DE4025022C2 - Verfahren zum Glühen von NE-Metallbändern in einem Schwebebandofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glühen von NE-Metallbändern in einem Schwebebandofen bei Temperaturen von 750 bis 850°C in einer Wasserstoff enthaltenden Schutzgasatmosphäre, die ansonsten aus einem Trägergas oder einer Trägergasmischung für den Wasserstoff besteht.

Das Glühen von NE-Metallbändern wird häufig in Schwebebandöfen ausgeführt. Dabei wird das Blech in abgewickeltem Zustand durch den Glühofen gezogen, wobei es von unten und von oben aus Düsen mit Schutz­ gas angeblasen wird. Dieses Schutzgas wird anschlie­ ßend seitlich am Ofen abgezogen und über Gebläse den Düsen wieder zugeführt. Die Schutzgasmenge, die von unten an das Blech geblasen wird, ist zur Erzeugung eines höheren Staudrucks von unten etwas größer als von oben, wodurch das Band über die gesamte Ofenlän­ ge in Schwebe gehalten und der Ofen somit berührungs­ los durchlaufen wird.

Als Schutzgas wird entweder Exogas, also ein z. B. aus Erdgas und Luft durch Verbrennung erzeugtes Gasge­ misch aus ca. 80% N₂ Rest H₂, CO, CO₂ und H₂O, ange­ wendet oder ein Gasgemisch aus den getrennt aus Spei­ cherbehältern verfügbaren Ausgangsgasen Stickstoff und Wasserstoff dem Ofen zugeführt. Am Ofeneinlauf kann zur Verringerung des Gasaustritts aus dem Ofen eine Umlenkrolle sowie eine Balkendichtung angeord­ net sein. Am Ofenauslauf wird dasselbe durch eine Was­ serbadvorlage erreicht. Die Ofentemperatur für die hier relevanten Glühbehandlungen liegt zwischen 750 und 850°C.

Bei der Durchführung dieser Glühverfahren tritt hin­ sichtlich des Wasserstoffgehalts der Schutzgase folgen­ de Problematik auf. Der Wasserstoffanteil der Schutz­ gasatmosphären wird in aller Regel und mit hinreichen­ der Wirksamkeit im Bereich von 5 Vol-% eingestellt. Für das Glühen bestimmter Bandsorten, insbesondere bestimmte Arten von Messingbändern, ist jedoch ein Wasserstoffanteil von etwa 5 Vol-% im Schutzgas nicht ausreichend. Der H₂-Anteil sollte hierfür in Bereichen von 20 bis 30 Vol-% an der Schutzgasatmosphäre lie­ gen. Erhöht man aber den H₂-Anteil in den besagten Schutzgasatmosphären, also beispielsweise dem N₂-H₂-Atmosphärengemisch, so sinkt aufgrund der ge­ ringen Dichte des Wasserstoffs auch die Dichte des Schutzgases insgesamt ab. Dies hat jedoch auch eine abgesenkte Tragfähigkeit des Schutzgasgemisches zur Folge. Daraus resultierend kann es zum Aufsitzen oder Anstreifen des zu behandelnden Blechbandes beim Ofendurchlauf kommen, womit sich auch eine abge­ senkte Obergrenze für das Gewicht bzw. die Dicke der Bleche, die noch einer entsprechenden Glühung unter­ zogen werden, ergibt. Bei Messingblechen und 20% H₂-Anteil im Schutzgas ist diese Dicke etwa bei 0,9 mm Blechstärke angesiedelt. Dieser Grenzwert kann auch in andere Hinsicht nicht umgangen werden, da auch die Leistung der Umwälzgebläse nicht mehr wesentlich er­ höht werden kann, weil diese im Betrieb mit dem etwa 800°C heißen Schutzgas ohnehin im Grenzbereich ihrer Betriebsfähigkeit betrieben werden und dabei bereits an ihre mechanischen Stabilitätsgrenzen gefahren werden.

Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Verbesserung dieser nachteil­ igen Umstände bei Glühverfahren für NE-Metallbänder in Schwebebandöfen zu bewirken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens in dem Maß ein inertes Gas höherer Dichte als Stickstoff zum Trägergas hinzugefügt wird, als es die Tragfähigkeit und/oder die Notwendigkeit an Wasserstoffgas im Schutzgas erfordert.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn als zuzufügen­ des Gas Argon verwendet wird. Argon erfüllt alle gefor­ derten Bedingungen für diese Anwendung und ist von der Aufwands- und Kostenseite her vertretbar.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung eines Trä­ gergases mit mehr als 50%igem Anteil an Argon. In dieser Variante ergibt sich der erfindungsgemäße Effekt, nämlich die Erhöhung der Tragkraft bei gleichem Was­ serstoffgehalt oder die Erhaltung der Tragkraft bei hö­ herem Wasserstoffgehalt, gleich in deutlichem Ausmaß, so daß eine spezielle Regulierung der Argonzugabe hier bereits weitgehend entfallen kann.

Der erfindungsgemäße Effekt ist darauf zurückzufüh­ ren, daß z. B. Argon - möglich sind prinzipiell auch andere schwere Edelgase - neben vergleichsweise inerten Eigenschaften, wie sie auch Stickstoff besitzt, eine jedoch um etwa 1/3 höhere Dichte aufweist. Argon kann also die Aufgaben eines Trägergases übernehmen, wobei sich aufgrund seiner höheren Dichte gleichzeitig die Dichte und die Tragkraft des sich dann ergebenden Schutzgases erhöht. Daraus ergeben sich Spielräume für Tragkraft und Wasserstoffzumischung, die zur Überwindung der oben geschilderten Nachteile ausge­ nutzt werden können.

Einerseits sind damit Glühbehandlungen mit höheren Wasserstoffanteilen (weit mehr als 5%) ohne weiteres möglich und andererseits können bei höherem Wasser­ stoffgehalt jetzt erheblich höhere Blechdicken einer Glühbehandlung unterzogen werden.

Besonders vorteilhaft sind Trägergase mit 100% Ar­ gon, denen bis zu 35% Wasserstoff, bezogen auf das dann vorhandene Gesamtvolumen, beigegeben werden können, wobei damit immer noch wesentliche Blechdic­ kenbereiche behandelt werden können.

Werden Trägergase, die nicht zu 100% aus Argon bestehen, angewendet, so empfiehlt es sich als weitere Komponente für das Trägergas Stickstoff oder gegebe­ nenfalls auch Exogas anzuwenden. Grundsätzlich kann mit solchen gemischten Trägergasen unter Umstände eine Kostenverminderung erzielt werden.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft näher erläutert werden.

Den Ausgangspunkt bilden die Dichtewerte von Ar­ gon, nämlich 0,4476 kg/m³, Stickstoff, nämlich 0,3139 kg/ m³, und Wasserstoff, nämlich 0,0229 kg/m³, bei 800°C. Man kann also die Dichteverhältnisse von Argon zu Stickstoff zu Wasserstoff mit 0,45 : 0,31 : 0,023 beschrei­ ben. Eine 95 : 5 Stickstoff zu Wasserstoff-Atmosphäre besitzt eine Dichte von 0,293 kg/m³. Daraus ist erkenn­ bar, daß durch eine Argonzumischung z. B. zu einem Stickstoff-Trägergas eine wesentliche Veränderung in dessen Dichte erreicht werden kann.

Bestehen beispielsweise die Anforderungen bei einer Glühbehandlung darin, ein Messingblechband in einem 20vol-%igen Wasserstoff-Schutzgas zu Glühen, so ist dies nur mehr für vergleichsweise dünne Bleche möglich (Blechdicke unter 0,9 mm). Das Glühen eines z. B. 1,3 mm starken Blechbandes kann nur noch in einer an­ deren Glühanlage durchgeführt werden, die beispiels­ weise mit Rollen und anderen Führungseinrichtungen ausgestattet ist.

Erfindungsgemäß ist dieses Problem jedoch ohne weiteres auf der vorhandenen Anlage lösbar. Es wird von dem konventionellen Trägergas für den Wasser­ stoff auf ein reines Argon-Trägergas übergegangen. Da die Dichte dieses 80% Argon und 20% Wasserstoff ent­ haltenden Schutzgases sich etwa um das 0,3fache im Vergleich zu Stickstoff als Trägergas erhöht hat, gelingt es mit der vorhandenen Anlage das zu behandelnde Band in der Schwebe zu halten, womit eine Glühbe­ handlung wieder möglich wird und wobei ebenso ein vollkommen zufriedenstellendes Glüh-Ergebnis erhal­ ten wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also mit Schwebeband-Glühanlagen ein erheblich erweitertes Spektrum an Glühverfahren durchgeführt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Glühen von NE-Metallbändern in einem Schwebebandofen bei Temperaturen von 750 bis 850°C in einer Wasserstoff enthaltenden Schutzgasatmosphäre, die ansonsten aus einem Trägergas oder einer Trägergasmischung für den Wasserstoff besteht, wobei diese Schutzgasmi­ schung unter Druck dem Ofen zugeführt und das zu glühende Band damit in der Schwebe gehalten wird und wobei gegebenenfalls zumindest ein Teil des Schutzgases im Kreislauf geführt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens in dem Maß ein inertes Gas höherer Dichte als Stickstoff zum Trä­ gergas hinzugefügt wird, als es die Tragfähigkeit und/oder die Notwendigkeit an Wasserstoffgas im Schutzgas erfordert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als zuzuführendes inertes Gas Argon verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas ein Gas mit 50 oder mehr Vol-% Argon verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas ein Gas aus 100% Argon verwendet wird und diesem bis zu 35 Vol-% Wasserstoff zugefügt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff oder Exo­ gas als weitere, zusätzliche Trägergaskomponente zusammen mit Argon verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofeneingang und der Ofenausgang durch Stickstoffschleusen abge­ dichtet werden.