EP1051526A1 - Vorrichtung zur schwebenden führung von bändern - Google Patents

Vorrichtung zur schwebenden führung von bändern

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EP1051526A1
EP1051526A1 EP99904850A EP99904850A EP1051526A1 EP 1051526 A1 EP1051526 A1 EP 1051526A1 EP 99904850 A EP99904850 A EP 99904850A EP 99904850 A EP99904850 A EP 99904850A EP 1051526 A1 EP1051526 A1 EP 1051526A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
belt
radial
sides
band
Prior art date
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Application number
EP99904850A
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English (en)
French (fr)
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EP1051526B1 (de
Inventor
Carl Kramer
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Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc
Original Assignee
Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7856494&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1051526(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc filed Critical Ingenieurgemeinschaft Wsp Prof Dr-Ing Ckramer Prof Hj Gerhardt Msc
Publication of EP1051526A1 publication Critical patent/EP1051526A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1051526B1 publication Critical patent/EP1051526B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
    • F26B13/104—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts supported by fluid jets only; Fluid blowing arrangements for flotation dryers, e.g. coanda nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/63—Continuous furnaces for strip or wire the strip being supported by a cushion of gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B2045/0212—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using gaseous coolants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills

Definitions

  • the invention relates to a device in which suspended strips, preferably wide metal strips, are held in suspension by blowing with treatment gas from above and below and at the same time are heat-treated.
  • the heat treatment can be the heating and holding to the annealing temperature and subsequent cooling for metallurgical reasons or for the purpose of surface treatment, e.g. B. when drying a coating of the tape.
  • Such devices are usually made up of individual, consecutive sections or zones and contain such.
  • B. DE-PS 2446983.8 or DE 4010280 AI show each section a flow guide with at least one fan and arranged transversely to the belt run above and below the belt nozzle ribs with which the belt for the purpose of convective heat exchange with the gas circulated by the fan and at the same time is more or less well stabilized by the acting flow forces.
  • devices for operation at higher gas temperatures are generally equipped with radial fans for reasons of strength.
  • the device according to DE-OS 2446983.8 a particularly compact design is achieved by only one fan arranged on the side per section, but since the one fan supplies the upper and lower floating nozzles at the same time, simple adjustment of the load capacity, e.g. B. to adapt to the weight of the hovering band, not possible by changing the fan speed, because it would affect the upper and lower nozzle system in the same way.
  • the device according to DE-OS 2446983.8 has the disadvantage that the backflow of the treatment gas inflated onto the belt occurs only on one side towards the fan. This results in a cross-flow heat exchange between backflow from the belt and inflow in the nozzle ribs. B. in a heating zone in which the gas flows out of the tape colder than it is inflated onto the tape, a decrease
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) the temperature of the inflated gas along the nozzle rib from the side facing away from the fan to the fan side.
  • the device according to DE 40120280 AI avoids this disadvantage by mutual inflow to the nozzle ribs within a section, but is right because of the nozzle ribs, which must also be provided with complex flow control devices in order to achieve a flow that occurs exactly perpendicular to the belt over the entire working width complicated and expensive to manufacture.
  • the use of nozzle ribs also has the disadvantage, in the case of heavier belts in a device according to DE 40120280 AI, that the entire backflow from the belt can only take place between the nozzle ribs, because the side regions of the device through the feed channels from which the nozzle ribs are fed, are blocked.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device of the type specified which avoids the disadvantages described.
  • a relatively inexpensive, compact device is to be provided, in which the disadvantages of the backflow of the nozzle ribs to be guided to the floating Band inflated gas flow is only avoided by gaps between the nozzle fins.
  • the nozzle fields each of which extends over the entire working width and the entire length of the device, and which are supplied in each case from a collecting box for the blowing gas arranged below or above the nozzle field.
  • a radial fan preferably a drum rotor fan, is installed in a 360 "housing in each side wall below and above the belt level.
  • a 360 ° housing is followed by a blow-out duct the length of at least one hydraulic diameter of the duct, which is parallel to the respective one
  • the suction openings of the fans each point to the vertical longitudinal center plane of the device.
  • Each exhaust duct is followed by a first elbow running parallel to the belt level.
  • This first manifold opens into a second manifold which is parallel to the vertical section of the device and merges into a vertical channel from which the collection or supply box for the respective nozzle array is fed.
  • the free space between the fan spiral housing and the front wall of the device can be used for an entry opening into the respective upper or lower part of the device or for installing heating devices.
  • Coolers for cooling the gas flow circulated by the fans can be installed from the side wall parallel to the supply boxes for the nozzle field on both sides of the nozzle boxes, that is to say two in the upper half and two in the lower half of the device.
  • the coolers can be moved in boxes which are integrated into the outer wall, so that the same device can be used both for heating and for cooling the strip, the cooler being removed from the when operating as a heating zone, i.e. for heating the strip Flow circuit are extended.
  • the end wall of the cooler package pointing towards the interior is then provided with appropriate thermal insulation.
  • the nozzle field can consist of individual partial nozzles which are connected to one another by semi-open channels in order to facilitate the predominantly lateral outflow.
  • a nozzle box with a nozzle surface in which outflow openings which penetrate the box in the direction perpendicular to the strip plane are introduced.
  • the outflow openings can be dimensioned such that, depending on the basis weight to be carried, a more or less large amount of gas flows out through these outflow openings and a more or less large proportion of that onto the belt inflated gas stream flows out laterally, the levitation height of the band being determined by the ratio between lateral outflow and outflow through the openings which penetrate the nozzle box.
  • FIG. 1 shows a vertical longitudinal section through a system consisting of several heating and cooling zones
  • FIG. 2 shows a vertical longitudinal section of a zone with a device according to the invention
  • Figure 3 is a vertical cross section through a zone with the invention
  • FIG. 4 shows a horizontal section through a zone
  • FIG. 5 shows another embodiment of the nozzle field with one below
  • FIG. 6 shows an embodiment of the nozzle field as a nozzle plate, in which backflow openings in the form of channels are integrated for the partial outflow perpendicular to the strip surface and penetrate the nozzle box vertically.
  • the system shown in Figure 1 consists of four heating zones 2 and two cooling zones 3.
  • the installation area for coolers is indicated with reference numeral 30, with which the gas stream circulated in the cooling zone, which cools the strip, is cooled back.
  • the direct gas heating selected by way of example by flame tubes 31 is indicated in the heating zone 2.
  • a metal strip 1 runs from right to left horizontally through the plant. It is also possible to guide the tape at an angle through the system, the limit case of an inclination of the tape run of 90 ° with respect to the horizontal being a vertical system in which the tape hangs vertically and does not have to be carried, but nevertheless by blowing with floating nozzles is stabilized fluidically in the middle position from both sides.
  • the usual devices essentially consisting of rollers for the strip travel, the control of the strip center position and the regulation of the strip tension are arranged.
  • Each zone 2, 3 has a device for levitating the metal strip 1.
  • each zone 2 and 3 of the installation has four radial fans 4, which are installed in the side walls. Because of the particularly compact design and the very high delivery and pressure figures compared to other radial fans, drum rotor radial fans are particularly suitable for this.
  • the drum rotor radial fans 4 are installed in 360 ° spiral housings 5, which have the advantage that the drum rotors 4 develop their full power in such housings, as far as the pressure generated and the volume flow concerned are concerned.
  • a straight blow-out channel 6, which has at least a length of a hydraulic diameter of the blow-out cross section, connects to the 360 ° spiral housing 5. Such a blow-out channel 6 is required in connection with the spiral housing 5 so that the drum rotor fan 4 can develop the full delivery rate.
  • the blow-out channel 6 runs parallel to the belt run and is directed in the opposite direction for the two radial fans 4 installed in opposite side walls of a device, as the horizontal section through the device in FIG. 3 shows.
  • Each straight blow-out duct 6 of each fan 4 borders with one side on the floor 7 or the ceiling 8 of the device. 3, the upper wall of the upper channel 6 adjoins the ceiling 8 and the lower wall of the lower channel 6 adjoins the floor 7. 7
  • blow-out channel 6 is first drawn in at the tongue of the 360 ° spiral housing and only widens in a region 9 to the full blow-out channel cross section after a certain length.
  • the free area of the side wall, in which the fan 4 is installed, obtained by this channel shape can be used for installation openings for the introduction of heating devices such as, for. B. gas burners or gas-heated radiant tubes.
  • the area in which such openings can be made is identified in FIG. 2 by reference number 10.
  • a 90 ° elbow 11 with an axis vertical to the belt plane adjoins the blow-out channel 6, which deflects the volume flow conveyed by the radial fan 4 in the direction of the center of the device.
  • This elbow 11 merges into a second 90 ° elbow 12, the axis of which is directed parallel to the belt run and which deflects the volume flow vertically to the belt, ie upwards in the lower half of the device and downwards in the upper half of the device.
  • a short, vertically directed duct piece adjoins this second elbow 12
  • This box 14 occurs, which carries a nozzle field 15 on its side facing the belt 1.
  • This box 14 can either extend in one piece over the entire length of the device or, as shown in FIGS. 2 and 3, be divided in the middle of the device, as a result of which a gap 16 is formed between the two parts.
  • a partial box is supplied by a fan. This has the advantage that the nozzle pressure in the two boxes can be different due to a change in the speed of the fans.
  • the gap 16 between the two parts of a supply box 14 can be used to absorb thermal expansion.
  • the treatment gas flows out of the nozzle box 14 into the nozzle field 15 8 the belt 1 and from the belt 1 back to the fan 4, the major part of the volume flow impinging on the belt 1 flowing off laterally, i.e. through the gap between the nozzle field 15 and the side wall of the device upwards or downwards into the suction area of the Fan 4.
  • open backflow channels 18 can be arranged between the nozzle surfaces 17, which have a rhombus-like shape in the example of FIGS. 2 and 3, which, in the case of a rhombus-like design of the nozzle surfaces 17, expand from the center of the band to the edge of the band.
  • an expansion in the direction perpendicular to the band 1 can also take place.
  • the air flowing out of the belt 1 then reaches the space between the two fans 4 again along the longitudinal edges of the collecting tank 19 facing away from the belt, from which they again suck in the volume flow.
  • coolers 20 can advantageously be arranged along the side edges of the collecting box 19, which coolers can extend almost over the entire length of the device. Due to this large flow area, the pressure loss at the coolers 26 is comparatively low. Another advantage of this arrangement is that the cooler 26 can not only be removed very easily, but also that a lateral displacement in the housing 21 is possible, which are integrated in the side walls. In this way, a zone of the device designed as a cooling zone can also be used as a heating zone. When switching from cooling mode to heating mode, only the coolers 20 are moved into the housing 21. It is advantageous to provide the cooler with thermal insulation 22 on the end face pointing inwards in the extended state. Moving the cooler is very easy because the connections for the cooling water can be designed flexibly.
  • This embodiment of the device is particularly advantageous if it is to be used for the heat treatment of strips 1 made of light metal alloys.
  • Some Light metal alloys require relatively long holding times.
  • This possibility of the device according to the invention thus represents a great advantage in terms of production technology and, in particular, economic.

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Description

1
Vorrichtung zur schwebenden Führung von Bändern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, in welcher schwebend geführte Bänder, vorzugsweise breite Metallbänder, durch Beblasen mit Behandlungsgas von oben und unten in der Schwebe gehalten und dabei zugleich wärmebehandelt werden. Die Wärmebehandlung kann das Erwärmen und Halten auf Glühtemperatur sowie anschließendes Abkühlen aus metallurgischen Gründen oder auch zum Zweck der Oberflächenbehandlung, z. B. bei Trocknung einer Beschichtung des Bandes, umfassen.
Derartige Vorrichtungen sind in der Regel aus einzelnen, hintereinandergefügten Sektionen bzw. Zonen aufgebaut und enthalten, wie z. B. DE-PS 2446983.8 oder DE 4010280 AI, zeigen je Sektion eine Strömungsführung mit mindestens einem Ventilator und quer zum Bandlauf oberhalb und unterhalb des Bandes angeordneten Düsenrippen, mit welchen das Band zum Zweck des konvektiven Wärmeaustausches mit dem vom Ventilator umgewälzten Gas beblasen und zugleich mehr oder weniger gut durch die einwirkenden Strömungskräfte stabilisiert wird. Insbesondere Vorrichtungen zum Betrieb bei höheren Gastemperaturen sind in der Regel aus festigkeitstechnischen Gründen mit Radialventilatoren ausgerüstet.
Bei der Vorrichtung nach DE-OS 2446983.8 wird durch nur einen seitlich angeordneten Ventilator je Sektion zwar eine besonders kompakte Bauweise erzielt, aber da der eine Ventilator zugleich obere und untere Schwebedüsen versorgt, ist eine einfache Regulierung der Tragkraft, z. B. zur Anpassung an das Gewicht des schwebend zu führenden Bandes, durch Veränderung der Ventilatordrehzahl nicht möglich, weil dadurch das obere und untere Düsensystem in gleicher Weise betroffen würden. Außerdem hat die Vorrichtung nach DE-OS 2446983.8 den Nachteil, daß die Rückströmung des auf das Band aufgeblasenen Behandlungsgases nur nach einer Seite zum Ventilator hin erfolgt. Dadurch kommt es zwischen Rückströmung vom Band und Zuströmung in den Düsenrippen zu einem Wärmeaustausch im Kreuzstrom, wodurch sich z. B. in einer Heizzone, in welcher das Gas vom Band kälter abströmt als es auf das Band aufgeblasen wird, eine Abnahme
ERSATZBLAπ (REGEL 26) der Temperatur des aufgeblasenen Gases entlang der Düsenrippe von der dem Ventilator abgewandten Seite zur Ventilatorseite hin ergibt.
Die Vorrichtung nach DE 40120280 AI vermeidet diesen Nachteil zwar durch wechselseitige Zuströmung zu den Düsenrippen innerhalb einer Sektion, ist aber wegen der Düsenrippen, welche zudem zwecks Erzielung einer über die gesamte Arbeitsbreite genau senkrecht auf das Band auftretenden Strömung mit aufwendigen Strömungsleiteinrichtungen versehen werden müssen, recht kompliziert und teuer in der Herstellung. Die Verwendung von Düsenrippen hat ferner, bei schwereren Bändern in einer Vorrichtung nach DE 40120280 AI noch den Nachteil, daß die gesamte Rückströmung vom Band nur zwischen den Düsenrippen erfolgen kann, weil die Seitenbereiche der Vorrichtung durch die Zufuhrungskanäle, aus welchen den Düsenrippen beschickt werden, versperrt sind. Dies führt dazu, daß durch die für die Abströmung zwischen den Düsenrippen erforderliche konvektive Beschleunigung der Luft zwischen den Düsenrippen der zum Tragen unter dem Band erforderliche Überdruck streifenweise, nämlich zwischen den Düsenrippen, wieder abgebaut wird. Eine Erhöhung der Düsenaustrittsgeschwindigkeit bewirkt folglich nur teilweise eine Erhöhung der Tragkraft, da in äußerst nachteiliger Weise zugleich mit der Erhöhung der Düsenaustrittsgeschwindigkeit und der dadurch bedingten Erhöhung des Überdruckes auf der Warenbahn im Bereich der Düsenrippen die konvektive Beschleunigung zwischen den Düsenrippen ebenfalls ansteigt, was in diesem Bereich eine Absenkung des statischen Druckes bewirkt, wodurch jedoch ein großer Teil der durch die Geschwindigkeitssteigerung gewonnenen Tragkrafterhöhung wieder verloren geht. Die Folge sind relativ hohe Ventilatorleistungen und eine Begrenzung der Tragkraft auf Flächengewichte, die bei Glühanlagen für Metallbänder zum schwebend Führen von schweren Buntmetallbändern, Stahlbändern oder Leichtmetallbändern größerer Dicke nicht ausreicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet. Insbesondere soll eine relativ unaufwendige, kompakte Vorrichtung bereitgestellt werden, bei welcher die Nachteile der Rückströmung der mit den Düsenrippen auf das schwebend zu führende Band aufgeblasenen Gasströmung nur durch Zwischenräume zwischen den Düsenrippen vermieden wird.
Dies wird durch die in Anspruch 1 formulierten Merkmale erreicht. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsdetails. Bevorzugte Ausführungsformen zeigen beispielsweise die folgenden Merkmale:
Die Rückströmung vom Band in die Ansaugbereiche der Radialvetilatoren erfolgt überwiegend zu den beiden Seiten der Vorrichtung hin.
Oberhalb und unterhalb des Bandes sind die sich jeweils über die gesamte Arbeitsbreite und die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckenden Düsenfelder angeordnet, welche jeweils aus einem unterhalb bzw. oberhalb des Düsenfeldes angeordneten Sammelkasten für dem Beblasungsgas versorgt werden.
In jeder Seitenwand sind unterhalb und oberhalb der Bandebene je ein Radialventilator, vorzugsweise ein Trommelläuferventilator, in einem 360 "-Gehäuse eingebaut. An das 360°-Gehäuse schließt sich ein Ausblaskanal von der Länge mindestens eines hydraulischen Durchmessers des Kanals an, der parallel zur jeweiligen Seitenwand verläuft. Die Ansaugöffnungen der Ventilatoren weisen jeweils zur vertikalen Längsmittelebene der Vorrichtung hin.
An jeden Ausblasekanal schließt sich ein parallel zur Bandebene verlaufender erster Krümmer an. Dieser erste Krümmer mündet in einen zweiten parallel zum Vertikalschnitt der Vorrichtung stehenden Krümmer ein, der in einen vertikalen Kanal übergeht, aus welchem der Sammel- bzw. Versorgungskasten für das jeweilige Düsenfeld gespeist wird.
Durch die einander entgegengerichtete Anordnung der Ausblasekanäle zweier gegenüberliegender Radialventilatoren in einer Hälfte der Vorrichtung oberhalb bzw. unterhalb der Bandebene ergibt sich auf diese Weise eine Beschickung des Versorgungskastens des Düsenfeldes über zwei Eintrittsöffnungen jeweils an der Stirnwand der Vorrichtung.
Der frei bleibende Raum zwischen Ventilatorspiralgehäuse und Stirnwand der Vorrichtung kann für eine Einstiegsöffnung in das jeweilige Ober- bzw. Unterteil der Vorrichtung oder zum Einbau von Heizeinrichtungen genutzt werden.
Durch die Anordnung der Ventilatoren mit einem Spiralgehäuse mit der Ausblaseöffnung angrenzend an die Decke oder an den Boden der Vorrichtung verbleibt zwischen Sammelbzw. Versorgungskasten für das Düsenfeld und Ausblasekanal der jeweiligen Seitenwand ein Freiraum, in welchen ebenfalls Einbauöffmmgen für Brenner, Strahlheizrohre und dergleichen eingebracht werden können.
Kühler zum Kühlen des von den Ventilatoren umgewälzten Gasstromes können von der Seitenwand her parallel zu den Versorgungskästen für das Düsenfeld auf beiden Seiten der Düsenkästen, also je zwei in der oberen und je zwei in der unteren Hälfte der Vorrichtung, eingebaut werden.
Die Kühler können in Kästen, welche in die Außenwand integriert werden, verfahren werden, so daß die gleiche Vorrichtung sowohl zum Erwärmen als auch zum Kühlen des Bandes benutzt werden kann, wobei beim Betrieb als Heizzone, also zum Erwärmen des Bandes, die Kühler aus dem Strömungskreislauf ausgefahren werden. Die zum Innenraum hinweisende Stirnwand des Kühlerpaketes ist dann mit einer entsprechenden Wärmeisolation versehen.
Das Düsenfeld kann aus einzelnen Teildüsen bestehen, welche durch halboffene Kanäle zwecks Erleichterung der überwiegend seitlichen Abströmung miteinander verbunden sind. Es kann aber auch ein Düsenkasten mit einer Düsenfläche verwendet werden, in welchen Abströmöffnungen, welche den Kasten in Richtung senkrecht zur Bandebene durchdringen, eingebracht sind. Die Abströmöffnungen können so bemessen sein, daß je nach zu tragendem Flächengewicht eine mehr oder wenige große Gas-Menge durch diese Abströmöffnungen abströmt und ein mehr oder weniger großer Anteil des auf das Band aufgeblasenen Gasstromes seitlich abströmt, wobei durch das Verhältnis zwischen seitlicher Abströmung und Abströmung durch die Öffnungen, welche den Düsenkasten durchdringen, die Schwebehöhe des Bandes mitbestimmt wird.
Im folgenden wird die Vorrichtung nach der Erfindung am Beispiel einer Wärmebehandlungsanlage für schwebend geführte breite Metallbänder beschrieben. Ein solches breites Band hat eine Breite von 1000 mm bis 2500 mm. Die Figuren 1 bis 6 dienen der Erläuterung.
Es zeigen
Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine aus mehreren Heiz- und Kühlzonen bestehende Anlage,
Figur 2 einen vertikalen Längsschnitt einer Zone mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 3 einen vertikalen Querschnitt durch eine Zone mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Figur 4 einen Horizontalschnitt durch eine Zone,
Figur 5 eine andere Ausfuhrungsform des Düsenfeldes mit darunter befindlichem
Strömungsversorgungskasten,
Figur 6 eine Ausführung des Düsenfeldes als Düsenplatte, in welches für die teilweise Abströmung senkrecht zur Bandoberfläche Rückströmöffnungen in Form von Kanälen integriert sind, welche den Düsenkasten vertikal durchdringen.
Die in Figur 1 dargestellte Anlage besteht aus vier Heizzonen 2 und zwei Kühlzonen 3. In der Kühlzone 3 ist mit Bezugszeichen 30 der Einbaubereich für Kühler angedeutet, mit welchen der in der Kühlzone umgewälzte Gasstrom, welcher das Band abkühlt, zurückgekühlt wird. In der Heizzone 2 ist die beispielhaft gewählte direkte Gasbeheizung durch Flammenrohre 31 angedeutet. Ein Metallband 1 läuft von rechts nach links horizontal durch die Anlage. Es ist auch möglich, das Band geneigt durch die Anlage zu führen, wobei der Grenzfall einer Neigung des Bandlaufs von 90° gegenüber der Horizontalen eine Vertikalanlage darstellt, in welcher das Band vertikal hängt und nicht getragen werden muß, aber dennoch durch die Beblasung mit Schwebedüsen von beiden Seiten strömungstechnisch in der Mittellage stabilisiert wird.
Am Eintritt und am Austritt der aus Heizzonen 2 und Kühlzonen 3 bestehenden Anlagen sind die üblichen im wesentlichen aus Rollen bestehenden Einrichtungen für den Bandlauf, die Steuerung der Bandmittenlage und die Regulierung des Bandzuges angeordnet.
Jede Zone 2, 3 weist eine Vorrichtung zur Schwebeführung des Metallbandes 1 auf.
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, hat jede Zone 2 bzw. 3 der Anlage vier Radialventilatoren 4, welche in den Seitenwänden eingebaut sind. Wegen der besonders kompakten Bauweise und der im Vergleich zu anderen Radialventilatoren sehr hohen Lief er- und Druckzahlen eignen sich hierfür besonders Trommelläufer-Radial Ventilatoren.
Die Trommelläufer-Radialventilatoren 4 sind in 360° -Spiralgehäusen 5 eingebaut, welche den Vorteil haben, daß in solchen Gehäusen die Trommelläufer 4 ihre volle Leistung entfalten, was erzeugten Druck und geförderten Volumenstrom angeht. An die 360°- Spiralgehäuse 5 schließt sich jeweils ein gerader Ausblasekanal 6 an, welcher mindestens eine Länge von einem hydraulischen Durchmesser des Ausblasequerschnittes hat. Ein solcher Ausblasekanal 6 ist in Verbindung mit dem Spiralgehäuse 5 erforderlich, damit der Trommelläufer- Ventilator 4 die volle Förderleistung entfalten kann. Der Ausblasekanal 6 verläuft parallel zum Bandlauf und ist für die beiden in einander gegenüberliegenden Seitenwänden einer Vorrichtung eingebauten Radialventilatoren 4 in jeweils entgegengesetzte Richtung gerichtet, wie der Horizontalschnitt durch die Vorrichtung in Figur 3 zeigt. Jeder gerade Ausblasekanal 6 jedes Ventilators 4 grenzt mit einer Seite an den Boden 7 bzw. die Decke 8 der Vorrichtung an. In Fig. 3 grenzen die obere Wand des oberen Kanals 6 an die Decke 8 und die untere Wand des unteren Kanals 6 an den Boden 7 an. 7
An der jeweils gegenüberliegenden Seite ist der Ausblasekanal 6, wie im horizontalen Längsschnitt von Figur 2 dargestellt, beginnend an der Zunge des 360° -Spiralgehäuses zunächst eingezogen und erweitert sich erst nach einer gewissen Lauflänge in einem Bereich 9 auf den vollen Ausblasekanalquerschnitt. Der durch diese Kanalform gewonnene freie Bereich der Seitenwand, in welche der Ventilator 4 eingebaut ist, kann für Einbauöffnungen zur Einbringung von Heizeinrichtungen wie z. B. Gasbrennern oder gasbeheizten Strahlheizrohren genutzt werden. Der Bereich in welchem derartige Öffnungen eingebracht werden können, ist in Figur 2 durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
An den Ausblasekanal 6 schließt sich ein 90° -Krümmer 11 mit Achse vertikal zur Bandebene an, welcher den vom Radial Ventilator 4 geförderten Volumenstrom in Richtung auf die Vorrichtungsmitte umlenkt. Dieser Krümmer 11 geht in einen zweiten 90°- Krümmer 12 über, dessen Achse parallel zum Bandlauf gerichtet ist und der den Volumenstrom vertikal zum Band, also in der unteren Hälfte der Vorrichtung nach oben und in der oberen Hälfte der Vorrichtung nach unten umlenkt.
An diesen zweiten Krümmer 12 schließt sich ein kurzes, vertikal gerichtetes Kanalstück
13 an, aus welchem der vom Ventilator 4 geförderte Volumenstrom in einen Sammelkasten
14 eintritt, welcher auf seiner dem Band 1 zugewandten Seite ein Düsenfeld 15 trägt. Dieser Kasten 14 kann sich entweder einstückig über die gesamte Länge der Vorrichtung erstrecken oder auch wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, in der Mitte der Vorrichtung geteilt sein, wodurch zwischen den beiden Teilen ein Spalt 16 entsteht. Bei Ausführung des Düsenkastens mit Teilung in der Mitte der Vorrichtung wird jeweils ein Teilkasten von einem Ventilator versorgt. Dies hat den Vorteil, daß durch Drehzahländerung der Ventilatoren der Düsendruck in beiden Kästen unterschiedlich sein kann. Außerdem kann der Spalt 16 zwischen den beiden Teilen eines Versorgungskasten 14 dazu genutzt werden, um Wärmeausdehnungen aufzufangen.
Aus dem Düsenkasten 14 strömt das Behandlungsgas in das Düsenfeld 15, von diesem auf 8 das Band 1 und vom Band 1 wieder zurück zum Ventilator 4, wobei der größte Teil des auf das Band 1 auftreffenden Volumenstromes seitlich abfließt, also durch den Spalt zwischen dem Düsenfeld 15 und der Seitenwand der Vorrichtung nach oben bzw. unten in den Ansaugbereich des Ventilators 4.
Je nach Ausführung des Düsenfeldes 15 können zwischen den Düsenflächen 17, welche im Beispiel der Figuren 2 und 3 rhombusartige Form haben, zum Band hin offene Rückströmkanäle 18 angeordnet sein, welche sich bei rhombusartiger Ausführung der Düsenflächen 17 von der Bandmitte zum Bandrand hin erweitern. Zusätzlich zu dieser durch die Rhombusform der Düsenflächen 17 bedingten Erweiterung kann auch noch eine Erweiterung in Richtung senkrecht zum Band 1 erfolgen. Die vom Band 1 abströmende Luft gelangt dann entlang der dem Band abgewandten Längskanten des Sammelkastens 19 wieder in den Raum zwischen den beiden Ventilatoren 4, aus welchem diese den Volumenstrom wieder ansaugen.
Entlang der Seitenkanten des Sammelkasten 19 können vorteilhaft bei Ausführung der Vorrichtung gemäß der Erfindung als Kühlzone Kühler 20 (Fig. 3) angeordnet sein, welche sich nahezu über die gesamte Länge der Vorrichtung erstrecken können. Durch diese große Durchströmungsfläche ist der Druckverlust an den Kühlern 26 vergleichsweise gering. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist noch, daß die Kühler 26 nicht nur sehr leicht ausgebaut werden können, sondern daß auch ein seitliches Verschieben in Gehäuse 21 möglich ist, welche in die Seitenwände integriert sind. Man kann auf diese Weise eine als Kühlzone gestaltete Zone der Vorrichtung ebenfalls als Heizzone benutzen. Bei der Umstellung vom Kühlbetrieb auf den Heizbetrieb werden lediglich die Kühler 20 in die Gehäuse 21 verfahren. Dabei ist es vorteilhaft den Kühler auf der im ausgefahrenen Zustand nach innen weisenden Stirnfläche mit einer Wärmeisolation 22 zu versehen. Das Verschieben der Kühler ist sehr einfach möglich, da die Anschlüsse für das Kühlwasser flexibel gestaltet werden können.
Diese Ausführungsform der Vorrichtung ist dann besonders vorteilhaft, wenn sie zur Wärmebehandlung von Bändern 1 aus Leichtmetallegierungen dienen soll. Einige Leichtmetallegierungen erfordern nämlich relativ lange Haltezeiten. Für die Wärmebehandlung von Bändern 1 aus solchen Legierungen ist es daher vorteilhaft, bei einer aus mehreren Heizzonen 2 und mehreren Kühlzonen 3 bestehenden Anlage die an die Heizzonen 2 angrenzenden Kühlzonen 3 zum Teil als Heizzonen umzusteuern, und zwar für Bänder 1, die wegen der erforderlichen längeren Haltezeit auf maximaler Glühtemperatur sonst nur sehr langsam durch die Vorrichtung bewegt werden könnten. Diese Möglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt also einen großen produktionstechnischen und insbesondere wirtschaftlichen Vorteil dar.
Außer den vorbeschriebenen rhombusförmigen Düsenflächen 17 können auf den Düsenkasten auch übliche Schwebendüsenrippen 23 mit Schlitz- 24 und Lochstrahlen 25 aufgesetzt werden, wie sie in Figur 5 dargestellt sind. Es ist aber auch möglich den Düsenkasten, so wie in Figur 6 gezeigt, auszuführen. Die dem Band zugewandte Seite des Düsenfeldes ist eine plane Fläche 27, in welche die Düsenöffnungen 28 eingebracht sind. Ein Teil dieser Düsenöffnungen ist um Rückströmöffnungen gruppiert. Die Rückströmöffnungen werden durch Kanäle 29 gebildet, welche den Düsenkasten 14 in einer Richtung vertikal zur Bandebene durchdringen. Durch diese Öffnungen strömt ein Teil des auf das Band aufgeblasenen Gasstromes unmittelbar in den Raum zwischen den Ventilatoren 4 zurück. Der große Vorteil dieser Ausführungsform ist die sehr einfache Fertigung und die glatte Düsenfläche, welche auch bei empfindlichen Bändern 1 bzw. Bahnen und beim Einziehen einer neuen Bahn oder eines neuen Bandes 1 keinerlei Ansatzpunkte zum Verhaken des Bandes 1 liefert.

Claims

10 Patentansprüche
1. Vorrichtung zur schwebenden Führung und Stabilisierung von Bändern (1), vorzugsweise breiten Metallbändern (1), zum Zweck der Wärmebehandlung, bei der a) das Band (1) mit Hilfe von Schwebedüsenfeldern (15, 17) beidseitig beblasen wird, und b) zu beiden Seiten des Bandes (1) je zwei Radialventilatoren (4) mit 360°- Spiralgehäusen (5) an den Seitenwänden der Vorrichtung angeordnet sind, wobei die Ansaugöffnungen der Radialventilatoren (4) zur Vorrichtungsmitte hin weisen, dadurch gekennzeichnet, daß c) die Radialventilatoren (4) so angeordnet sind, daß sie in Längsrichtung der Vorrichtung also in Laufrichtung des Bandes (1), in Ausblasekanäle (6) von der Länge von mindestens einem hydraulischen Durchmesser ausblasen, die mit einer Seitenwand an die Decke (8) bzw. den Boden (7) der Vorrichtung angrenzen, daß d) sich an die Ausblasekanäle (6) jeweils Krümmer (11, 12) anschließen, aus denen der vom Radialventilator (4) geförderte Volumenstrom in einen Sammelkasten (14) eintritt e) welcher sich über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt und auf der dem Band zugewandten Seite mit dem Düsenfeld (15) versehen ist, und daß f) der auf das Band (1) aufgeblasene Gasstrom zum überwiegenden Teil zu den Längsseiten der Vorrichtung hin abströmt und von den Seiten der Vorrichtung her in den Saugraum (23) zwischen den Radialventilatoren (4) oberhalb und unterhalb des Bandes (1) eintritt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Ausblasekanäle (6) je ein 90°-Krümmer (11) mit Krümmerachse vertikal zur Bandebene anschließt, welcher in einen zweiten Krümmer (12) mit Krümmerachse parallel zum Bandlauf übergeht, der den vom Radialventilator (4) geförderten 11 Volumenstrom zum Band (1) hin richtet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an jeden zweiten Krümmer (12) jeweils ein kurzer Kanal (13) mit Achsrichtung vertikal zur Bandachse anschließt, der den Sammelkasten (14) beschickt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialventilatoren (4) mit den 360°-Spiralgehäusen (5) in den Seitenwänden der Vorrichtung angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düsenfelder (15) über die gesamte Arbeitsbreite und die gesamte Länge der Vorrichtung erstrecken.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freibleibende Raum zwischen dem Sprialgehäuse (5) des Radialventilators (4) und der Stirnwand der Vorrichtung mit einer Einstiegsöffnung versehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freibleibenden Raum zwischen dem Spiralgehäuse (5) des Radialventilators (4) und der Stirnwand der Vorrichtung Heizeinrichtungen angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Sammelkästen (14) für die Düsenfelder (15) auf beiden Seiten der Sammelkästen (14) Kühler (20) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühler (20) in Kästen (21) verfahrbar sind, die in die Außenwand integriert sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Innenraum hinweisende Stirnwand der Kühler (20) mit einer Wärmeisolation (22) 12 versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenfeld (15) aus einzelnen Teildüsen besteht, die durch halboffene Kanäle miteinander verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenfeld durch einen Düsenkasten mit einer Düsenfläche (17) gebildet wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenfläche (17) zum Band (1) hin offene Rückströmkanäle (18) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückstromkanäle (18) bei rhombusartiger Ausführung der Düsenflächen (17) von der Bandmitte zum Bandrand hin erweitern.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammel- bzw. Düsenkasten (14) mit einer Düsenfläche (27) versehen ist, in welche Düsenöffnungen (28) eingebracht sind, welche zum Teil um Rückströmkanäle (29) gruppiert sind, die den Düsenkasten (14) senkrecht zur Bandebene durchdringen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Querschnitte der Abströmkanäle (29) unter Berücksichtigung des zu tragenden Flächengewichtes erfolgt.
17. Vorrichtung zur schwebenden Führung und Stabilisierung von Bändern (1), vorzugsweise breiten Metallbändern (1), zum Zweck der Wärmebehandlung, bei der a) das Band (1) mit Hilfe von Schwebedüsenfeldern (15, 17) beidseitig beblasen wird, und b) zu beiden Seiten des Bandes (1) je zwei Radialventilatoren (4) mit 360°- Spiralgehäusen (5) an den Seitenwänden der Vorrichtung angeordnet sind, 13 wobei die Ansaugöffnungen der Radialventilatoren (4) zur Vorrichtungsmitte hin weisen, c) die Achsen der Radialventilatoren (4) senkrecht zu den Seitenwänden stehen und die Radial ventialtoren (4) so angeordnet sind, daß sie parallel zur Längsrichtung der Vorrichtung, also in Laufrichtung des Bandes (1), in Ausblasekanäle (6) von der Länge von mindestens einem hydraulischen Durchmesser ausblasen, dadurch gekennzeichnet, daß d) die Ausblasekanäle (6) mit einer Seitenwand an die Decke (8) bzw. den Boden (7) der Vorrichtung angrenzen, daß e) sich an die Ausblasekanäle (6) jeweils Krümmer (11, 12) anschließen, aus denen der vom Radialventilator (4) geförderte Volumenstrom in einen Sammelkasten (14) eintritt, f) welcher sich mindestens einstückig über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt und auf der dem Band zugewandten Seite mit dem Düsenfeld (15) versehen von etwa gleicher Breite wie der Sammelkasten ist, und daß g) der auf das Band (1) aufgeblasene Gasstrom zum überwiegenden Teil zu den Längsseiten der Vorrichtung hin abströmt und von den Seiten der Vorrichtung her in den Saugraum (23) zwischen den Radialventilatoren (4) oberhalb und unterhalb des Bandes (1) eintritt.
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