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Anlage zum kontinuierlichen Glühen von Metallbändern Die Erfindung
betrifft eine Anlage zum kontinuierlichen Glühen von Metallbändern mit einem Vertikalglühofen
und einer dem Ofen vorgeschalteten Vorrichtung zum Trocknen des Bandes vor seinem
Einlauf in den Ofen.
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Es ist grundsätzlich bekannt, beim kontinuierlichen Glühen von Bändern
das Band vor seinem Einlauf in den Glühofen zu trocknen. Gleichwohl ist es bei Verwendung
von Vertikalglühöfen bislang nicht gelungen, zu verhindern, daß das Band Feuchtigkeit
in die Glühkammer einschleppt. Beispielsweise verliefen Versuche erfolglos, eine
Infrarot- und Induktionsbeheizung des sich senkrecht bewegenden Bandes unmittelbar
vor dem Eintritt in den Veriikalglühofen vorzunehmen, da die von dem senkrecht bewegten
Band abgetriebene Feuchtigkeit offenbar in dem begrenzten Raum oberhalb der Heizeinrichtung
zur Einlaßdichtung des Ofens aufsteigt und durch diese hindurch in die Glühkammer
getragen wird. Außerdem lassen sich herkömmliche Induktionsheizgeräte nicht in zufriedenstellender
Weise bei vertikal bewegtem Band anwenden, da das nicht abgestützte Band auf Grund
der vorhergegangenen Bearbeitung im allgemeinen wellig oder uneben ist, was es praktisch
unmöglich macht, einen gleichförmigen Spalt zwischen dem Band und dem Heizgerät
aufrechtzuerhalten, und häufig den Durchtritt des Bandes durch den Spalt des Heizgerätes
verhindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühanlage mit Vertikalglühofen
zu schaffen, bei der die geschilderten Mängel vermieden sind und die es erlaubt,
das Band, während es flach gehalten ist, so wirksam zu erhitzen, daß die Feuchtigkeit
abgetrieben und im Band eine ausreichende Wärme entwickelt wird, um das Band feuchtigkeitsfrei
in den Vertikalglühofen hineingelangen zu lassen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
gelöst durch eine unterhalb des Ofens angeordnete nicht magnetische Walze, an deren
Oberfläche das Band über mindestens einen 90°-Quadranten unterhalb der Walzenachse
anliegt und von der aus das Band in senkrechter Richtung zu einer im Boden des Ofens
vorgesehenen Einlaßdichtung geführt ist, sowie durch ein bogenförmiges Induktionsheizgerät,
das unterhalb der Walzenachse und derart in Abstand von der Walzenoberfläche angeordnet
ist, daß es zusammen mit der Walzenoberfläche einen Spalt zur Aufnahme des an der
Walze anliegenden Bandes bildet. Das Band wird über der nichtmagnetischen Walze
glattgezogen und mittels des zugeordneten bogenförmigen Induktionsheizgerätes auf
verhältnismäßig einfache Weise vollkommen getrocknet. Um zu vermeiden, daß sich
das Band auf seinem Weg von der Trocknungsstelle bis zum Ofeneinlaß so weit abkühlt,
daß es aus der Umgebung erneut Feuchtigkeit aufnimmt, werden dabei vorzugsweise
der Abstand zwischen dem Induktionsheizgerät und der Ofeneinlaßdichtung, die Vorschubgeschwindigkeit
des Bandes und die dem Induktionsheizgerät zugeführte elektrische Energie derart
aufeinander abgestimmt, daß das Band beim Eintritt in den Ofen eine Temperatur von
über 100° C hat.
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In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung reicht das bogenförmige
Heizgerät über im wesentlichen einen 90°-Quadranten der Walzenoberfläche, hat es
eine der Krümmung der Walzenoberfläche im wesentlichen komplementäre Krümmung und
besteht es aus einer Mehrzahl von Induktionsheizelementen. Vorzugsweise ist ferner
eine Einrichtung zurr radialen Einstellung des bogenförmigen Induktionsheizgeräts
gegenüber der Walze zwecks Anpassung des Spaltes zwischen Walzenoberfläche und Heizgerät
an Bänder verschiedener Dicke vorgesehen.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische
Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Glühanlage, F i g. 2 einen stark
vergrößerten Seitenaufriß einer
Ausführungsform der Erfindung bei
Anwendung der Glühanlage nach F i g. 1, F i g. 3 einen Vorderaufriß der Vorrichtung
nach F i g. 2, wobei verschiedene Teile weggelassen sind, F i g. 4 einen Seitenaufriß
eines Teils der Vorrichtung nach F i g. 2 ein stark vergrößertem Maßstab und F i
g. 5 einen Frontaufriß der Vorrichtung nach F i g. 4.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten Glühanlage zum Blankglühen von nichtrostendem
Stahlband wird das Band 12 in Pfeilrichtung von einer Abwickelspule 14 zu einer
Aufwickelspule 16 geführt. Hierbei gelangt das Band 12 von der Spule 14 durch Führungswalzen
18 und eine Schweißeinheit 20 hindurch, mittels derendie Enden aufeinanderfolgender
Spulen zu einem fortlaufenden Band zusammengeschweißt werden, über das Einlaßwalzenpaar
22, eine Einlaßführungswalze 24, eine Speichereinheit 26, beispielsweise der in
der USA.-Patentschrift 2 797 089 angegebenen Art, eine Auslaßwalze 28, eine Führungswalze
30, ein Antriebswalzenpaar 32, einen Vertikalglühofen 34, eine Ofenauslaßspannwalze
36, ein Walzenpaar 38, eine Führungswalze 40, eine Speichereinheit 42 ähnlich der
Einheit 26, eine Auslaßwalze 44, ein Spannwalzenpaar 46, eine Führungswalze 48 und
eine Schereinheit 50 zur Aufwickelspule 16.
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In den F i g. 2, 3, 4 und 5 sind der Aufbau des Antriebswalzenpaars
32, das bei der Glühanlage 10
unterhalb des Vertikalglühofens 34 so angeordnet
ist, daß es das Band 12 durch die (nicht veranschaulichte) Einlaßdichtung des -Ofens
hindurchführt, und die Teile dieses Walzenpaars im einzelnen gezeigt. Entsprechend
den F i g. `2 und 3 ist das Walzenpaar 32 in üblicher Weise aufgebaut. Es weist
eine obere Walze 52 und eine untere Walze 54 auf, deren waagerechte Trägerwellen
56 bzw. 58 geringfügig in der Weise versetzt sind, daß das Band 12 beim Verlassen
der unteren Walze 54 senkrecht zum Glühofen 34 bewegt wird. Die Enden der Wellen
56 und 58 werden von entsprechenden (nicht veranschaulichten) Lagern getragen, =die
in Endrahmenteilen 60 und 62 auf I-Trägern 64 bzw. 66 angebracht sind, die von Quer-I-Trägern
68 und 70 auf dem Fundament abgestützt werden. Erfindungsgemäß besteht
die untere Walze 54 aus nichtmägnetischem Material; der Grund hierfür wird weiter
unten noch näher erläutert.
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So besteht .die. Wälze 54- aus nichtrostendem Stahl öder weist entsprechend
F i g. 4 einen Kern 53 aus nichtmagnetischem, nichtrostendem Stahl und eine Oberflächenschicht
55 aus weicherem nichtmagnetischem Material, beispielsweise Holzplanken (Hartahorn)
auf, die zwischen ungefähr 12 und 100, vorzugsweise ungefähr, 50 mm dick
sind, so daß das Band 12 nicht aufgekratzt oder in anderer Weise beschädigt wird,
wenn. es um die Walze 54 herumläuft. An Stelle einer ußenschicht aus Holz kann auch
eine Schicht aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus -Chlorsulfonpolyäthylen
(Hypalon) oder einem anderep hoch temperaturbeständigen Kunstharz oder Gummi verwendet
werden. In einem solchen Falle braucht die Außenschicht 55 nur ungefähr 12,7 bis
25,4 mm dick zu sein.
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Um angesammelte Feuchtigkeit; die möglicherweise auf der Oberfläche
des Bandes 12 vorhanden ist, abzutreiben und in dem Band eine Temperatur zu erzeugen,
die ausreicht, daß das Band 12 über den Siedepunkt von Wasser erhitzt wird und diese
Wärme beibehält, wenn es sich von der Wälze 54 durch die (nicht veranschaulichte)
Dichtung hindurch und in den Vertikalglühofen in senkrechter Richtung hinein bewegt,
wird ein bogenförmiges Induktionsheizgerät 72 vorgesehen, das vorzugsweise so ausgebildet
und angeordnet ist, daß es eine der gekrümmten Oberflächen der Walze 54 komplementäre
bogenförmige Kontur hat und im Abstand von dieser Oberfläche liegt, so daß zwischen
dem Heizgerät und der Walzenoberfläche ein von der Dicke des hindurchgeleiteten
Bandes 12 abhängiger Spalt gebildet wird. Die Induktionseinheit 72 wird, wie im
einzelnen aus den F i g. 4 und 5 hervorgeht, von einer Mehrzahl stromführender,
hohler, wassergekühlter Kupferquerstäbe 74-76, 78-80 und 82-84 gebildet, die im
wesentlichen parallel zueinander derart angeordnet sind, daß eine bogenförmige Kontur
entsteht. Die leitenden Querstäbe sind in Abstand auf einer Mehrzahl in gegenseitigem
Abstand angeordneter, senkrecht verlaufender, paralleler Flanschteile 86 aus Isolierstoff
angebracht, beispielsweise mittels Bügeln 88, und die Flanschteile 86 sind auf einer
waagerechten Grundplatte 90 abgestützt sowie an senkrecht verlaufenden, in gegenseitigem
Abstand angeordrjeten Bügeln 92 befestigt, die auf der Grundplatte 90 angeordnet
sind. Die leitenden Querstäbe haben vorzugsweise solche Länge, daß sie über die
Stirnfläche der Walze 54 hinwegreichen, um ein zweckentsprechendes Erhitzen des
Bandes 12 zu gewährleisten, wenn dieses über die Walze läuft.
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Bei der veranschaulichten Anordnung ist eine hohle Schiene 94 mit
einer Zuleitungssammelschiene 96 verbunden, die in Abstand von und isoliert gegen
eine zweite Zuleitungssammelschiene 98 :angebracht ist. Die Schiene 94 ist mit einem
Abfluß 100 versehen, so daß ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durch die Schiene
hindurchfließen und sie wirksam kühlen kann, wenn die Induktoreinheit 72 unter Strom
gesetzt wird: Um die Sammelschienen 96 und 98 elektrisch zu isolieren, ist ein Block
102 aus geeignetem Isolierstoff zwischen den Sammelschienen vorgesehen. Ein
Ende des Stabes 74 ist mit einem Kühlmitteleinlaßanschluß 104 ausgestattet und ist
beispielsweise mittels einer Kupferplatte 106 und Schrauben 108 elektrisch mit der
Sammelschiene 98 verbunden, während das andere Ende des Leiterstabes 74 mittels
eines hohlen, leitenden Jochs 110 mit dem benachbarten Ende des Leiterstabes 76
verbunden ist. Das andere Ende des Stabes 76 ist mit einem Kühlmittelabfluß 112
versehen und mittels Kupferplatten 114 und 116 mit dem benachbarten Ende des Leitertabes
78 verbunden, der ebenfalls mit einem Kühlmitteleinlaßanschluß 118 ausgestattet
ist. In ähnlicher Weise ist das andere Ende-des Stabes 78 mittels eines hohlen Jochs
120 -mit dem benachbarten Ende des Leiterstabes 80 verbunden, dessen anderes Ende
seinerseits mit einem Kühlmittelabfluß 122 versehen und mit Hilfe von Kupferplatten
124 und 126 elektrisch mit dem benachbarten Ende des Leiterstabes
82 verbunden ist, der einen Kühlmitteleinlaßanschluß 127 aufweist. In ähnlicher
Weise ist der Stab 82 an seinem anderen Ende mittels des hohlen, leitenden Jochs
128
mit dem benachbarten Ende des Leiterstabes 84 verbunden, dessen anderes
Ende mit einem Kühlmittelabfluß 130 versehen und mittels Kupferplatten 132 und 134
mit der wassergekühlten Schiene 94 verbunden ist, die ihrerseits an die Sammelschiene-96
angeschlossen ist. Werden die Sammelschienen 96 und 98 an eineentsprechende (nicht
veranschaulichte)
Stromquelle angeschlossen und die verschiedenen
Kühlmitteleinlässe und -abflüsse so verbunden, daß Kühlmittel durch die zusammenmontierten
Schienen und Leiterstäbe fließen kann, kann die Induktionseinheit 72 in Betrieb
genommen werden, um das Band 12 auf induktivem Wege zu erhitzen.
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Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist das bogenförmige Induktionsheizgerät
72 vorzugsweise so angeordnet, daß es in radialer Richtung mit Bezug auf die Walze
54 bewegt werden kann, um den Raum oder Spalt zwischen der Walzenoberfläche und
den Induktorstäben entsprechend einer gegebenen Dicke des Streifens 12 auf einen
vorbestimmten Wert einzustellen. Zu diesem Zweck ist die Induktoreinheit 72 auf
einem geteilten Ständer 1.36 montiert, der aus einem oberen, bewegbaren Teil
138 und einem unteren, feststehenden Teil 140 besteht, die abgeschrägte,
aufeinanderpassende Flächen 142 bzw. 144 aufweisen, deren Abschrägung auf einer
Linie liegt, die im wesentlichen parallel zu einer Linie durch den Mittelpunkt der
Leiterstabanordnung ist, die radial mit Bezug auf die Walze 54 gezogen wird, so
daß bei einer Bewegung des oberen Teils 138 des Ständers 136 gegen den unteren Teil
140 die Induktoreinheit 72 radial mit Bezug auf die Walze 54 eingestellt wird. Die
beiden Teile des Ständers 136 werden beispielsweise mit Hilfe einer Mehrzahl von
Schrauben 146 zusammengehalten, die durch zweckentsprechende, miteinander ausgerichtete
Schraubenlöcher in den betreffenden Teilen hindurchgreifen. Um die beschriebene
Einstellung des oberen Teils 138 gegen den unteren Teil 140 zu ermöglichen, sind
die Schraubenlöcher im oberen Teil 138 in senkrechter Richtung langlochförmig ausgebildet,
wie dies bei 148 angedeutet ist; und haben in senkrechter Richtung eine Länge, die
etwa gleich dem dreifachen Durchmesser der Schraube ist, so daß eine Bewegung innerhalb
des Bereichs der Höhe der Schraubenlöcher 148 vorgenommen werden kann. Die Induktoreinheit
72 wird in jeder der einjustierten Stellungen festgehalten, indem in einfacher Weise
die Schrauben 146 angezogen werden, wobei in jeder dieser einjustierten Stellungen
die Spalte zwischen dem Endleiterstab 74 und der Oberfläche der Walze 54 sowie zwischen.
dem Endstab 84 und der Oberfläche der Walze 54 im wesentlichen gleich und an ein
Band bestimmter Dicke angepaßt sind.
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Wie in den F i g. 2 und 4 gezeigt ist, sind die Induktionsstäbe 74
bis 84 der Induktoreinheit 72 in gegenseitigem Abstand derart angeordnet, daß ein
bogenförmiger Bereich bedeckt wird, der im wesentlichen einem 90°-Quadranten der
Oberfläche der Walze 54 entspricht, wobei die Einheit 72 unterhalb der waagerechten
Achse der Welle 58 liegt. Bei einer derartigen Anordnung wird die Wärme dem Band
12 von der Einheit 72 zugeführt, während das Band über seine volle Breite dicht
gegen die Walzenoberfläche gehalten ist, so daß das Band beim Vorbeilauf an der
Induktoreinheit 72 bezüglich jeder horizontalen Linie flach liegt. Es versteht sich,
daß dort, wo das Band 12 wie veranschaulicht im Eingriff mit der Walze 54
steht, die Induktoreinheit 72 an jeder Stelle unterhalb der Achse der Walze 54 statt
in dem speziell gezeigten Quadranten angeordnet sein kann und hierbei in jedem Falle
so liegt, daß die Erhitzung des Bandes 12 erfolgt, während das Band über der Walze
54 flach gehalten wird und bevor es von der Walze 54 in senkrechter Richtung in
den Vertikalglühofen 34 läuft. Der Spalt zwischen den beiden Endinduktorstäben 74
und 84 und der Oberfläche der Walze 54 liegt in Abhängigkeit von der Dicke des Bandes
12 und der Temperatur, die in dem Band 12 aufrechterhalten werden soll, wenn das
Band in den Glühofen 34 einläuft, im allgemeinen zwischen ungefähr 4,76 und 7,94
mm.
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In der Praxis wird die Glühanlage 10 im allgemeinen zum Blankglühen
eines Bandes 12 aus nichtrostendem Stahl mit einer Breite bis zu ungefähr 900 mm
und einer Dicke bis zu ungefähr 2 mm bei Geschwindigkeiten bis zu ungefähr 90 m/Min.
eingesetzt. Die Betriebsweise der verschiedenen, in F .i g. 1 schematisch gezeigten
Einheiten wird mit Ausnahme der Induktoreinheit 72 nicht beschrieben, da es sich
hierbei um bekannte Maßnahmen handelt. Ist die Induktoreinheit 72 benachbart der
nichtmagnetischen Walze 54 angeordnet und wird sie, wie oben beschrieben, mit Strom
versorgt und gekühlt, wird das Band 12 induktiv erhitzt, während es flach gehalten
wird, so daß sämtliche Feuchtigkeit abgetrieben wird. Außerdem wird die Erhitzung
des Bandes 12 so gesteuert, daß in dem Band eine Temperatur entwickelt wird, die
ausreicht, daß das Band 12, wenn es in senkrechter Richtung von der Walze 54 zu
der (nicht veranschaulichten) Einlaßdichtung des Vertikalglühofens 34 und durch
diese hindurchläuft, eine Temperatur beibehält, die oberhalb des Siedepunkts von
Wasser (100° C) liegt, so daß das Band keine Feuchtigkeit in den Ofen 34 hineinträgt.
Die Transportstrecke des sich senkrecht bewegenden Bandes 12 von der Walze 54 zu
der (nicht veranschaulichten) Einlaßdichtung des Ofens 34 liegt im allgemeinen zwischen
ungefähr 2,4 und 3 m, und da das Band mit Geschwindigkeiten bis zu ungefähr 90 m/Min.
läuft, versteht es sich, daß während dieses vertikalen Laufes des Bandes nur wenig
Wärme verlorengeht. Bei einem Spalt von 7,94 mm und einem Arbeiten der Induktoreinheit
72 bei nur 35 % ihrer Nennleistung von 1.00 kW (10 000 Hz) und bei einer Bandgeschwindigkeit
von nur 21,3 m/Min. bewirkte die Induktoreinheit 72 eine Erhitzung des Bandes auf
121° C beim Durchlauf durch den Spalt. Das Band blieb während seines Laufs in senkrechter
Richtung genügend warm, so daß es beim Eintritt in die Dichtung des Glühofens 34
eine gemessene Temperatur von 107° C hatte. Hierdurch wurde jede Ansammlung von
Feuchtigkeit auf dem Band, beispielsweise infolge Kondensation von Feuchtigkeit
aus der Atmosphäre, vermieden, mit der unmittelbaren Folge, daß während des Glühens
des Bandes im Ofen 34 eine außerordentlich blanke Fertigoberfläche erhalten
wird.
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Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform eine nichtmagnetische
Walze als die untere Walze 54 des Walzenpaares 32 benutzt wird, versteht es sich,
daß die gleichen Ergebnisse erhalten werden, wenn das Walzenpaar 32 in F i g. 1
nach links zurückversetzt und eine Leerwalze aus nichtmagnetischem Material unter
dem Glühofen 34 angeordnet wird, die wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform
mit dem Induktionsheizgerät 72 zusammenwirkt. Wird eine Leerwalze eingesetzt, kann,
da kein Schlupf auftritt, eine solche Walze vollständig aus nichtmagnetischem Stahl
bestehen und hat einen geringfügig größeren Durchmesser als die untere Walze des
Walzenpaares, so daß eine bessere Wärmeabfuhr in der Leerwalze erzielt wird.
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Durch Anordnung des Induktionsheizgeräts 72 mit Bezug auf die Walzenoberfläche
in der oben beschTiebenen
Weise wird eine wirksame Erhitzung des
Bandes erhalten, auch wenn das Heizgerät nur an einer Seite des Bandes vorgesehen
ist. Ferner macht es die Erfindung dort, wo normalerweise breite Spalte zu verwenden
wären, wenn das Band durch die üblicherweise verwendeten Induktionsheizgeräte hindurchgeführt
werden sollte, und zwar wegen der normalen Welligkeit und/oder Unebenheit des kaltgewalzten
Bandes, und wo auf diese Weise eine wirksame Wärmezufuhr praktisch nicht erreicht
werden könnte, möglich, das Band von einer Seite aus zu erhitzen, während das Band
flach gehalten wird, und hierbei einen kleinen Spalt vorzusehen, mit dem Erfolg,
daß eine wirksame Erhitzung in einfacher Weise erzielt wird, während sich das Band
bewegt.