DE2928461C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn bislang ein Aluminiumband einer Wärmebehandlung zum Glühen untergezogen wird, wird es in Form eines Bundes in einen Chargenofen eingebracht und nach einem bekannten Verfahren geglüht. Da das Band in Bundform aufgewickelt ist, ergibt sich bei diesem Verfahren ein von der Wärme stärker beeinflußter Außenbereich und ein nur sehr schwer von der Wärme beeinflußter Innenbereich, so daß die Quali­ tät zwischen diesen Bereichen ungleichmäßig ist.

Zur Überwindung dieses Nachteils ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, das ein allmähliches Abwickeln des in Bundform befindlichen Aluminiumbandes von einem Ende her umfaßt, wobei das abgewickelte Band im schwebenden Zu­ stand durch eine Heizzone geführt wird, um es auf eine in Fig. 9 mit 51 gekennzeichnete Temperatur zur erwärmen, und dann durch eine Kühlzone geführt wird, um es auf die in Fig. 9 mit 52 gekennzeichnete Temperatur abzukühlen. Wenn jedoch das verwendete Aluminiumband dünn ist, hat es eine niedrige Elastizitätsgrenze. Wenn daher ein solches dünnes Band erwärmt und abgekühlt wird, treten Wärmespannungen in dem Band auf, wie sie in Fig. 10 dar­ gestellt sind, die die Elastizitätsgrenze überschreiten, wodurch sich Verformungen, nämlich Falten parallel zu der Bewegungsrichtung des Bandes bzw. Längsfalten 53, wie sie in Fig. 11 dargestellt sind, bilden, die die Erzeugnisse in ihrem Wert mindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Ab­ kühlen des Aluminiumbandes darin entstehenden Spannungen auf ein Minimum zu beschränken.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren erfindungs­ gemäß so geführt, wie im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegeben.

Erfindungsgemäß kann selbst bei einem extrem dünnen Aluminiumband, bei dem sonst leicht eine Spannung auf­ tritt, eine rationelle Wärmebehandlung in einem schwe­ benden Zustand sowie unter kontinuierlichen und leistungs­ fähigen Arbeitsbedingungen erfolgen, wobei das Auftreten von Spannungen und Falten unterdrückt wird. Das Aluminium­ band wurde normalerweise auf einem Walzwerk kontinuierlich gewalzt und hat eine Dicke von weniger als 3 mm und eine unterschiedliche Breite.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen noch näher erläutert und einer herkömmlichen Verfahrensführung gegenübergestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Wärme­ behandlungsvorrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt der Vorrichtung gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische schaubildliche Darstellung eines abgewickelten und wieder aufgewickelten Aluminiumbandes

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Temperatur­ änderungen des Aluminiumbandes längs der Bewegungsbahn,

Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Zustandes, bei dem eine Wärmespannung in dem Aluminiumband er­ zeugt wird, aufgetragen über der Bewegungsstrecke,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Kühltemperatur-Gradienten und der Faltenhöhe,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen der Bandtemperatur und der Faltenhöhe,

Fig. 8 eine Längsschnittdarstellung einer anderen Aus­ führungsform und

Fig. 9 bis 11 herkömmliche Ausführungsbeispiele, wobei die Fig. 9 und 10 den Fig. 4 und 5 entsprechende graphische Darstellungen sind, während die Fig. 11 einen Zustand des Aluminiumbandes zeigt, in denen Falten in Erscheinung treten.

In Fig. 1 ist eine Wärmebehandlungsvorrichtung 1 dargestellt, die eine Heizvorrichtung 2, eine Langsam-Kühlvorrichtung 12 und eine weitere Kühlvorrichtung bzw. Schnellerkühlvor­ richtung 21 umfaßt. Zunächst soll die Heizvorrichtung 2 beschrieben werden. Diese Heizvorrichtung ist in Fig. 2 in einem Schnitt quer zur Bandbewegungsrichtung dargestellt. Eine Ofenwand 3 bildet in bekannter Weise eine Wärmeabschirmung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum. Die Ofenwand 3 ist teilweise mit einer Eingangsöffnung 4 und einer Weiter­ gabe bzw. Empfangsöffnung 5 versehen. Durch die Eingangs­ öffnung 4 und die Empfangsöffnung 5 wird ein Aluminium­ band 6 in der dargestellten Weise geführt. In einem Raum innerhalb der Ofenwand 3 sind Luftkammern 7, 7 vorgesehen. Die Luftkammern 7, 7 sind einander mit Abstand gegenüber­ liegend in einer derartigen Lage angeordnet, daß das Aluminiumband zwischen ihnen hindurchgeführt werden kann. Auf dem einander gegenüberliegenden Oberflächen der Luft­ kammern 7, 7 ist eine Vielzahl von Gas-Blasdüsen in bekannter Weise zugeordnet. An der Ofenwand 3 ist ein Umwälzgebläse 8 angebracht. Eine Leitung 9 ist mit ihrem einen Ende mit dem Umwälzgebläse 8 verbunden, während das andere Ende mit der Luftkammer 7 bzw. den Luftkammern 7 verbunden ist. Weiter­ hin ist innerhalb der Ofenwand 3 ein Brenner 10 angeordnet.

Nunmehr soll die Langsam-Kühlvorrichtung 12 beschrieben werden. Wie die Heizvorrichtung 2 weist auch die Langsam- Kühlvorrichtung eine Ofenwand 13, eine Empfangsöffnung 14, Luftkammern 15, 15, ein Umwälzgebläse 16, eine Leitung 17 und dergleichen auf. Ein Zuführungsrohr 18 für heißes Gas ist an einem Ende mit einer Ansaugöffnung des Umwälz­ gebläses 16 verbunden. Das Zuführungsrohr 18 für heißes Gas ist an seinem anderen Ende mit dem Raum innerhalb der Ofenwand 3 der Heizvorrichtung 2 verbunden, so daß heißes Gas (Verbrennungs-Abgas von dem Brenner 10), das sich innerhalb der Ofenwand 3 befindet, dem Umwälz­ gebläse 16 zugeführt werden kann. In der Mitte des Zu­ führungsrohres 18 für das heiße Gas ist eine Strömungs- Steuerklappe 19 angeordnet.

Nunmehr soll die weitere Kühlvorrichtung 21 beschrieben werden. Die Kühlvorrichtung 21 ist aus Luftkammer 22, 22, einem Gebläse 23, einer Leitung 24 und dergleichen, ent­ sprechend der zuvor erläuterten Heizvorrichtung 2 gebil­ det, wobei jedoch die der Wärmeabschirmung dienende Ofen­ wand, der Brenner und dergleichen, wie sie bei der Heiz­ vorrichtung vorgesehen sind, entfallen. Am Ende des Raumes zwischen den Luftkammern 22, 22 ist eine Austragsöffnung 25 für das Band vorgesehen.

Nachfolgend soll nun die Arbeitsweise erläutert werden. Ein um einen Abwickelhaspel gewickeltes Aluminiumband 6 a, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird in der durch den Pfeil 30 gekennzeichneten Richtung in bekannter Weise abgewickelt. Das dabei abgewickelte Aluminiumband 6 ge­ langt durch verschiedene bekannte Vorrichtungen und wird anschließend in die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 einge­ führt. Das die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 verlassende Aluminiumband 6 wird dann durch verschiedene bekannte Vor­ richtungen geführt und dann um den Aufwickelhaspel gewic­ kelt, wie dies bei 6 b dargestellt ist.

In einem Zustand, in dem das Aluminiumband 6 in der zuvor dargelegten Weise durch die Wärmebehandlungsvorrichtung hindurchgeführt wird, werden der Brenner 10 sowie die Ge­ bläse 8, 16 und 23 betrieben. Das Aluminiumband 6 wird in gleichmäßigem Zustand schwebend zwischen den Luftkammern 7, 7, zwischen den Luftkammern 15, 15 und zwischen den Luftkammern 22, 22 durch die heißen Gase gehalten (in der Kammer 22 durch normale, nicht erwärmte Luft), die durch die Düsen in diesen Kammern geblasen werden.

Dabei ist festzustellen, daß die Gebläse, Kammern und dergleichen in der Heizvorrichtung 2, der Langsam-Kühl­ vorrichtung 12 und der Kühlvorrichtung 21 so gestaltet sind, daß sie die vorangehend beschriebenen Funktionen ausführen und in nachfolgend noch zu beschreibender Weise einen Anstieg und einen Abfall der Temperatur des Aluminiumbandes 6 bewirken. Das Aluminiumband 6, das schwebend durch die Wärmebehandlungsvorrichtung 1 geführt wird, wird durch die Heizvorrichtung 2 erwärmt und dann durch die Langsam-Kühlvorrichtung 12 und die Kühlvorrichtung 21 abgekühlt. In Fig. 1 sind eine Heiz­ zone, eine Langsamkühlzone und eine Kühlzone mit den Bezugszeichen 26, 27 bzw. 28 gekennzeichnet. In der vor­ liegenden Beschreibung wird der Abschnitt, der sich aus der Langsamkühlzone und der Kühlzone zusammensetzt, als Kühlabschnitt bezeichnet.

Die Temperatur des in der zuvor beschriebenen Weise einer Wärmebehandlung ausgesetzten Aluminiumbandes 6 ändert sich beispielsweise so, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Das Aluminiumband ist z. B. 0,3 mm dick und 2 m breit, die Tem­ peratur des aus der Luftkammer 7 der Heizvorrichtung 2 ausgeblasenen Gases beträgt 500°C, während die Tempera­ tur des Gases in der Langsamkühlvorrichtung 12 220°C ist und Luft mit 20°C aus der Luftkammer 22 der Kühlvor­ richtung 21 ausgeblasen wird. Weiterhin beträgt die Länge von einem Abdichtungswalzenpaar das vor der Eingangsöffnung 4 angeordnet ist, bis zur Eingangsöffnung 4 zwei Meter, die Länge der Heizzone 2,2 Meter, die Länge der Langsamkühlzone 1,2 Meter, die Länge der Kühlzone 2,2 Meter und die Länge von der Austragsöffnung 25 bis zu einem Dichtungs­ walzenpaar, welches am rückwärtigen Ende der Austrags­ öffnung angeordnet ist, zwei Meter.

Die Wärmespannung (die Wärmespannung in der Breite des Bandes), die in der Mitte der Breite des Aluminiumban­ des 6 während des Verfahrens erzeugt wird, bei dem das Aluminiumband 6 in der zuvor beschriebenen Weise erwärmt, langsam gekühlt und gekühlt wird, nimmt einen geringen Wert an, wie dies die Fig. 5 zeigt. Das Aluminiumband erfährt daher keinerlei merkliche Spannungen.

Die Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Kühltempe­ raturgradienten in der Langsamkühlzone und die Höhe der in dem Aluminiumband erzeugten Spannung, bzw. die Höhe der Falten, die bei der Abkühlung des Aluminiumbandes von 500°C in der Langsamkühlzone auftreten. Die Fig. 6 macht deutlich, daß bei einem niedrigeren Band tempera­ turgradienten als 110°C/m die Falten eine so geringe Höhe haben, daß sich gute Erzeugnisse ergeben, und daß bei einem Gradienten, der kleiner als 70°C/m ist, keine Falte erzeugt wird.

Die Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur des Bandes zu Beginn des Kühlvorganges und der durch eine sol­ che Kühlung erzeugten Falten, die dann auftreten, wenn das Band mit einem Kühltemperaturgradienten von 200°C/m in der Kühlzone abgekühlt wird. Die Fig. 7 läßt deutlich werden, daß bei einer Temperatur des Streifens unter 250°C die Falten eine geringe Höhe haben, so daß sich gute Erzeugnisse ergeben.

Für eine langsame Abkühlung des Bandes in der Langsam­ kühlzone können die dazu erwünschten Bedingungen von den zuvor genannten Daten abgeleitet werden. Das heißt, es versteht sich, daß während der Zeit in der die Tempera­ tur des Aluminiumbandes bei einer Kühlung mit einem Kühltemperaturgradienten von unter 110°C/m (Langsam- Kühlung) von 550°C auf 250°C sinkt, es möglich ist, gute Erzeugnisse mit geringen Spannungen zu erzielen.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform bilden eine Luftkammer 7 e, eine Luftkammer 15 e und eine Luftkammer 22 e in einer Heizzone 26 e, einer Langsamkühlzone 27 e bzw. einer Kühlzone 28 e eine Reihe von Kammern, in denen Trennwände 42 vorgesehen sind, um die Heizzone, die Langsamkühlzone und die Kühlzone zu unterteilen.

In der in der beschriebenen Form gestalteten Vorrichtung wird ein Aluminiumband 6 e ebenfalls einer Reihe von Wär­ mebehandlungsschritten unterzogen, die das Erwärmen, das Langsamabkühlen und das Kühlen wie bei den zuvor be­ schriebenen Ausführungen umfaßt.

Bei der dargestellten Ausführungsform tragen diejenigen Teile, die in den vorangehenden Zeichnungen eine iden­ tische oder übereinstimmende Funktion haben, die gleichen Bezugszeichen mit dem Zusatz "e", so daß deren doppelte Beschreibung nicht erforderlich ist.

Es ist festzustellen, daß in den in der Beschreibung er­ läuterten Ausführungsformen der Erfindung Luftkammern in einer Heizvorrichtung, einer Langsam-Kühlvorrichtung und einer Kühlvorrichtung verwendet werden.

Es ist jedoch auch möglich, jeglichen anderen allgemein gebräuchlichen Aufbau zu verwenden, bei dem ein Aluminium­ band schwebend Wärmebehandlungen, wie der Erwärmung, dem Abkühlen oder dergleichen ausgesetzt werden kann, anstelle die zuvor erwähnten Luftkammern zu verwenden.

Für die Heizvorrichtung 2 und/oder für die Langsam­ kühlvorrichtung 12 und/oder die weitere Kühlvorrichtung 21 können jeweils, wie in Fig. 2 für die Heizvorrichtung 2 gezeigt, zwei Gebläse 8 vorgesehen sein, wobei jeweils das eine Gebläse die untere Luftkammer und das andere Gebläse die obere Luftkammer versorgt.

Bei der Erfindung wird also das schwebend geführte Aluminiumband für die Glühbehandlung zunächst erhitzt und dann abgekühlt. Beim Abkühlen wird das Aluminium­ band zunächst mit einem kleinen Temperaturgradienten auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt und anschließend mit einem größeren Temperaturgradienten auf Raumtemperatur abgekühlt. Während der Abkühlung entstehen keine wesentlichen Wärmespannungen im Band, und das Band wird faltenfrei gekühlt.

Claims (4)

1. Verfahren zum Kühlen eines Aluminiumbandes bei einer Wärmebehandlung, bei der das Aluminiumband schwebend durch eine Erwärmungszone und danach schwebend durch eine Kühlzone geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumband während der Abkühlung auf 250°C langsam mit einem Temperaturgradienten unter 110°C/m gekühlt und danach weitergekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem langsamen Kühlen ein schnelleres Kühlen mit einem Temperaturgradienten über 110°C/m anschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumband durch ein dagegen geblasenes Gas schwebend gehalten und gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Fläche des Aluminiumbandes mit dem gleichen Gas angeblasen werden.