EP1443120A1 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Bänder im Durchlauf - Google Patents

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EP1443120A1
EP1443120A1 EP03029982A EP03029982A EP1443120A1 EP 1443120 A1 EP1443120 A1 EP 1443120A1 EP 03029982 A EP03029982 A EP 03029982A EP 03029982 A EP03029982 A EP 03029982A EP 1443120 A1 EP1443120 A1 EP 1443120A1
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EP
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nozzle
fluid
tape
heating
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    • F27D2019/0028—Regulation
    • F27D2019/0059—Regulation involving the control of the conveyor movement, e.g. speed or sequences

Definitions

  • the invention relates to a device for the heat treatment of metallic strips in the Pass, in particular for operation under protective gas of low density, such as for example a nitrogen / hydrogen mixture with a high hydrogen content.
  • the continuous heat treatment is usually under protective gas carried out.
  • This protective gas can largely consist of nitrogen.
  • a disadvantage of the rope line in particular is that in the case of longer lengths of tape Heat treatment part both high belt sag and high Band tension occur. As a result, the throughput of such systems is very high limited.
  • the object of the invention is to provide a device which has the advantages of Belt guidance by means of stabilizing floating nozzles with the advantages of Tower furnace systems and systems with a conveyor belt combined on a rope line, without having to accept the disadvantages of the known system.
  • FIG. 1 schematically shown housing 6 arranged. This case indicates for the Tape entry and the tape exit sealed passages 7, which in Figure 1 are also only indicated schematically.
  • nozzle systems 8u and 8o for the heating section 4 and 9u and 9o for the cooling section 5 are provided.
  • these blowing systems that support and at the same time as the band its position stabilizing floating nozzles, preferably as from EP 0 864 518 B1 known, are executed, the tape 1 is held in a certain position, so that the required belt tension due to the load-bearing capacity of the nozzle systems 8 and 9 can be reduced. Therefore, the device is able to comparatively heavy metal strips made of a high density metal with relative low sag as part of the weight is due to the stabilizing Floating nozzle system is carried.
  • these nozzle systems can also a particularly pronounced in the area of the strongest concave curvature exert transverse stabilizing effect on the tape.
  • the belt With thin ribbons, with the same system the belt without any significant tensile forces in the same Lead form, because of the stabilizing floating nozzle system, the belt in this Position as a stable position between gas springs.
  • a sensor 10 which is located in the vicinity of the Low point of the band is arranged. With this sensor it can be, for. B. is a sensor 10 working with microwaves according to the radar principle. It is advantageous to arrange several sensors over the bandwidth, since the Bandwidth for one and the same device can be varied during operation can. In this way, several sensors are available for wide bands 1 Available, while in the narrowest 1 band at least one sensor 10 always Belt position recorded reliably.
  • Figure 2 is an embodiment of the device with a vertical belt run behind the Roll 2 shown.
  • the entire treatment part including the Roll 2 surrounded by a protective gas-tight housing 6.
  • the tape enters through the schematically illustrated sealing device 7.
  • This Device is, according to the prior art, for. B. as a roller seal executed and requires no further explanation.
  • the belt 1 In the descending belt run, the belt 1 first passes through the heating part 4 and then the first area of the cooling part 5. On both sides of the belt 1 are the stabilizing blowing nozzle systems 8l, 8r for the Heating section and 9l and 9r for the cooling section.
  • the tape has a concave course when viewed from above Curvature.
  • This course is in a fluid 12, for. B. water.
  • This Fluid 12 usually a suitable liquid, also delimits the interior of the Housing 6 against the outside atmosphere and thus separates the protective gas from the ambient air.
  • the position of the tape run is determined at the bottom of the concave curvature at least one sensor 10 detected and checked so that the desired shape is maintained under all operating conditions.
  • this tape height detection works advantageously on the sounder principle.
  • FIG. 3 Further details of a typical belt run of the device according to the invention are shown Figure 3.
  • the device is sealed from the outside atmosphere on Belt entry through a double roller seal 41.
  • the roller combination 40 serves the dismantling of the belt tension from the higher tension in front of the roller combination 40 the lower draft in the heat treatment part.
  • a control roller 42 is arranged on the belt run.
  • In front of this control roller 42 is a sensor for detecting the tape position and another behind this control roller 42 Pinch roller of smaller diameter, which is a concern even with low tape tension of the band 1 on the pulley 42 ensures.
  • closure device 43 which consists of two perpendicular to the Band movable closure members.
  • this Closure device 43 is by the advantageously water-cooled and with heat insulation provided inlet neck 44 formed tape inlet opening in the Heating part 4, which is also at a considerable temperature of z. B. about 950 ° C can be operated, closed, so that no heat from the tape standstill the heat treatment part 4 can exit upwards and possibly there damage to the deflection roller 42 or its coating.
  • a cooling device (not shown) may be provided which is not permitted excludes high roll temperatures.
  • a cooling device can, for. B. by Blow the tape with low temperature shielding gas. It can also be advantageous, the roller combination 40 to reduce the tape tension on the low value in the treatment part immediately before the band enters it to be arranged so that the role 2 is unnecessary.
  • the heat treatment part 4 and the first area 5 of the The cooling section is indicated in FIG. 3 by the reference symbol 45.
  • the tape 1 From the refrigerator compartment 5 is the tape 1 through a protective gas-tight channel that in the Liquid cap 12 immersed, guided.
  • the one running in the direction of roll 3 Belt is passed through squeeze rollers 11 and then still on the belt adhering fluid 12, usually water, with the convection dryer 13, the can be heated, dried.
  • Figure 4 shows as an example more details of the embodiment with vertical Tape.
  • three superimposed heating zones 4 and a cooling zone 5 located below these heating zones 4 is shown.
  • the Flow guides of the three heating zones 4 and those below Cooling zone 5 have in the longitudinal section shown in Figure 4 transverse to the belt run the shape of a U.
  • the legs of the U point downwards. It is also the reverse arrangement, i.e. upward pointing U-legs. possible.
  • the zones are separated from each other in the heating section Trapezoidal sheet floors 26 made.
  • the first floor 26 is located a layer of insulating material 27 below this trapezoidal sheet, so that a temperature difference is set between the first and the second zone and can be maintained.
  • This version of the intermediate floor 26 in Connection with thermal insulation 27 is of course possible between all zones.
  • the wall structure shown in Figure 5 is particularly advantageous.
  • the outer skin consists of a gas-tight welded sheet steel housing 30.
  • On the inner wall there are holding pins 31 for layers 32 of heat insulation material, for. B. attached by welding.
  • These layers 32 applied to the outer wall 30 consist of fibers with a high SiO 2 content, which have good mechanical properties, but tend to decay at high temperatures above approximately 800 ° C. and in a hydrogen atmosphere, since SiO 2 is reduced to SiO.
  • a film 33 made of a highly heat-resistant material e.g. B. placed a nickel-chromium alloy.
  • a further film 33 made of highly heat-resistant material is used for covering the relatively small-sized sheet metal elements 35 as mechanical protection, preferably made of perforated sheet metal. All layers are held by platelets 36 on the pins 31 are attached. To easily change the outer fiber layers too can, it is appropriate to such platelets, preferably made of thin sheet metal manufactured, also to be applied as an intermediate fastening to the first film layer.
  • Impingement jets of the heating or cooling fluid in particular a gas, e.g. pure Hydrogen or a hydrogen / nitrogen mixture with a high hydrogen content, blow, which exerts a flat force on the tape, which is similar a spring increases with decreasing distance between band 1 and nozzle field; this leads to a position stabilizing effect on the tape, the size this stabilizing force from the dynamic pressure of the blowing fluid in the Jet exit depends on the impact jets.
  • a gas e.g. pure Hydrogen or a hydrogen / nitrogen mixture with a high hydrogen content
  • the distance between the arranged on both sides of the belt 1 Nozzle fields in the heat treatment part is heating 4 in the two areas and cooling 5 are essentially constant, which means that the Distance change is a maximum of ⁇ 10%.
  • a suitable nozzle system for achieving the desired effect is described in the EP 0 864 518 B1 and has successive ones in the tape running direction Nozzle surfaces with nozzle openings from round holes and / or slot nozzles, where the width of the nozzle surfaces - measured parallel to the belt running direction - over the Width of the nozzle field - measured perpendicular to the strip running direction - changes.
  • the Nozzle surfaces are at least partially circumferential by slot nozzles edged.
  • This stabilizing nozzle system can be designed and operated in such a way that the belt 1 through the nozzle system also stabilizes transverse to the belt run experiences, this transverse stabilizing effect in the area of the belt run with - of considered above - concave curvature is particularly pronounced.
  • Any suitable fluid can be used as the barrier fluid for the region 12, wherein preferably working with a liquid.
  • a suitable liquid can be found under Consideration of the chemical compatibility with the material of the metallic Tapes can be selected.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Bänder im Durchlauf, insbesondere zum Betrieb unter Schutzgas geringer Dichte, weist den Bandverlauf stabilisierende Stabilisierungsdüsensysteme auf, die im Erwärmungsteil und zumindest im ersten Teil der Abkühlung den Wärmeübergang überwiegend mit erzwungener Konvektion bewirken. Das Band wird in dem durch Rollen eingegrenzten Behandlungsteil berührungsfrei geführt. Der Bandverlauf weist in dem Behandlungsbereich, von oben betrachtet, zumindest in einem Teilbereich eine konkave Krümmung auf. Der Bereich dieser konkaven Krümmung kann in einem Fluid erfolgen, das von dem Fluid, mit dem das Band im Erwärmungsteil und zumindest im ersten Teil des Kühlbereichs beblasen wird, unterschiedlich ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Bänder im Durchlauf, insbesondere zum Betrieb unter Schutzgas geringer Dichte, wie beispielsweise ein Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch mit hohem Wasserstoff-Anteil.
Durchlaufanlagen spielen bei der Wärmebehandlung von Bändern sowohl aus Eisenals auch aus Nichteisenmetall-Legierungen, wie z. B. Kupferlegierungen, eine große Rolle. Bei Bändern, deren Oberfläche während der Wärmebehandlung oxidieren kann, wird die Durchlaufwärmebehandlung üblicherweise unter Schutzgas durchgeführt. Dieses Schutzgas kann zum größten Teil aus Stickstoff bestehen. Für einige Wärmebehandlungsvorgänge ist es aber sinnvoll, Schutzgas mit einem hohen Wasserstoffanteil oder sogar reinen Wasserstoff zu verwenden.
Die Verwendung von reinem Wasserstoff als Schutzgas bietet den Vorteil einer besseren Wärmeübertragung, so dass mit gleicher Anlagenlänge wie bei Stickstoff ein wesentlich höherer Durchsatz erzielt werden kann.
Da an die Qualität der Oberfläche von Bändern sowohl aus Eisenlegierungen als auch aus Nichteisenmetall-Legierungen in der Regel hohe Anforderungen gestellt werden, ist es der moderne Stand der Technik, diese Bänder berührungsfrei zu führen. Die berührungsfreie Führung wird dadurch erreicht, dass das Band in einem Turmofen vertikal hängt oder in einem Horizontalofen eine Seillinie annimmt, die sich unter Wirkung der Schwerkraft einstellt.
Nachteilig ist insbesondere bei der Seillinie, dass bei größeren Bandlängen im Wärmebehandlungsteil sowohl ein hoher Banddurchhang als auch eine hohe Bandspannung auftreten. Dadurch ist der Durchsatz derartiger Anlagen sehr begrenzt.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden Anlagen mit horizontaler Bandführung entwickelt, wobei das Band im Behandlungsteil mittels Schwebedüsen in der horizontalen Lage stabilisiert und getragen wird. Solche Anlagen setzen aber voraus, dass eine ausreichend hohe Tragkraft erzielt werden kann, was bei hohen Temperaturen, Schutzgas geringer Dichte, wie z. B. einem Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch mit hohem Wasserstoffanteil, und schweren Bändern große Probleme bereitet. Daher ist man vielfach, wenn man sich für die vorteilhafte Verwendung eines Schutzgases mit hohem Wasserstoffanteil entschieden hat, dazu gezwungen, die vorerwähnten Turmofenanlagen oder Anlagen mit Bandführung nach einer Seillinie zu verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Vorteile der Bandführung mittels stabilisierenden Schwebedüsen mit den Vorteilen von Turmofenanlagen und Anlagen mit Führung des Bandes nach einer Seillinie vereint, ohne die Nachteile der bekannten Anlage in Kauf nehmen zu müssen.
Dies wird durch die Kombination der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale erreicht.
Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Unteransprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine Ausführung der Vorrichtung, bei welcher sich die den Behandlungsbereich des Bandes eingrenzenden Rollen auf gleicher Höhe befinden,
Figur 2
eine Ausführung der Vorrichtung mit vertikalem Bandlauf, an den sich der Bereich mit - von oben betrachtet - konkavem Bandlauf anschließt,
Figur 3
eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit vertikalem Bandlauf und weiterer Details zur Bandführung,
Figur 4
einen Ausschnitt des Behandlungsteiles für eine Vorrichtung mit vertikaler Bandführung, in dem weitere Ausführungsdetails zu erkennen sind, und
Figur 5
das Schema einer vorteilhaften Ausführung der Außenwand.
Bei der Ausführung der Vorrichtung nach Figur 1 mit Rollen 2, 3 auf gleicher Höhe wird ein Band 1 im Behandlungsbereich im Durchhang geführt. Dieser Durchhang kommt auf Grund des Eigengewichtes, also unter Mitwirkung der Schwerkraft zustande. Die Rollen 2, 3 und der Behandlungsbereich sind in einem in Figur 1 schematisch dargestellten Gehäuse 6 angeordnet. Dieses Gehäuse weist für den Bandeintritt und den Bandaustritt abgedichtete Durchlässe 7 auf, die in Figur 1 ebenfalls nur schematisch angedeutet sind.
Oberhalb und unterhalb des Bandes 1 sind schematisch dargestellte Düsensysteme 8u und 8o für den Erwärmungsteil 4 sowie 9u und 9o für den Kühlteil 5 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Beblasungssysteme, die als das Band unterstützende und zugleich dessen Lage stabilisierende Schwebedüsen, vorzugsweise wie aus EP 0 864 518 B1 bekannt, ausgeführt sind, wird das Band 1 in einer bestimmten Lage gehalten, so dass die erforderliche Bandspannung aufgrund der Tragewirkung der Düsensysteme 8 und 9 verringert werden kann. Daher ist die Vorrichtung in der Lage, auch vergleichsweise schwere Metallbänder aus einem Metall hoher Dichte mit relativ geringem Durchhang zu führen, da ein Teil des Gewichts durch das stabilisierende Schwebedüsensystem getragen wird. Zugleich können diese Düsensysteme auch eine im Bereich der stärksten konkaven Krümmung besonders ausgeprägte querstabilisierende Wirkung auf das Band ausüben. Bei dünnen Bändern lässt sich mit dem gleichen System das Band ohne nennenswerte Zugkräfte in der gleichen Form führen, da durch das stabilisierende Schwebedüsensystem das Band in dieser Lage wie zwischen Gasfedern eine stabile Lage findet.
Zur Überwachung der Bandlage dient ein Sensor 10, der in der Nähe des Tiefpunktes des Bandverlaufes angeordnet ist. Bei diesem Sensor kann es sich z. B. um einen mit Mikrowellen nach dem Radarprinzip arbeitenden Sensor 10 handeln. Es ist vorteilhaft mehrere Sensoren über der Bandbreite anzuordnen, da die Bandbreite für ein und dieselbe Vorrichtung während des Betriebs variiert werden kann. Auf diese Weise stehen bei breiten Bändern 1 mehrere Sensoren zur Verfügung, während beim schmalsten 1 Band zumindest immer ein Sensor 10 die Bandlage zuverlässig erfasst.
In Figur 2 ist eine Ausführung der Vorrichtung mit vertikalem Bandlauf hinter der Rolle 2 dargestellt. Wie bei der Vorrichtung, die in Figur 1 schematisch abgebildet ist, wird auch bei dieser Vorrichtung der gesamte Behandlungsteil einschließlich der Rolle 2 von einem schutzgasdichten Gehäuse 6 umgeben. Durch dieses Gehäuse 6 tritt das Band durch die schematisch dargestellte Abdichteinrichtung 7 ein. Diese Einrichtung ist, dem Stand der Technik entsprechend, z. B. als Rollenabdichtung ausgeführt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
Im absteigenden Bandlauf durchläuft das Band 1 zunächst den Erwärmungsteil 4 und anschließend den ersten Bereich des Kühlteils 5. Beiderseits des Bandes 1 befinden sich die stabilisierenden Beblasungsdüsensysteme 8l, 8r für den Erwärmungsteil und 9l und 9r für den Kühlteil.
Am unteren Ende hat das Band einen Verlauf mit - von oben betrachtet - konkaver Krümmung. Dieser Verlauf befindet sich in einem Fluid 12, z. B. Wasser. Dieses Fluid 12, in der Regel eine geeignete Flüssigkeit, grenzt zugleich den Innenraum der Einhausung 6 gegen die Außenatmosphäre ab und trennt somit das Schutzgas von der Umgebungsluft.
In dem Fluidbecken befinden sich sowohl auf der Innenkrümmung als auch auf der Außenkrümmung Düsensysteme 9i, 9a, die ähnlich wie die in der Gasatmosphäre arbeitenden Systeme 8 und 9 wirken, aber speziell auf den Betrieb mit dem Sperrfluid abgestimmt und entworfen sind und das Fluid, insbesondere Wasser, auf das Band 1 richten. Durch diese Fluiddüsen 9i, 9a werden auf das Band Stabilisierungskräfte ausgeübt, die auch dünne Bänder 1, die anderenfalls verlaufen würden, in der gewünschten konkaven Form führen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wirken diese Düsensysteme auch ähnlich wie eine Bandmittensteuerung lagestabilisierend in Richtung quer zum Bandlauf. Es ist aber auch möglich, solche Stabilisierungsdüsen nur im Bereich der vertikalen Schenkel des Bandlaufs, die den konkav gekrümmten Bereich eingrenzen, anzuordnen, so dass der Bandlauf dazwischen sich frei einstellen kann und nur die Lage im tiefsten Bereich durch den Sensor 10 überwacht wird.
Die Lage des Bandlaufs wird im Tiefpunkt der konkaven Krümmung mittels mindestens eines Sensors 10 erfasst und kontrolliert, so dass die gewünschte Form unter allen Betriebsbedingungen erhalten bleibt. In einer Flüssigkeit als Sperrfluid arbeitet diese Höhenlageerfassung des Bandes vorteilhaft nach dem Echolotprinzip.
Weitere Details eines typischen Bandlaufs der Vorrichtung nach der Erfindung zeigt Figur 3. Die Abdichtung der Vorrichtung gegenüber der Außenatmosphäre erfolgt am Bandeinlauf durch eine Doppelrollenabdichtung 41. Die Rollenkombination 40 dient dem Abbau des Bandzuges von dem höheren Zug vor der Rollenkombination 40 auf den niedrigeren Zug im Wärmebehandlungsteil. In der ersten Umlenkung des Bandlaufs ist eine Steuerrolle 42 angeordnet. Vor dieser Steuerrolle 42 befindet sich ein Sensor zur Erfassung der Bandlage und hinter dieser Steuerrolle 42 eine weitere Andruckrolle kleineren Durchmessers, die auch bei geringem Bandzug ein Anliegen des Bandes 1 an der Umlenkrolle 42 sicherstellt.
Unterhalb der zweiten Umlenkrolle 2, die den Behandlungsbereich des Bandes eingrenzt, befindet sich eine Verschlusseinrichtung 43, die aus zwei senkrecht zum Band beweglichen Verschlussorganen besteht. Mit Hilfe dieser Verschlusseinrichtung 43 wird durch die durch den vorteilhaft wassergekühlten und mit Wärmeisolation versehenen Einlaufhals 44 gebildete Bandeintrittsöffnung in den Erwärmungsteil 4, der auch bei erheblicher Temperatur von z. B. ca. 950 °C betrieben werden kann, verschlossen, so dass keine Wärme beim Bandstillstand aus der Wärmebehandlungsteil 4 nach oben austreten kann und dort möglicherweise zu einer Beschädigung der Umlenkrolle 42 bzw. deren Beschichtung führt.
Zwischen Umlenkrolle 42 und Bandeintritt 7 in den Wärmebehandlungsteil 4 kann noch eine Kühlvorrichtung (nicht gezeichnet) vorgesehen werden, die unzulässig hohe Rollentemperaturen ausschließt. Eine solche Kühleinrichtung kann z. B. durch Beblasen des Bandes mit Schutzgas niedriger Temperatur arbeiten. Es kann auch vorteilhaft sein, die Rollenkombination 40 zum Abbau des Bandzuges auf den niedrigen Wert im Behandlungsteil unmittelbar vor dem Eintritt des Bandes in diesen anzuordnen, so dass die Rolle 2 sich erübrigt.
Der Wärmebehandlungsteil 4 und der darunter befindliche erste Bereich 5 des Kühlteils sind in Figur 3 durch das Bezugszeichen 45 angedeutet. Aus dem Kühlteil 5 wird das Band 1 durch einen schutzgasdichten Kanal, der in den Flüssigkeitsverschluss 12 eintaucht, geführt. Das in Richtung der Rolle 3 laufende Band wird durch Abquetschrollen 11 geführt und das danach noch am Band anhaftende Fluid 12, in der Regel Wasser, mit dem Konvektionstrockner 13, der beheizt sein kann, getrocknet.
Figur 4 zeigt als Beispiel nähere Details der Ausführungsform mit vertikalem Bandlauf. In der Figur sind drei übereinander geordnete Erwärmungszonen 4 und eine unter diesen Erwärmungszonen 4 angebrachte Kühlzone 5 dargestellt. Die Strömungsführungen der drei Erwärmungszonen 4 und der darunter befindlichen Kühlzone 5 haben in dem in Figur 4 dargestellten Längsschnitt quer zum Bandlauf die Form eines U. Im Beispiel der Figur 4 weisen die Schenkel des U nach unten. Es ist aber auch die umgekehrte Anordnung, also nach oben weisende U-Schenkel. möglich.
Dabei sind auf der Außenseite des dem Band 1 zugewandten Schenkels des U die stabilisierenden Düsenfelder 23 angeordnet. Im von den Schenkeln des U umschlossenen Raum befinden sich in den Erwärmungszonen 4 Strahlheizrohre 25 und in der Kühlzone 5 Kühler 28, insbesondere Wärmetauscher. Zum Strömungsantrieb dienen Radialventilatoren 21, die mittels Stopfen, die mit Isoliermaterial gefüllt sind, in die Außenwand eingesetzt sind. Die Strömungsgehäuse 20 sind dabei über kronenartige Gebilde 22 mit der Tragkonstruktion des Ventilators 21 und darüber wiederum mit der Tragkonstruktion des Außengehäuses 6 verbunden. Die Kraftübertragung erfolgt an den Spitzen der Kronenzacken.
Die Ausführung dieser Befestigung in Form von Kronen stellt sicher, dass durch Wärmespannungen und Wärmedehnungen keine Beulen, Risse und dergleichen Schwierigkeiten auftreten können.
Die Abgrenzung der Zonen voneinander wird im Erwärmungsteil mittels Trapezblechböden 26 vorgenommen. Bei dem ersten Boden 26 befindet sich unterhalb dieses Trapezbleches noch eine Lage Isolierwerkstoff 27, so dass zwischen der ersten und der zweiten Zone ein Temperaturunterschied eingestellt und aufrecht erhalten werden kann. Diese Ausführung des Zwischenbodens 26 in Verbindung mit Wärmeisolierung 27 ist natürlich zwischen allen Zonen möglich.
Bei Vorrichtungen zum Betrieb bei hohen Temperaturen, z. B. oberhalb 800 °C im Erwärmungsteil, und Schutzgas mit hohem Wasserstoffanteil ist der in Figur 5 dargestellte Wandaufbau besonders vorteilhaft. Die Außenhaut besteht aus einem gasdicht geschweißten Stahlblechgehäuse 30. An dessen Innenwand sind Haltestifte 31 für Lagen 32 von Wärmeisolationsmaterial, z. B. durch Aufschweißen, befestigt. Diese auf die Außenwand 30 aufgebrachten Lagen 32 bestehen aus Fasern mit hohem SiO2-Anteil, die zwar gute mechanische Eigenschaften aufweisen, aber bei hohen Temperaturen oberhalb ca. 800 °C und Wasserstoffatmosphäre zum Zerfall neigen, da SiO2 zu SiO reduziert wird. Um einen intensiven Kontakt mit der Wasserstoffatmosphäre zu vermeiden, insbesondere aber um das Eindringen von heißem Wasserstoffgas in diese Lagen zu reduzieren, ist auf diese Lage 32 eine Folie 33 aus hochhitzebeständigem Werkstoff, z. B. einer Nickel-Chromlegierung aufgelegt. Auf diese Folie 33 werden dann weitere Lagen 34 aus mechanisch weniger fester, aber gegen Wasserstoff auch bei hoher Temperatur beständiger und erheblich teurerer, Al2O3-Faser aufgelegt.
Zur Abdeckung dient eine weitere Folie 33 aus hochhitzebeständigem Werkstoff, auf die als mechanischer Schutz relativ kleinformatige Blechelemente 35, vorzugsweise aus Lochblech, aufgelegt sind. Alle Lagen werden von Plättchen 36 gehalten, die auf die Stifte 31 aufgesteckt werden. Um die äußeren Faserlagen leicht auswechseln zu können, ist es zweckmäßig, solche Plättchen, vorzugsweise aus dünnem Blech gefertigt, auch als Zwischenbefestigung auf die erste Folienlage aufzubringen.
Wie man der obigen Beschreibung entnehmen kann, wird das Band 1 mit Prallstrahlen des Erwärmungs- bzw. Kühlfluides, insbesondere ein Gas, z.B. reiner Wasserstoff oder ein Wasserstoff/Stickstoffgemisch mit hohem Wasserstoffanteil, beblasen, wodurch eine flächenhafte Kraft auf das Band ausgeübt wird, die ähnlich einer Feder mit abnehmenden Abstand zwischen Band 1 und Düsenfeld zunimmt; dies führt zu einer lagestabilisierenden Wirkung auf das Band, wobei die Größe dieser Stabilisierungskraft von dem Staudruck des Beblasungsfluides im Düsenaustritt der Prallstrahlen abhängt.
Der Abstand zwischen den zu beiden Seiten des Bandes 1 angeordneten Düsenfeldern im Wärmebehandlungsteil ist in den beiden Bereichen Erwärmung 4 und Kühlung 5 im Wesentlichen jeweils konstant, was bedeutet, dass die Abstandsänderung maximal ±10% beträgt.
Ein geeignetes Düsensystem zur Erzielung der gewünschten Wirkung wird in der EP 0 864 518 B1 beschrieben und hat in Bandlaufrichtung aufeinanderfolgende Düsenflächen mit Düsenöffnungen aus Rundlöchern und/oder Schlitzdüsen, wobei sich die Breite der Düsenflächen - gemessen parallel zur Bandlaufrichtung - über der Breite des Düsenfeldes - gemessen senkrecht zur Bandlaufrichtung - ändert. Die Düsenflächen sind mindestens teilweise an ihrem Umfang durch Schlitzdüsen eingefasst.
Dieses Stabilisierungsdüsensystem kann so ausgeführt und betrieben werden, dass das Band 1 durch das Düsensystem auch eine Stabilisierung quer zum Bandlauf erfährt, wobei diese Querstabilisierungswirkung im Bereich des Bandlaufs mit - von oben betrachtet - konkaver Krümmung besonders ausgeprägt ist.
Als Sperrfluid für den Bereich 12 kommt jedes geeignete Fluid in Frage, wobei bevorzugt mit einer Flüssigkeit gearbeitet wird. Eine geeignete Flüssigkeit kann unter Berücksichtigung der chemischen Verträglichkeit mit dem Werkstoff der metallischen Bänder ausgewählt werden.
Mit dieser Vorrichtung können sowohl Eisen- bzw. Stahlbänder als auch Bänder aus NE-Metallen behandelt werden.

Claims (18)

  1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Bänder (1) im Durchlauf, in einer Gas-Atmosphäre insbesondere zum Betrieb unter Schutzgas geringer Dichte, wie z. B. Stickstoff-Wasserstoffgemisch mit hohem Wasserstoffanteil, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    a) im Wärmebehandlungsteil erfolgen die gesamte Erwärmung (4) und zumindest der erste Teil der Abkühlung (5) überwiegend mittels erzwungener Konvektion durch Beblasen des Bandes (1) mit Prallstrahlen eines Erwärmungs- bzw. Kühlfluides;
    b) das Band wird im Wärmebehandlungsteil während der Erwärmung (4) und zumindest im ersten Teil der Abkühlung (5) berührungsfrei geführt;
    c) Düsenfelder (8o, 8u, 9o, 9u bzw. 8r, 8l, 9r, 9l) zur Erzeugung dieser Prallstrahlen üben durch flächenhafte Entfaltung einer Kraft auf das Band, die ähnlich einer Feder mit abnehmendem Abstand zwischen Band (1) und Düsenfeld zunimmt, eine lagestabilisierende Wirkung auf das Band aus, wobei die Größe dieser Stabilisierungskraft von dem Staudruck des Beblasungsfluides im Düsenaustritt der Prallstrahlen abhängt;
    d) der Abstand zwischen den zu beiden Seiten des Bandes (1) angeordneten Düsenfeldern (8, 9) im Wärmebehandlungsteil (4) ist in den jeweiligen Bereichen, also Erwärmen (4) und Kühlen (5), im Wesentlichen jeweils konstant;
    e) das Band (1) wird in dem durch Rollen (2, 3) eingegrenzten Behandlungsbereich (4, 5) unter Mitwirkung der Schwerkraft gespannt;
    f) der Bandverlauf zwischen den Rollen (2, 3), die den Behandlungsbereich (4, 5) eingrenzen, weist, von oben betrachtet, zumindest in einem Teilbereich eine konkave Krümmung auf; und
    g) die Kontrolle der Bandlage erfolgt - im Längsschnitt betrachtet - im Bereich des Tiefpunktes der konkaven Krümmung durch mindestens einen berührungslos arbeitenden Sensor (10).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Behandlungsbereich (4, 5) eingrenzenden Rollen (2,3) auf gleicher Höhe liegen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Behandlungsbereich (4, 5) eingrenzenden Rollen (2, 3) sich in unterschiedlicher Höhe befinden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2, 3) vertikal übereinander angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) durch das Düsensystem zur Prallstrahlbeblasung auch eine Stabilisierung quer zum Bandlauf erfährt, wobei diese Querstabilisierungswirkung im Bereich des Bandlaufs mit, von oben betrachtet, konkaver Krümmung besonders ausgeprägt ist.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der, von oben betrachtet, konkav gekrümmte Bandverlauf im Behandlungsbereich in einem Fluid (12) erfolgt, das vom Beblasungsfluid im Erwärmungsteil (4) und im ersten Teil des Kühlbereichs (5) unterschiedlich ist und zugleich den die Vorrichtung eingrenzenden Raum (6) gegenüber der Umgebungsatmosphäre abgrenzt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zur Abgrenzung des Vorrichtungsinnenraums gegenüber der Außenatmosphäre dienenden Fluid (12) oberhalb und unterhalb des Bandes die Bandlage stabilisierende Düsen (9i, 9a) angeordnet sind, die mit dem zur Abgrenzung von der Außenatmosphäre dienenden Fluid betrieben werden.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid eine geeignete Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verwendet wird.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) zur Erfassung der Bandlage nach dem Echolot-Prinzip arbeitet.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Behandlungsbereich am Bandaustritt abgrenzenden Rollen Abquetschrollen (11) sind.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass, in Bandlaufrichtung betrachtet, hinter der Umlenkrolle (2), die den Bandbehandlungsbereich am Bandeintritt (7) abgrenzt, das Band vertikal verläuft und sich an das untere Ende des vertikalen Bandlaufs eine - von oben betrachtet - konkave Bandkrümmung anschließt, die sich in dem den Behandlungsraum abgrenzenden Fluidverschluss (12) befindet.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidverschluss eine geeignete Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aufweist.
  13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beblasung des Bandes zum Zweck der konvektiven Wärmeübertragung mittels Strömungssystemen (20) erfolgt, die im Längsschnitt, quer zur Bandebene betrachtet,
    a) die Form eines U mit Schenkeln (20 und 24) parallel zum Bandlauf (1) haben,
    b) wobei der dem Band zugewandte Schenkel des U (24) mit dem Stabilisierungsdüsensystem (23) bestückt ist, und
    c) in den vom Band abgewandten Schenkel des U (20) ein Radialventilator (21) eingebaut ist, und
    d) das Strömungsführungsgehäuse an der Außenwand mit Hilfe eines kronenförmigen Bauteils (22) befestigt ist, wobei
    e) die Kraft von den Spitzen der Zacken der Krone auf das Außengehäuse und die mit diesem verbundene Tragkonstruktion übertragen wird.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schenkeln (20 und 24) der U-förmigen Strömungsführung zur Beheizung der Vorrichtung im Erwärmungsteil (4) Strahlheizrohe (25) eingebaut sind und sich im Kühlteil (5) zur Kühlung des Beblasungsfluides an dieser Stelle Kühler (28), insbesondere Wärmetauscher, befinden.
  15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgrenzungen einzelner Zonen der Vorrichtung voneinander durch Zwischenböden aus Blechen (26), die wie Trapezbleche verformt sind, gebildet werden.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenböden aus Trapezblech (26) zur Verminderung des Temperaturausgleichs zwischen benachbarten Zonen zumindest einseitig mit Lagen aus Wärmeisolationswerkstoffen (27) versehen sind.
  17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsdüsensystem aus in Bandlaufrichtung aufeinanderfolgenden Düsenflächen mit Düsenöffnungen aus Rundlöchern und/oder Schlitzdüsen besteht, deren Breite - gemessen parallel zur Bandlaufrichtung - sich über der Breite des Düsenfeldes - gemessen senkrecht zur Bandlaufrichtung - verändert, und dass die Düsenflächen mindestens teilweise an ihrem Umfang durch Schlitzdüsen eingefasst sind.
  18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Außenhaut (30) auf ihrer Innenseite einen Wandaufbau aufweist, der von außen nach innen wie folgt zusammengesetzt ist:
    a) äußere Lagen (32) aus überwiegend Siliziumdioxid SiO2 enthaltenden Fasern,
    b) eine Folie (33) aus hitzebeständigem metallischem Werkstoff, insbesondere einer Nickel-Chrom-Legierung,
    c) Lagen von Fasermatten (34) aus Aluminiumoxid Al2O3
    d) Folie (33) aus hoch hitzebeständigem metallischen Werkstoff insbesondere einer Nickel-Chrom-Legierung
    e) eine Lochblechabdeckung (35), bestehend aus kleinformatigen, sich zum Teil überlappenden Lochblechen
    wobei die einzelnen Lagen dieses Wandaufbaus durch Aufspießen auf Stifte (31), die auf der Innenwand der gasdichten Außenhaut (30) befestigt sind, gehalten und auf diese Stifte nach Einbringung des vorbeschriebenen Aufbaus entsprechende Befestigungsplättchen (36) aufgeschoben werden sind.
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