DE2928460A1

DE2928460A1 - Verfahren zur waermebehandlung von aluminiumband

Info

Publication number: DE2928460A1
Application number: DE19792928460
Authority: DE
Inventors: Kenji Kawate; Michitoshi Okumura; Hiromu Yoshimoto
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1978-07-15
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1980-01-31
Also published as: AU4875079A; AU524029B2; DE2928460C2; GB2026043A; GB2026043B; FR2436190A1; FR2436190B1; JPS5514838A; ES482492A1; US4288261A; CA1122106A; JPS613867B2

Description

.: Q 135 M (Hi/schmn/lu/ba). 13.JuIi 1979

Verfahren zur !'wärmebehandlung von Aluminiumband

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmbehandlung von Aluminiumband, bei dem dieses während des Durchgangs durch eine Erwärmung»zone erwärmt und dann während des Durchgangs durch eine Kühlzone abgekühlt wird, wodurch es eine Wärmebehandlung , z.B. eine Glühbehandlung., erfährt.

Wenn bislang ein Aluminiumband (mit der hier verwendeten Bezeichnung "Aluminiumband" ist eine dünne, langgestreckte bandartige Aluminiumplatte gemeint, die kontinuierlich auf einem Walzwerk gewalzt ist. Die Dicke der Aluminiumplatte ist normalerweise kleiner als 3,5 nun, ihre Breite ist verschieden) der zuvor genannten Wärmebehandlung unterzogen wird, wird es in schwebendem Zustand für die Wärmebehandlung durch eine Erwärmungnzone und eine Kühlzone geführt. In diesem Fall ist die einer Beulunq entcjeqt-nv.d.r!-.ende Spannung".in Richtung

909 885/0 78 7

ORIGINAL INSPECTED

der Breite des Alurainiumbandes gering, so daß deshalb beispielsweise bei der Erzeugung einer hohen Wärmespannung über die Breite des Bandes bei dessen Durchgang durch einen Grenzbereich zwischen der Erwärmungszone und der Kühlzone die Antibeulspannung überwunden wird, was manchmal zum Entstehen von Falten in dem Aluminiumband führt, die parallel zu dessen Bewegungsrichtung 30 verlaufen, oder mit anderen Worten ausgedrückt, zu Längsfalten 41, wie sie in Fig. 12 dargestellt sind, und die dazu führen, daß das Aluminiumband fehlerhaft ist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Wärmebehandlungsverfahrens, mit dem ein Aluminiumband wärmebehandelt werden kann, während dieses schwebend durch eine Erwärmungszone und eine Kühlzone geführt wird, wobei es wärmebehandelt wird, ohne daß Abschürfungen der Oberfläche auftreten, und so Erzeugnisse guter Qualität entstehen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Wärmebehandlungsverfahrens, mit dem selbst ein Aluminiumband wärmebehandelt werden kann, das infolge seiner geringen Materialstärke Gefahr läuft, eine Längsfalte zu bilden, ohne daß dabei eine wesentliche Längsfaltenbildung auftritt , so daß Erzeugnisse guter Qualität geschaffen werden.

Erfindungsgemäß v/erden diese Ziele dadurch erreicht, daß ein Aluminiumband durch eine Stelle in unmittelbarer Nähe eines Einlasses in der Kühlzone geführt wird, in der es in Form einer Welle gekrümmt bzw. gebogen wird. In diesem Fall ist der Krümmungsradius des gekrümmten Bereiches kleiner als der sich durch die Beziehung

_R =

y³

909885/078 7

ergebende Wert (wobei χ die Summe der Länge der Erwärmungszone und der Länge der Kühlzone und y die Breite des Aluminiumbandes sind). Dadurch wird die Antibeulspannung des Aluminiumbandes größer als die darin erzeugte Wärmespannung. Dadurch bildet sich selbst bei einer Wärmebehandlung des Aluminiumbandes keine Längsfalte, die seinen Warenwert v/es entlich vermindern würde.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sieh aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen. Es zeigen:

Fig* 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Wärmebehandlungsvorrichtung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Temperaturänderungen des Aluminiumbandes längs der Bewegungsbahn,

Fig. 3 eine graphische Darstellung eines Zustandes, bei dem eine Wärmespannung in dem Aluminiumband erzeugt wird (in den Fig. 1 bis 3 sind entsprechende Bereiche

alle in der gleichen Position dargestellt) ,aufgetragen über der Bewegungsstrecke,

Fig. 4 ein vergrößerter Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 bis 7

sind vergrößerte Darstellungen wesentlicher Bereiche der Fig. 1 bis 3,

Fig. 8 einen Schnitt zur unterstützung der Erläuterung der Abmessungen eines Abschnitts der Wellenbewegung,

Fig. 9 eine schematische schaubildliche Darstellung eines Zustands, in dem das Aluminiumband abgeviickelt und wieder aufgewickelt wird,

909885/0787

2^28460

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Krümmungsradius und der Antibeulspannung des Aluminiumbandes,

Fig. 11 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform und

Fig. 12 eine schaubildliche Darstellung eines Zustandes nach dem Stand der Technik, bei dem Falten entstehen.

In der Fig. 1 ist eine Wärmebehandlungsvorrichtung 1 dargestellt, die eine Erwärmungsvorrichtung 2 und eine Kühlvorrichtung 14 umfaßt. Zunächst soll die Erwärmungsvorrichtung 2 beschrieben werden. Die Erwärmungsvorrichtung 2 ist in Fig. 4 in einem Schnitt quer zur Bandbeweguncjsrichtung dargestellt.

Eine Ofenwand 3 ist in bekannter Weise zur Bildung einer Wärmeabschirmung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Erwärmungsvorrichtung ausgebildet. Die Ofenwand 3 ist bereichsweise mit einer Eingangsöffnung 4 und einer Weitergabe- bzw. Empfangsöffnung 5 versehen. Durch die Eingangsöffnung 4 und die Empfangsöffnung 5 wird ein Aluminiumband'in der dargestellten Weise geführt. In einem Raum innerhalb der Ofenwand 3 sind Luftkammern 7,7 ausgebildet. Diese Luftkammern 7, 7 sind einander mit Abstand gegenüberliegend in einei: derartigen Lage angeordnet, daß das Aluminiumband 6 zwischen ihnen hindurchgeführt werden kann. Auf den einander gegenüberliegenden Flächen der Luftkammern 7, 7 ist eine Vielzahl von Gasblasdüsen in bekannter Weise angeordnet. Außerdem sind an den Enden der einander gegenüberliegenden Flächen in den Luftkammern 7, 7 Abschnitte des Wellenbewegungsantriebs 7a,7a vorgesehen, die später noch im einzelnen beschrieben werden. An der Ofenwand 3 ist ein Umwälzgebläse 8 angeordnet. Mit dem Umwalzcjeblase 8 ist eine Leitung 9 mit einem Ende verbunden, während das andere Ende mit der Luftkanimer 7 bzw. den Luftkammern verbunden ist. Weiterhin ist

909885/0787

ORiGfIMAL INSPECTED

2328460

innerhalb der Ofenwand 3 ein Brenner 10 angeordnet. Vor der Eingangsöffnung 4 ist eine Führungswalze 11 zur Stabilisierung der Führung des Aluminiumbandes 6 zu der Eingangsöffnung 4 hin angeordnet.

Nunmehr soll die Kühlvorrichtung 14 beschrieben werden. Die Kühlvorrichtung 14 ist aus Luftkammern 15, 15 zusammengesetzt, die mit einem Abschnitt des We11enbewegungsantriebs 15a, einem Gebläse 16, eine.r Leitung 17 und dergl. entsprechend der zuvor erläuterten Erwärmungsvorrichtung 2 ausgestattet sind, mit der Ausnahme, daß die Ofenwand zur Wärmeabschirmung, der Brenner und dergl. der Erwärmungsvorrichtung 2 hier fehlen. Am Ende des Raums zwischen den Luftkamniem 15,15 ist eine Austragsöffnung 18 für das Band vorgesehen. Hinter der Austragsöffnung 18 ist eine Ausgängswalze 19 angeordnet, die das Aluminiumband 6 in einem stabilisierten Zustand liefert.

Einzelheiten der Wellenbewegungsabschnitte 7a, 15a in den Luftkartmern 7 bzw. 15 werden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 erläutert. Der Wellenbewegungsabschnitt 7a weist an der oberen Luftkammer 7 in Bahnbewegungsrichtung nacheinander ein Düsenplattenteil 21 und ein statisches Druckkissen 22 sowie an der unteren Luftkammer 7 in Bahnbewegungsrichtung nacheinander ein statisches Druckkissen 22 und ein Düsenplattenteil 21 auf. Das Düsenplattenteil 21 an der oberen Luftkammer 7 liegt dem Druckkissen 22 an der unteren Luftkammer 7 gegenüber und das Druckkissen 22 an der oberen Luftkammer 7 liegt dem Düsenplattenteil 21 an der unteren Luftkammer 7 gegenüber. Zwischen dem oberen Düsenplattenteil 21 und dem oberen Kissen 22 einerseits und dem unteren Kissen 22 und dem unteren Düsenplattenteil 21 andererseits verläuft die Bewegungsbahn des Bandes 6. Das Gas tritt jeweils gegen die Bandflachseiten aus. Die Breite dieser Düsenplattenteile 21 und der stationären Druckkissen 22, nämlich die Erstreckung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 5, ist gleich oder größer als

909885/0787

ORIGINAL INSPECTED

292846Q

die Breite W (siehe Fig. 9) des Aluminiumbandes 6. An dem Düsenplattenteil 21 ist eine Vielzahl von Düsen angeordnet, die Gase innerhalb der Kammer 7 gegen das Aluminiumband 6 ausströmen lassen. Ähnlich wie bei den bekannten stationären Druckkissen hat das stationäre Druckkissen 22 Öffnungen 23, 23 einer Länge, die gleich oder größer der Breite des Aluminiumbandes 6 ist, so daß die in der Luftkammer 7 befindlichen Gase von den Öffnungen 23, 23 zu dem Aluminiumstreifen 6 hin ausströmen.

Der Wellenbewegungsabschnitt 15a in der Luftkammer 15 v/eist ebenfalls Düsenplattenteile und stationäre Druckkissen wie der Wellenbewegungsabschnitt 7ä in der Luftkammer 7 auf, wie dies zuvor beschrieben wurde. Hinsichtlich der Funktion entspricht der Aufbau dieser Düsenplattenteile und stationären Druckkissen denen in der zuvor erläuterten Luftkammer 7, weshalb hier gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind wie bei der zuvor erläuterten Luftkammer 7, so daß eine doppelte Beschreibung entfallen kann.

Nachfolgend soll die Betriebsweise erläutert v/erden. Ein auf einem Abwickelhaspel aufgewickeltes Aluminiumband 6, wird, wie in Fig. 9 dargestellt, in Richtung des Pfeiles 30 in bekannter Weise abgewickelt. Das so abgewickelte Aluminiumband 6 gelangt durch verschiedene bekannte Vorrichtungen, woraufhin es dann durch die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 geführt wird. Das aus der Wärmebehandlungsvorrichtung 1 austretende Aluminiumband 6 läuft dann durch verschiedene bekannte Vorrichtungen, woraufhin es dann auf den Aufvrickelhaspel aufgewickelt wird, wie es bei 6b dargestellt ist.

909885/0787

2328460

In einem Stadium, in dem das Aluminiumband 6 durch die Wärmebehandlungsvorrichtung in der zuvor erläuterten Weise geführt wird, werden der Brenner 10 sowie die Gebläse 8 und 16 angetrieben. In dem gleichmäßigen Zustand wird das Aluminiumband 6 schwebend zwischen den Luftkammern 7, 7 und zwischen den Luftkammern 15, 15 durch heiße Gase (in der Kammer 15, normale, nicht erwärmte Luft) gehalten, die durch die Düsen in diesen Kammern ausgeblasen wird. In einem Bereich, in dem das Aluminiumband 6 den Wellenbewegungsabschnitten 7a, 15a der Kammern 7 bzw. 15 gegenüberliegt, wird es in seiner Bewegungsrichtung in: Form einer Welle gekrümmt, wie dies im-Einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist. Dazu ist festzustellen, daß die Gebläse, die Kammern und dergl. in der Erwärmungsvorrichtung 2 und der Kühlvorrichtung 14 so ausgebildet sind, daß sie die zuvor beschriebenen Funktionen erfüllen vind Temperaturerhöhungs- sowie Temperaturverringerungsmerkmale des Aluminiumbandes 6 erzeugen, wie sie später noch beschrieben werden.

Das durch die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 schwebend hindurchgeführte Aluminiumband 6 wird durch die Erwärmungsvorrichtung 2 erwärmt und dann durch die Kühlvorrichtung 14 abgekühlt.

In Fig. 1 ist eine Erwärmungszone mit 25 und eine Kühlzone mit 26 bezeichnet.

Die Temperatur des Aluminiumbandes 6, das der Wärmebehandlung in der zuvor beschriebenen Weise unterzogen wird, ändert sich entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel. (Der Temperaturänderungszustand in der Nähe des Übergangs zwischen der Erwärmungszone 25 und der Kühlzone ' 26 ist detailliert in Pig. 6 dargestellt). Die Abmessungender verschiedenen Teile werden nachfolgend genannt.

909885/078 7

Das Aluminiumband ist z.B. 0,3 mm dick und 2 m breit, die Länge von der Führungswalze 11 zur Eingangsöffnung beträgt zwei Meter, die Länge der Erwärmungszone 25 und der Kühlzone 26 beträgt jeweils 13 Meter und die Länge von der Austragsöffnung 18 bis zur Ausgangsrolle 19 beträgt zwei Meter. Die Abmessungen der verschiedenen Bereiche der Wellenbewegungsabschnitte 7a und 15a, wie sie in Fig. 8 eingetragen sind, sind folgende: A = 250 mm, B = 1200 mm, C = 600 mm, D = 50 mm, E = 200 mm, F = annähernd 90 mm und der Krümmungsradius R des Aluminiumbandes 6 = 1,05 Meter. A ist die Länge der statischen Druckkissen 22 in Bahnbewegungsrichtung, B der Mittenabstand zweier auf einer Seite der Bahn aufeinanderfolgender Druckkissen 22, C der Mittenabstand zwischen einem unteren Druckkissen 22 und einem oberen Druckkissen 22 gemessen in Bahnbewegungsrichtung, D ist der Vertikalabstand der Austrittsöffnungen von oberem und unterem Druckkissen 22 und E ist der Vertikalabstand der Austrittsöffnungen von oberem und unterem Druckplattenteil

Während des Verfahrens, bei dem das Aluminiumband 6 erwärmt und wieder abgekühlt wird, wird die Wärmespannung Y" (die Wärmespannung in der Breite bzw. Breitenrichtung des Bandes) in der Mitte der Breite des Aluminiumbandes 6 mit einem hohen Wert erzeugt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, d.h. in der Nähe des Übergangs zwischen der Erwärmungszone 25 und der Kühlzone 26 (Einzelheiten siehe Fig. 7) . Das Aluininiumband 6 ist in einem solchen Bereich jedoch in der zuvor erwähnten Weise durch die WellenbewegungsabschnittG 7a und 15a gekrümmt, wodurch die Antibeulspannung in der Breite des Bandes größer ist als eine derartige Wärmespannung, so daß das Band ohne Deformierung durch die Kärmespannung seine ursprüngliche Form beibehält.

909885/078?

2328460

Die Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius und der Antibeulspannung des Aluminiumbandes mit den zuvor beschriebenen Abmessungen. Bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Wärmespan-

2
nung 2,3 kg/mm , wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Der maximale Krümmungsradius von 1,O5m, bei dem die Antibeulspannung erreicht wird, die der vorangehend genannten maximalen Wärmespannung widerstehen kann, kann aus der graphischen Darstellung in Fig. 10 ermittelt werden. Es ist festzustellen, daß b.ei einer Änderung der Hohe der Wärmespannung in Abhängigkeit von der Art des Materials oder dergl. der Krümmungsradius, der zur Erreichung der Antibeulspannung geeignet ist, entsprechend ermittelt werden kann. Verschiedene Abmessungen der Wellenbewegungsabschnitte 7a und 15a öder verschiedene Größen aus Ausströmdrücke der aus den Düsen austretenden Gase werden so ausgewählt, daß das Aluminiumband 6 in dem auf diese Weise erreichten Krümmungszustand gebracht v/erden kann.

Es wurde ermittelt, daß die Wärmespannung, wie zuvor angegeben, annähernd proportional zu der Breite des Bandes 6 steigt und annähernd proportional zur vollen Länge des Ofens sinkt (die Summe der Länge der Erwärmungszone 25 und der Länge der Kühlzone 26). Es wurde außerdem ermittelt, daß die Antibeulspannung bei der Krümmung des Bandes 6 umgekehrt proportional zu einem Quadrat des Krümmungs-radius und umgekehrt proportional zu einem Quadrat der Bandbreite ist. Demgemäß wurde aus den vorangehenden Punkten und verschiedenen Testergebnissen ermittelt, daß die Antibeulspannung, die in der Lage ist, der in dem Band erzeugten Wärmespannung zu widerstehen, durch eine Einstellung des Krümmungsradius R des Aluminiumbandes 6 auf einen Wert erreicht wird, der kleiner ist als der durch die Beziehung

7 χ · 0,339
V-v

9098 85/0787

Original INSPECTED

2328460

erreichte Wert, wobei χ die Summe der Länge der Erwärmungszone 25 und die Länge der Kühlzone 26 und y die Breite des Aluminiumbandes ist.

Es wird bevorzugt, daß eine Lage, bei der die Wellenbewegung auf das Aluminiumband 6 in dem vorerwähnten Wellenbewegungsabschnitt aufgebracht wird, einer Lage entspricht, bei der eine große Wärmespannung in dem Aluminiumband 6 erzeugt v/ird. Wenn beispielsweise die Stelle, an der die größte Wärmespannung, wie sie Fig. 3 zeigt, erzeugt wird, im inneren Teil der Kühlzone liegt, ist die Stelle, an der das Band gekrümmt wird, ebenfalls im inneren Teil der Kühlzone erwünscht.

Die Fig. 11 zeigt eine weitere Atisführungsform der Erfindung, bei der die stationären Druckkissen 22e in den Wellenbewegungsabschnitten 7ae, 15ae der Luftkammern 7e bzw. 15e abweichend positioniert sind. Der Weilersbewegungsabschnitt 7ae besteht aus einem oberen Druckkissen 22e, gegenüberliegend einem unteren Düsenplattenteil 21 e und an der Wand 3e und somit am Übergang zum Wellenbewegungsabschnitt 15ae gleichsam ein halbes unteres Druckkissen 22e. Der Wellenbewegungsabochnitt 15ae ist wie der Wellenbewegungsabschnitt 7ae aufgebaut und besitzt an der Wand 3e die andere Hälfte des genannten Druckkissens 22e.

Da die statischen Druckkissen 22e in der zuvor erwähnten Weise positioniert sind, kann ein Aluminiumband 6e in der dargestellten Weise gekrümmt bewegt werden, um eine große Antiverformungsspannung ähnlich wie beim vorangehenden Ausführungsbeispiel zu erreichen.

Es ist festzustellen, daß die in der Fig. 11 dargestellten Teile, die iro Aufbau bzw. in der Funktion identisch oder cj."Leich mit den in Fig. 5 dargestellten Teilen sind, die gleichen Bezugszeichen tragen wie in Fig. 5, je-

909885/078 7
> ORIGINAL INSPECTED

doch mit dem Zusatz "e", so daß eine Wiederholung der Erläuterung nicht erforderlich ist. ·

Es versteht sich, daß der Krümmungsradius, der für eine Krümmung des Aluminiumbandes bei seiner Bewegung in dex zuvor beschriebenen Weise bestimmt ist, auf einen geringeren Viert eingestellt werden kann als der zuvor erwähnte Wert R. Falls der Krümmungsradius in der erwähnten Weise auf einen geringeren Wert eingestellt wird, selbst wenn Falten in dem Band aufgrund der während der Bewegung des Aluminiumbandes erzeugten Wärmespannungen auftreten, bleibt das Band gekrümmt, als ob es einen solchen schmälen Krümmungsradius hätte, so daß als Konsequenz es möglich ist, die dabei erzeugten Falten in einem Maße zu glätten, daß sie verschwinden.

Obgleich bei den beschriebenen Ausführungsformen die Luftkammern in der Erwärmungsvorrichtung und der Kühlvorrichtung verwendet worden sind, versteht es sich, daß anstelle der Luftkammern andere geeignete Anordnungen ebenfalls verwendet werden können, um das Aluminiuniband im Schwebezustand zu halten und einer Wärmebehandlung wie einer Erwärmung bzw." einer Abkühlung zu unterwerfen.

Für die Heizvorrichtung 2 und/oder für die Kühlvorrichtung 14 können jeweils, wie in Fig. 4 für die Heizvorrichtung 2 gezeigt, zwei Gebläse 8 vorgesehen sein, wobei jeweils das eine Gebläse die xintere Luftkammer und das andere Gebläse die obere Luftkammer versorgt.

809 88 5/0787

ORIGINAL INSPECTED

, -Ak'

Leerseite

Claims

Verfahren zur Wärmebehandlung eines Aluminiumbandes, bei dem das Aluminiumband schwebend durch eine Erwärmungszone und nach Verlassen der Erwärrtiungszone schwebend durch eine Kühlzone geführt wird, dadurch ge k en nze i c.h η e t, daß das Aluminiumband an einer in der Nähe der Erwärmungszone liegenden Stelle der Kühlzone in der Bewegungsrichtung in eine Wellenform gekrümmt wird mit einem Krümmungsradius kleiner als

909885/078

0,339

R=V _y3

wobei R den Krümmungsradius, χ die Summe der Längen der Erwärmungszone und der Kühlzone und y die Breite des Aluminiumbandes bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß gegen beide Seiten des Aluminiumbandes Gas geblasen wird, um das Band schwebend zu halten, und daß das Aluminiumband durch das Gas gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an der in der Nähe der Erwärmungszone liegenden Stelle der Kühlzone in Bewegungsrichtung des Aluminiumbandes abwechselnd harte und weiche Gasstrahlen gegen die Oberfläche und gegen die Rückfläcbe des Aluminiumbandes ausgetragen werden und daß in der Lage, in der Gas hart gegen die Oberfläche geblasen wird, gegen die Rückfläche ein schwacher Gasstrahl ausgetragen wird, während in der Lage, in der Gas weich gegen die Oberfläche geblasen wird, gegen die Rückfläche ein harter Gasstrahl ausgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß beim Anblasen des Aluminiumbandes mit einem weichen Gasstrahl Gase breit verteilt aus zahlreichen Löchern ausströmen, die in einem parallel zu der Bewegungsrichtung des Aluminiumbandes angeordneten Plattenbauteil breit verteilt ausgebildet sind, und daß beim Anblasen des Aluminiumbandes mit einem harten Gasstrahl Gase aus statischen Druckkissen ausqc!:ragen werden, die zu dein Plattenbauteil hin blasen.

90988 5/0787

ORIGINAL INSPECTED