühlkammer gleiche Gebläse, Kühlschlangen
und Schächte dargestellt sind, brauchen diese Elemente selbstverständlich nur an
einer Seite jeder Kühlkammer vorgesehen zu sein, ohne daß dadurch der Rahmen der
Erfindung verlassen wird.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung können ähnliche Wärme-Übergangskoeffizienten
erzielt werden wie bei der vorher beschriebenen. Da in diesem Fall an Stelle eines
einzigen Stahlbanddur chgangs zwei derartige Durchgänge von einem gemeinsamen Gaskreislauf
bedient werden, kann es wirtschaftlicher sein, niedrigere Gastemperaturen anzuwenden,
so daß zwischen Stahlband und Gas ein Temperaturunterschied vorhanden ist, bis der
Streifen die Kühlkammer verläßt.
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Ein Wärmeübergangskoeffizient von 59 Kcal/m2 h - ° C vom Stahlband
zur Luft ist erreichbar, wenn die Lufttemperatur 21° C beträgt und die durchschnittliche,
im rechten Winkel zur Streifenebene auf die Fläche auftreffende Geschwindigkeit
der Luft 0,23 m/s beträgt, wobei die Strahlen durch in den Stirnwänden ausgestanzte
Öffnungen hervorgebracht werden, deren Durchmesser etwa einem Sechstel des Abstands
von Platte zum Stahlband entspricht und wobei eine Querschnittsfiäche der Öffnungen
von etwa 2% der Gesamtfläche vorhanden ist. Dies entspricht einer Strahlgeschwindigkeit
von 11,4 m/s am Öffnungsquerschnitt, 19 m/s im Strahlverjüngungsbereich und einem
Druckabfall von etwa 22,4 mm Ws über der Öffnung.
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In F i g. 4 ist ein vollständiger vertikaler Mehrfachdurchlauf-Glühofen
dargestellt, welcher mit der erfindungsgemäßen vertikalen Mehrfachdurchgangs-Druckluftkühlvorrichtung
gemäß den F i g. 5, 6 und 7 versehen ist, wie sie vorstehend in Einzelheiten beschrieben
wurde. Dieser vertikale Mehrfachdurchgang-Glühofen weist ein praktisch rechteckiges
Gehäuse 120 auf, das ungefähr die Höhe der Druckluft-Kühlkammern 80, 80
a und 80 b besitzen kann. Vertikale Trennwände 121 und 122,
die sich von der Oberseite des Gehäuses 120 bis zu Punkten nahe am Boden erstrecken,
unterteilen das Gehäuse in eine Erhitzungszone 123, eine Durchglühzone
124 und eine Zone 125 für das verzögerte Abkühlen.
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An der Eintrittsseite des vertikalen Glühofens können Aufspul-, Abtrenn-,
Schweiß- und Umkehr-Spanneinrichtungen der in F i g. 1 a dargestellten allgemeinen
Art vorgesehen sein.
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Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der aus den
verbrauchten Gasstrahlen gebildete Gasstrom sowohl bei der waagerechten als auch
bei der vertikalen Ausführungsform des Glühofens zwischen den anderen Strahlen hindurch
nicht mehr als über die halbe Breite des Stahlbands hinweg zu verlaufen braucht,
bis er in einen der an jeder Längskante angeordneten Sammelschächte gelangt.
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Ersichtlicherweise kann jedoch auch nur an einer Längskante ein Sammelschacht
vorgesehen werden. In diesem Fall muß jedoch der verbrauchte Gasstrom über eine
größere Strecke als die Stahlbandbreite zwischen den anderen Strahlen hindurchströmen.
Es wurde festgestellt, daß ein längerer Bewegungsweg des verbrauchten Gases zwischen
den anderen Strahlen hindurch jedoch unerwünscht ist.