DE4313543C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung kontinuierlich durchlaufender Metallbänder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung kontinuierlich durchlaufender Metallbänder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Die Erfindung baut auf Verfahren und Vorrichtungen auf, die z. B. in der DE-PS 33 18 861 oder in der EP-B1-0 192 169 beschrieben sind.

Bei der Wärmebehandlung von kontinuierlich durchlaufenden Aluminiumbändern von mehr als etwa 0,5 bis 1 m Breite tritt bei bekannten Verfahren ein Problem auf, das mit zunehmender Bandbreite und zunehmender Durchlaufgeschwindigkeit immer mehr stört: die Randbereiche der Bänder nehmen eine wellige Form an. Diese Welligkeit wirkt sich bei der späteren Verarbeitung hinderlich aus.

Die Ursache für die Welligkeit liegt vermutlich in der Wärmedehnung der Bänder. Infolge der Wärmedehnung nehmen die Bandkanten im Aufheizbereich eine gekrümmte Form an. Ein im Randbereich liegendes, im stationären Zustand rechteckiges Flächenelement wird in der Aufheizphase zu einem schiefwinkligen Parallelogramm deformiert. Dabei kann bei den angewandten Temperaturen die Elastizitätsgrenze überschritten werden, so daß plastische, d. h. bleibende Verformungen auftreten, die in ihrer Gesamtheit in den Randbereichen Dehnungen bewirken. Diese Dehnungen führen zur Bildung von Wellen. Bei der nachfolgenden Abkühlung müßte mit umgekehrtem Vorzeichen im Prinzip das gleiche gelten.

Möglicherweise können die beobachteten Randdehnungen auch teilweise dadurch erklärt werden, daß geringfügige seitliche Auslenkungen aus der geraden Bewegungsrichtung in den Randbereichen zu Spannungen führen, bei denen bei erhöhter Temperatur plastische Verformungen auftreten.

Um die unerwünschten Randdeformationen auszuschalten, war man bestrebt, einerseits die Wärme auf der gesamten Breite so gleichmäßig wie möglich zuzuführen und andererseits das Band exakt gerade zu führen. Die Bemühungen brachten aber nicht immer den erhofften Erfolg. Es zeigte sich, daß insbesondere bei höheren Durchlaufgeschwindigkeiten die Welligkeit kaum zu vermeiden war. Man war daher gezwungen, die Durchsatzleistung zurückzunehmen, um die Welligkeit in erträglichen Grenzen zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmebehandlungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 so zu verbessern, daß auch bei breiten Bändern und hohen Durchlaufgeschwindigkeiten die Randwelligkeit vermieden oder zumindest auf ein unschädliches Maß reduziert wird.

Überraschenderweise wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst. Dies ist besonders überraschend, weil die erfindungsgemäßen Maßnahmen den Abkühlbereich überhaupt nicht berühren. Aus Gründen, die zur Zeit noch nicht erklärbar sind, haben offenbar die im Abkühlbereich stattfindenden Schrumpfungsvorgänge keinen merklichen Einfluß auf die Randwelligkeit.

Wie betriebliche Erfahrungen gezeigt haben, werden optimale Ergebnisse bereits dann erzielt, wenn sich die verstärkte Aufheizung der Randbereiche auf die Teilstrecken gemäß den Ansprüchen 2 bzw. 6, insbesondere gemäß den Ansprüchen 3 bzw. 7, beschränkt.

Die bevorzugten Merkmale der Ansprüche 4 und 8 erlauben die Verwirklichung der Erfindung mit sehr geringem zusätzlichem Aufwand. Grundsätzlich ist es aber natürlich auch möglich, zwecks vermehrter Wärmezufuhr zu den Randbereichen dort zusätzliche Wärmeübertragungsmittel, wie z. B. Strahler, anzubringen.

In einer Produktionsanlage, bei der man bisher die Durchlaufgeschwindigkeit von Aluminiumbändern einer bestimmten Breite zwecks Vermeidung der Randwelligkeit auf 120 m/min beschränken mußte, konnte mit Hilfe der Erfindung die Geschwindigkeit auf 200 m/min gesteigert werden, ohne daß störende Randwellen auftraten.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch und stark vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Wärmebehandlungs­ vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine gemäß der Erfindung modifizierte Luftkissen­ düse.

In einer aus mehreren Feldern 1 bis 10 baukastenartig aufgebauten Behandlungskammer 11 sind oberhalb und unterhalb einer waagerechten Bandführungsebene auf der gesamten Länge L der Behandlungsstrecke Blaskästen in Gestalt von schmalen, sich über die Breite der Behandlungskammer 11 erstreckenden Luftkissendüsen 12 angeordnet. Diese sind mit der Druckseite von Ventilatoren verbunden, welche saugseitig mit dem Innenraum der Behandlungskammer in Verbindung stehen. Daher wird das aus den Blasöffnungen der Luftkissendüsen 12 ausgeblasene und durch die zwischen den einzelnen Düsen bestehenden Zwischenräume abströmende, mittels nicht dargestellter Heizkörper auf etwa 350°C erhitzte Behandlungsgas im Kreislauf geführt. Die oberen Düsen sind relativ zu den unteren Düsen auf Lücke angeordnet, so daß das in Richtung des Pfeils 13 durchlaufende Aluminiumband 14 einen sinusähnlichen Verlauf nimmt, der eine stabile Schwebelage begünstigt.

Der Behandlungskammer 11 ist ein nicht dargestelltes Kühlfeld nachgeschaltet, welches analog zu den Feldern 1 bis 10 der Behandlungskammer 11 aufgebaut ist.

Jede Luftkissendüse 12 hat gemäß Fig. 2 eine dem durchlaufenden Aluminiumband 14 zugekehrte profilierte Wandfläche mit zwei zu den Rändern hin dachartig abfallenden Randstreifen 15, 16, zwei den Randstreifen benachbarte, entgegengesetzt geneigte, einander gegenüberliegende Stege 17, 18 und einer dazwischenliegenden, zur Bahnführungsebene im wesentlichen parallele Oberflächenzone 19. Die beiden Stege 17, 18 sind mit je einer Lochreihe 20 versehen. Wegen der Schrägstellung der beiden Stege 17, 18 sind die Blasrichtungen der austretenden Behandlungsgasstrahlen ebenfalls geneigt, so daß sie in Richtung des durchlaufenden Aluminiumbandes konvergieren.

Insoweit entspricht die Behandlungsvorrichtung dem Stand der Technik.

Erfindungsgemäß sind in den Feldern 3 bis 5, das heißt auf einer Teilstrecke, die bei 20% der Behandlungsstrecke beginnt und bis zu deren Mitte reicht, die Lochreihen der Luftkissendüsen 12 durch Bleche teilweise abgedeckt, wie in Fig. 2 durch eine Linie 21 veranschaulicht. Entsprechend der Linie 21 haben die Abdeckbleche eine bogenförmige Kante, so daß die Löcher 20 in Randnähe völlig frei sind und zur Bandmitte hin in zunehmendem Maße abgedeckt werden. Dadurch wird den Randbereichen des durchlaufenden Aluminiumbandes 14 im Vergleich zur Bandmitte ein verstärkter Behandlungsgasstrom zugeführt. Diesem entspricht eine höhere Wärmezufuhr, so daß die Randbereiche des Aluminiumbandes 14 auf eine höhere Temperatur erhitzt werden als der Bereich der Bandmitte.

Das erforderliche Maß der Abdeckung muß im Einzelfall durch Versuche ermittelt werden.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Behandlung von Aluminiumbändern mit einer Breite zwischen 0,5 und 2,5 m und einer Dicke von 0,02 bis 1,5 mm.

Claims (8)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung kontinuierlich durch­ laufender Metallbänder, insbesondere Aluminiumbänder, welche längs einer Behandlungsstrecke durch ein heißes Behandlungsgas beaufschlagt und schwebend geführt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einem Teil der Behandlungsstrecke den Randbereichen des Metall­ bandes pro Flächeneinheit mehr Wärme als dem Bandmittenbereich zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbereichen nur auf einer Teilstrecke durchgeführt wird, die bis zur Mitte der Behandlungsstrecke reicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbereichen nur auf einer Teilstrecke durchgeführt wird, die bei etwa 20% der Behandlungsstrecke beginnt und bis zu deren Mitte reicht.

4. Verfahren nach einem der Ansprache 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die verstärkte Wärmezufuhr zu den Rand­ bereichen durch Aufblasen eines im Vergleich zum Band­ mittenbereich verstärkten Behandlungsgasstromes durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Behandlungskammer,in der ein System von Blaskästen zum Führen des Metallbandes in der Schwebe mittels eines heißen Behandlungsgases an­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einem Teil der Länge der Behandlungskammer Wärmeübertra­ gungsmittel angeordnet sind, die für eine verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbereichen des Metallbandes im Ver­ gleich zur Bandmitte ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil der Behandlungskammer, der vom Bandeintritt bis zur Mitte reicht, Wärmeübertragungsmittel angeordnet sind, die für eine verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbe­ reichen des Bandes ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil der Behandlungskammer, der in einem 20% der Gesamtlänge betragenden Abstand vom Bandeintritt beginnt und bis zur Mitte reicht, Wärmeübertragungsmittel ange­ ordnet sind, die für eine verstärkte Wärmezufuhr zu den Randbereichen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blaskästen als quer zur Durchlauf­ richtung angeordnete Luftkissendüsen (12) ausgebildet sind, welche je zwei parallele Lochreihen (20) oder Schlitze aufweisen, und daß jeder Lochreihe (20) bzw. jedem Schlitz ein Abdeckblech zugeordnet ist, welches die Lochreihe bzw. den Schlitz in den Randbereichen in geringerem Maße abdeckt als im Bandmittenbereich.