EP3350352B1

EP3350352B1 - Durchlaufkühlvorrichtung und verfahren zum abkühlen eines metallbandes

Info

Publication number: EP3350352B1
Application number: EP17700322.5A
Authority: EP
Inventors: Dirk Schäfer; Andreas Noé; Thomas Von Der Ohe
Original assignee: Redex SA
Current assignee: Redex SA
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: WO2017133867A1; RU2744007C2; US11072834B2; CA3004532A1; RU2018122483A3; EP3350352A1; US20180327876A1; KR20180109864A; DE102016102093B3; CN108431250A; RU2018122483A

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufkühlvorrichtung zum Abkühlen eines Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes aus Leichtmetall, z. B. eines Aluminiumbandes, mit zumindest einem (ersten) Bandschwebekühler, der mehrere entlang der Bandlaufrichtung verteilte obere (Luft-)Düsen und mehrere entlang der Bandlaufrichtung verteilte untere (Luft-)Düsen aufweist, wobei das Metallband schwebend (und folglich berührungslos) zwischen den oberen Düsen und den unteren Düsen transportierbar und dabei sowohl die Bandoberseite als auch die Bandunterseite mit Kühlluft beaufschlagbar ist, und mit mehreren Wasserkühleinheiten, mit welchen das Metallband mit Kühlwasser beaufschlagbar ist. Die Bandlaufrichtung entspricht der Ofenlängsrichtung. Sie ist (im Wesentlichen) horizontal orientiert.
Metallband meint im Rahmen der Erfindung bevorzugt ein Metallband aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, besonders bevorzugt aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Das Metallband wird im Zuge der Herstellung in der Regel einer Wärmebehandlung zu metallurgischen Zwecken unterzogen. So ist es z. B. üblich, ein Metallband aus einer Aluminiumlegierung nach dem Kaltwalzen einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um die Bandeigenschaften bzw. Materialeigenschaften, insbesondere Festigkeit und Verformbarkeit/Plastizität zu optimieren. So ist es bei Aluminiumlegierungen z. B. üblich, Festigkeitssteigerungen durch eine Ausscheidungshärtung durch Lösungsglühen zu erreichen. Dazu durchläuft das Metallband (z. B. Aluminiumband) einen Ofen, z. B. einen Bandschwebeofen. Die Temperaturen im Zuge des Lösungsglühens von Aluminiumlegierungen liegen je nach Legierungstyp üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen 400 °C und 600 °C. Die Legierungselemente werden gleichmäßig in der Aluminiummatrix gelöst, so dass ein homogener Mischkristall entsteht. Die Erfindung betrifft daher besonders bevorzugt die Behandlung von Bändern aus einer ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere für Automobilanwendungen, das heißt für die Herstellung von Automobilblechen.
Im Anschluss an eine derartige Wärmebehandlung ist eine Abkühlung erforderlich, die auch als "Abschrecken" bezeichnet wird, da die gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente gleichsam "eingefroren" werden soll.
Dabei ist es grundsätzlich bekannt, die Abkühlung mittels Luft in einen üblichen Bandschwebekühler vorzunehmen. Da jedoch die Abkühlgeschwindigkeiten mit Luft in der Regel für eine hinreichend schnelle Kühlung/Abschreckung nicht ausreichen, wird in der Praxis bevorzugt eine Kühlung mit Wasser ("Wasser-Quench") eingesetzt. Auf diese Weise lassen sich deutlich höhere Abkühlgeschwindigkeiten erzielen. Hintergrund ist die Überlegung, dass in der Zeit-Temperatur-Kurve ein kritischer Temperaturbereich beim Abschrecken "umfahren" werden muss. Vor diesem Hintergrund ist man in der Praxis bislang davon ausgegangen, dass die Abkühlung im Sinne einer Abschreckung so schnell wie möglich erfolgen sollte.
Problematisch ist jedoch bei einer schnellen Abkühlung die Tatsache, dass es im Zuge der Abkühlung zu einer Kontraktion des Bandes und damit zu Verwerfungen kommt. Dieses ist in der Praxis bislang in der Regel in Kauf genommen worden, da es ohnehin üblich war, das Metallband nach der Wärmebehandlung und nach dem Abkühlen zu richten, z. B. im Wege des Streckbiegerichtens.
So befasst sich z. B. die DE 100 46 273 C2 mit dem Problem der Abkühlkontraktion im Zuge einer Schroffabkühlung nach einer Wärmebehandlung. Dabei soll zur Verringerung der Deformation des Bandes in Bandlaufrichtung hinter der Schroffkühlung das Band mit einer kreisbogenähnlichen Querschnittsform zwangsgeführt werden.
In der DE 31 29 254 C1 wird eine Vorrichtung zur Kühlung eines Metallbandes beschrieben, welche eine zur Oberfläche geneigt angeordnete Schlitzdüse aufweist, die einen Strahl aus einem Gas-/Flüssigkeitsgemisch auf die Oberfläche richtet.
Die EP 0 343 103 B1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Kühlen von Metallbändern durch Aufsprühen eines Gas-/Flüssigkeitsgemisches in Form eines Nebels auf die Oberfläche des Bandes.
In ähnlicher Weise wird in der EP 0 695 590 B1 ein Verfahren zum Kühlen von warmgewalzten Platten oder auch Bändern aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen beschrieben, wobei zusätzlich zu Wasserdüsen Luftdüsen vorgesehen sein sollen, die den Wasserstrahlen eine periodische Wischbewegung aufzwingen.
Aus der EP 1 485 509 kennt man ein Verfahren zur Schroffabkühlung von Bändern oder Platten aus Metall, bei dem überwiegend die untere Oberfläche der Bänder oder Platten durch Wasserstrahlen beaufschlagt wird.
In einem aus der EP 0 949 348 A1 beschriebenen Verfahren wird der Einsatz eines Kühlmediums in Form eines Gases oder Gasgemisches mit einem Siedepunkt von maximal -150 °C in flüssiger Form vorgeschlagen, z. B. der Einsatz von flüssigem Stickstoff. Das Band oder das Profil kann unmittelbar nach der Abkühlung mit flüssigem Gas in einer nachfolgenden Stufe mit Wasser oder Luft weiter gekühlt werden.
In der JP 61253329 wird eine Anordnung beschrieben, in welcher einem Glühofen eine Kühlvorrichtung nachgeordnet ist, die über zwei Tragluftdüsen und eine dazwischen angeordnete Wasserkühlung verfügt.
Die EP 0 192 169 beschreibt eine Vorrichtung zum berührungsfreien, wellenförmigen Führen von Metallbändern, wobei oberhalb und unterhalb des Metallbandes Düsenkästen angeordnet sind. Durch eine Luftbeaufschlagung kann eine Erwärmung oder eine Kühlung des Metallbandes erfolgen.
Schließlich ist es im Zusammenhang mit der Behandlung von Strangpressprofilen bekannt, in einer Kühlvorrichtung abwechselnd Luftdüsen einerseits und Wasserbeaufschlagungsdüsen andererseits vorzusehen (vgl. EP 0 942 792 B1 und EP 0 541 630 B1 ). Die Behandlung von Metallbändern im Zuge eines kontinuierlichen Durchlaufs und insbesondere Aluminiumbändern wurde durch derartige Überlegungen nicht beeinflusst.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Durchlaufkühlvorrichtung zu schaffen, mit welcher sich bei einfachem Aufbau Metallbänder uns insbesondere Bänder aus Aluminiumlegierungen, in optimaler Weise abkühlen und damit hervorragende Bandeigenschaften erzielen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung eine Durchlaufkühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Es ist vorgesehen, dass die Wasserkühleinheiten in den Bandschwebekühler integriert sind.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass es zwar grundsätzlich zweckmäßig ist, das Metallband, z. B. Aluminiumband, möglichst schnell abzukühlen, um die durch die Wärmebehandlung erzielten Eigenschaften optimal "einzufrieren". Dabei muss jedoch zugleich eine zu schnelle Abkühlung vermieden werden, um Verwerfungen durch Kontraktion des Bandes zu reduzieren. Auch wenn sich solche Verwerfungen in einem anschließenden Richtprozess grundsätzlich eliminieren lassen, so hat die Erfindung doch erkannt, dass zur Erzielung optimaler Bandeigenschaften Verwerfungen mögliehst gering gehalten werden müssen, um die Beeinflussung des Bandes im Zuge des nachgeschalteten Richtprozesses möglichst zu minimieren. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen der Erfindung eine Abkühlung erreicht, die nicht so schnell wie möglich erfolgt, sondern lediglich so schnell wie notwendig und zugleich so langsam wie möglich, um die Ergebnisse der Wärmebehandlung festzuhalten und insbesondere die Ausbildung von Ausscheidungsfehlern zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird dazu eine in der Praxis häufig beo-bachtete stark degressive Abkühlkurve (im Zeit-Temperatur-Diagramm) vermieden und entweder eine progressive oder auch eine lineare Abkühlkurve realisiert. Vorrichtungstechnisch wird dieses dadurch erreicht, dass eine kombinierte Wasser-Luft-Kühlung derart realisiert ist, dass in einen Bandschwebekühler Wasserkühleinheiten integriert werden. Eine solche Einrichtung lässt sich vorrichtungstechnisch recht einfach realisieren, denn es kann zunächst einmal auf den grundsätzlichen Aufbau eines Bandschwebekühlers zurückgegriffen werden. In einen solchen grundsätzlich bekannten Bandschwebekühler werden die Wasserkühleinheiten, die ebenfalls sehr einfach aufgebaut sein können, integriert. Auf diese wird eine "Soft-Quench" realisiert, wobei außerdem eine sehr gute Einstellbarkeit und damit gute Anpassungsmöglichkeiten an den jeweiligen Prozess und insbesondere auch an die Behandlung unterschiedlicher Bänder möglich sind.
Konstruktiv kann dabei grundsätzlich auf einen Bandschwebeofen bzw. -kühler bekannter Bauart zurückgegriffen werden. Ein solcher weist eine Vielzahl oberer Düsen auf, die entlang der Bandlaufrichtung mit Abstand angeordnet sind, so dass zwischen den oberen Düsen jeweils Zwischenbereiche gebildet werden. In gleicherweise sind eine Vielzahl unterer Düsen vorgesehen, die in Bandlaufrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sind, so dass auch zwischen den unteren Düsen mehrere Zwischenbereiche gebildet werden. Erfindungsgemäß lassen sich nun eine Vielzahl von Wasserkühleinheiten in den Bandschwebekühler integrieren, indem die Wasserkühleinheiten in den unteren Zwischenbereichen und/oder den oberen Zwischenbereichen angeordnet sind. Es sind folglich eine Vielzahl von Wasserkühleinheiten in den Bandschwebekühler integriert, wobei in mehreren Zwischenbereichen zwischen jeweils in Bandlaufrichtung unmittelbar hintereinander und folglich benachbart angeordneter unterer Düsen (oder alternativ auch oberer Düsen) jeweils zumindest eine Wasserkühleinheit angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird folglich eine sehr kompakte Bauweise realisiert, denn die Wasserkühleinheiten lassen sich derart in den Bandschwebekühler integrieren, dass die ohnehin vorhandenen Zwischenbereiche zwischen den Düsen optimal ausgenutzt werden. Ferner kann auf diese Weise eine zu schnelle Abkühlung des Metallbandes vermieden werden, da die Abkühlung mit Hilfe des Kühlwassers gleichsam schrittweise erfolgt und jeweils mit einer Abkühlung über die Kühlluft überlagert ist. Dabei bestehen optimale Einstellmöglichkeiten.
Zugleich wird eine einwandfreie Bandführung gewährleistet, denn die Vielzahl der Düsen des Bandschwebekühlers dienen nicht nur der Kühlung mittels Kühlluft, sondern auch einer einwandfreien Bandführung.
Dabei erfolgt die Beaufschlagung mit der Luft grundsätzlich sowohl von oben als auch von unten, so wie es bei Bandschwebekühlern bzw. Bandschwebeöfen grundsätzlich üblich ist. Die Wasserkühlung erfolgt jedoch in bevorzugter Ausführungsform der Erfindung lediglich "von unten", das heißt die Wasserkühleinheiten sind zur Beaufschlagung lediglich der Bandunterseite lediglich im Bereich der unteren Düsen und folglich in den unteren Zwischenbereichen unterhalb des Bandes angeordnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein einwandfreies Abfließen des Wassers gewährleistet und die Ausbildung von Wasserlachen auf der Bandoberseite vermieden werden kann. Grundsätzlich liegt es jedoch alternativ auch im Rahmen der Erfindung alternativ oder ergänzend die Oberseite mit Wasser zu beaufschlagen, so dass alternativ oder ergänzend auch in den oberen Zwischenbereichen Wasserkühleinheiten vorgesehen sein können.
Wie bereits erwähnt, kann bei der Ausgestaltung des Bandschwebekühlers hinsichtlich Luftdüsen auf grundsätzlich bekannte Konstruktionen zurückgegriffen werden. So ist es laut Anspruch 1 vorgesehen, dass die oberen Düsen entlang der Bandlaufrichtung versetzt zu den unteren Düsen angeordnet sind, so dass das Metallband sinusförmig bzw. wellenförmig geschwebt wird. In diesem Fall sind die Wasserkühleinheiten dann in einer Seitenansicht auf den Ofen, z. B. fluchtend mit den gegenüberliegenden Luftdüsen angeordnet. Sofern die Wasserkühleinheiten folglich unterhalb des Bandes zwischen den unteren Luftdüsen angeordnet sind, sind die Wasserkühleinheiten in einer Seitenansicht fluchtend mit den gegenüberliegenden (oberen) Düsen angeordnet. Eine solche Ausgestaltung mit sinusförmiger Bandführung hat den Vorteil, dass das Band optimal geführt und gestützt wird. Eine versetzte Anordnung der oberen und unteren Luftdüsen und damit eine fluchtende Anordnung der oberen Düsen gegenüber der Wasserkühleinheiten hat darüber hinaus den Vorteil, dass durch die Luftbeaufschlagung verhindert wird, dass das von unten zugeführte Wasser über die Bandkanten auf die Oberfläche des Bandes gelangt.
Es kann optional vorteilhaft sein, zusätzlich zu den oberen Düsen zwischen diesen weitere Luftdüsen anzuordnen, die dann wiederum versetzt zu den unteren Luftdüsen und damit fluchtend zu den Wasserkühleinheiten angeordnet sind. Damit wird bei einer grundsätzlich sinusförmigen Bandführung durch eine zusätzliche Luft-Beaufschlagung oberhalb der Wasserkühleinheiten wiederum verhindert, dass Wasser von unten über die Bandkanten auf die Bandoberfläche gelangt.
Die Wasserkühleinheiten selbst können in grundsätzlich bekannter Weise aufgebaut und eingerichtet sein. Sie können jeweils ein oder mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnete und sich quer zur Bandlaufrichtung entlang der Bandbreite erstreckende Wasserdüsen bzw. Wasserdüsenreihen aufweisen.
Auch wenn im Vordergrund der Erfindung die Kombination von Wasserdüsen und Luftdüsen innerhalb eines Bandschwebekühlers im Vordergrund steht, so liegt es optional außerdem im Rahmen der Erfindung, dem Bandschwebekühler zumindest eine Wasserkühleinrichtung vorzuordnen. Es besteht folglich die Möglichkeit, dass das Metallband, nach dem es einer Wärmebehandlung unterzogen wurde und z. B. aus einem Bandschwebeofen austritt, zunächst eine herkömmliche Wasserkühleinheit und damit eine herkömmliche Wasser-Quench durchläuft und erst dann in den erfindungsgemäßen Bandschwebekühler mit integrierten Wasserkühleinheiten eintritt. Auf diese Weise kann die Anlage insgesamt sehr variabel betrieben werden. So besteht die Möglichkeit, in herkömmlicher Weise das Metallband nach der Wärmebehandlung sehr schnell mit Hilfe einer Wasserkühlung abzukühlen. Alternativ kann die optional vorgesehene Wasserkühlung jedoch auch abgeschaltet werden, so dass dann die erfindungsgemäße "Soft-Quench" mit kombinierter Wasser-Luft-Kühlung zum Einsatz kommt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Abkühlen eines Metallbandes, insbesondere eines Aluminiumbandes, in einer Durchlaufkühlvorrichtung der beschriebenen Art. Dabei durchläuft das Metallband den Bandschwebekühler unter Zugspannung entlang einer (im Wesentlichen horizontalen) Bandlaufrichtung, welche der Ofenlängsrichtung entspricht. Dabei wird eine kontinuierliche Behandlung im Zuge eines kontinuierlichen Durchlaufs gewährleistet. Das Metallband wird schwebend und folglich berührungslos zwischen den oberen Düsen und den unteren Düsen transportiert und dabei werden sowohl die Bandoberseite als auch die Bandunterseite mit Kühlluft beaufschlagt. Außerdem wird das Metallband mit Kühlwasser beaufschlagt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Metallband innerhalb des Bandschwebekühlers mit mehreren in den Bandschwebekühler integrierten Wasserkühleinheiten mit Kühlwasser beaufschlagt wird.
Es ist vorgesehen, dass das Metallband innerhalb des Bandschwebekühlers mit Wasserkühleinheiten beaufschlagt wird, die in mehreren Zwischenbereichen zwischen jeweils zwei in Bandlaufrichtung unmittelbar hintereinander (und folglich benachbart) angeordneten oberen Düsen oder unteren Düsen angeordnet sind. Erfindungsgemäß lassen sich optimale Abkühlgeschwindigkeiten einstellen, mit denen zwar verhältnismäßig schnell abgekühlt wird, um die durch eine Wärmebehandlung erzielten Eigenschaften des Bandes "einzufrieren". Andererseits wird eine zu schnelle Abkühlung vermieden, um Verwerfungen, die sich im Zuge der Kontraktion des Bandes beim Abkühlen ergeben können, in Grenzen zu halten. Bevorzugt schlägt die Erfindung vor, dass das Metallband zwischen zwei benachbarten unteren Düsen oder oberen Düsen mit der in dem jeweiligen Zwischenbereich angeordneten Wasserkühleinheit um eine Temperaturdifferenz von maximal 100 K, z. B. maximal 75 K, vorzugsweise maximal 50 K abgekühlt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Wärmebehandlung eines Metallbandes, insbesondere eines Aluminiumbandes, mit zumindest einer Behandlungseinrichtung, z. B. einem Behandlungsofen, insbesondere Bandschwebeofen und mit zumindest einer Durchlaufkühlvorrichtung der beschriebenen Art. Die erfindungsgemäße Durchlaufkühlvorrichtung ist z. B. dem zur Wärmebehandlung bestimmten Behandlungsofen in Arbeitsrichtung und folglich Bandlaufrichtung nachgeordnet. Die erfindungsgemäße Durchlaufkühlvorrichtung wird folglich auch in Kombination mit einem Bandschwebeofen und folglich innerhalb einer Anlage zur Wärmebehandlung unter Schutz gestellt. Dabei ist es zweckmäßig, dass der beschriebenen Durchlaufkühlvorrichtung, die einerseits mit Luftkühlung und andererseits mit Wasserkühlung arbeitet, ein weiterer Bandschwebekühler nachgeordnet ist, der jedoch bevorzugt ohne Wasserkühlung und folglich in herkömmlicher Weise ausgebildet ist. Bei der Behandlungseinrichtung, an welche sich die Durchlaufkühlvorrichtung anschließt, kann es sich - wie beschrieben - um einen Behandlungsofen zur Erwärmung des Bandes handeln. Die Erfindung umfasst jedoch auch die Kombination der Durchlaufkühlvorrichtung mit anderen Behandlungseinrichtungen. So kann die erfindungsgemäße Durchlaufkühlvorrichtung z. B. auch einem (Warm-)Walzwerk oder einem (Warm-)Walzgerüst oder auch einer anderen Behandlungsstation nachgeordnet werden, durch welche das Metallband in erwärmtem Zustand läuft oder in welcher das Metallband erwärmt wird.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes in einer Anlage der beschriebenen Art. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband zunächst in dem Behandlungsofen erwärmt und anschließend in der Durchlaufkühlvorrichtung und gegebenenfalls einem weiteren Bandschwebekühler abgekühlt wird. Auch in verfahrens-mäßiger Hinsicht besteht die Möglichkeit, dass das Metallband nicht einen Behandlungsofen, sondern eine andere Behandlungseinrichtung, z. B. ein Walzwerk/Walzgerüst oder dergleichen, durchläuft.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Anlage zur Wärmebehandlung eines Aluminiumbandes mit einer erfindungsgemäßen Durchlaufkühlvorrichtung,
Fig. 2: einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der Durchlaufkühlvorrichtung,
Fig. 3: eine abgewandelte Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Durchlaufkühlvorrichtung,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 2 und Fig. 3.
In den Figuren ist eine Anlage zur Wärmebehandlung eines Metallbandes 1 dargestellt, dass bevorzugt als Aluminiumband ausgebildet ist. Die Anlage weist einen Behandlungsofen 2 auf, der als Bandschwebeofen ausgebildet ist und in welchem das Metallband einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Dabei kann es sich z. B. um ein Lösungsglühen oder dergleichen handeln.
Ferner weist die Anlage eine Durchlaufkühlvorrichtung 3 auf, die dem Bandschwebeofen 2 in der Bandlaufrichtung B nachgeordnet ist. Die erfindungsgemäße Durchlaufkühlvorrichtung 3 weist einen Bandschwebekühler 4 auf, der mehrere entlang der Bandlaufrichtung verteilte obere Düsen 5 und mehrere entlang der Bandlaufrichtung verteilte untere Düsen 6 aufweist, wobei das Metallband 1 schwebend und folglich berührungslos zwischen den oberen Düsen 5 und den unteren Düsen 6 transportiert wird. Dabei werden sowohl die Bandoberseite als auch die Bandunterseite mit Kühlluft beaufschlagt. Außerdem weist die Durchlaufkühlvorrichtung 3 eine Vielzahl von Wasserkühleinheiten 7 auf, mit denen das Metallband 1 mit Kühlwasser beaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß sind diese Wasserkühleinheiten 7 in den Bandschwebekühler 4 integriert. Dabei werden innerhalb des Bandschwebekühlers 4 zwischen den einzelnen oberen Düsen 5 und den einzelnen unteren Düsen 6 obere Zwischenbereiche 5a und untere Zwischenbereiche 6a gebildet, wobei erkennbar ist, dass diese Zwischenbereiche 5a, 6a zwischen jeweils zwei in Bandlaufrichtung B unmittelbar hintereinander und folglich benachbart angeordneten oberen oder unteren Düsen 5 bzw. 6 vorgesehen sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nun in mehreren unteren Zwischenbereichen 6a und bevorzugt in sämtlichen Zwischenbereichen 6a, die innerhalb des Bandschwebekühlers 4 gebildet sind, jeweils eine Wasserkühleinheit 7 angeordnet. Diese Wasserkühleinheiten 7 weisen jeweils eine oder mehrere in Bandlaufrichtung B hintereinander angeordnete und sich quer zur Bandlaufrichtung B entlang der Bandbreite erstreckende Wasserdüsen bzw. Wasserdüsenreihen 8 auf.
Der Bandschwebekühler weist im Ausführungsbeispiel mehrere obere Düsenkästen 9 mit jeweils mehreren integrierten oberen Düsen 5 und mehrere untere Düsenkästen 10 mit jeweils mehreren integrierten unteren Düsen 6 auf. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Wasserkühleinheiten sind folglich im Bereich der unteren Düsenkästen 10 angeordnet, und zwar zwischen den einzelnen unteren Düsen eines jeden Düsenkastens und auch zwischen den beiden hintereinander angeordneten unteren Düsenkästen 10.
Dabei besteht die Möglichkeit, dass die oberen Düsenkästen 9 und/oder die unteren Düsenkästen 10 höhenverstellbar aufgehängt sind, so dass über die Höhenverstellung eines oder beider Düsenkästen der Abstand zwischen oberen Düsen 5 und unteren Düsen 6 und folglich der vertikale Abstand einstellbar ist. Dazu können nicht näher dargestellte Stellantriebe oder dergleichen vorgesehen sein.
Die Figuren 1 und 2 zeigen dabei die erfindungsgemäße Durchlaufkühlvorrichtung 3 in einer ersten Ausführungsform, bei welcher die oberen Düsen 5 entlang der Bandlaufrichtung B versetzt zu den unteren Düsen 6 angeordnet sind, so dass das Metallband 1 sinusförmig bzw. wellenförmig geschwebt wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wasserkühleinheiten 7 folglich in einer Seitenansicht fluchtend unter den gegenüberliegenden oberen Düsen 5 angeordnet.
Demgegenüber zeigt Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Durchlaufkühlvorrichtung, bei welcher die oberen Düsen 5 einerseits und die unteren Düsen 6 andererseits in einer Seitenansicht jeweils paarweise fluchtend übereinander angeordnet sind, so dass das Band nicht sinusförmig bzw. wellenförmig geschwebt wird. Auch bei dieser Ausführungsform sind jedoch in den Zwischenbereichen die erfindungswesentlichen Wasserkühleinheiten 7 vorgesehen, die folglich ebenfalls in den Bandschwebekühler 4 integriert sind.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Durchlaufkühlvorrichtung. Ausgehend von der Ausführungsform nach Fig. 3 mit versetzt angeordneten oberen Düsen 5 und unteren Düsen 6 sind zusätzlich weitere obere Düsen 5' zwischen den oberen Düsen 5 angeordnet. Diese zusätzlichen Luftdüsen 5' sind folglich fluchtend oberhalb der Wasserkühleinheiten 7 angeordnet. Damit stellt die Ausführungsform nach Fig. 4 gleichsam eine Kombination der Ausführungsformen nach Figuren 2 und 3 dar. Durch die Luftdüsen 5', die fluchtend oberhalb der Wasserkühleinheiten 7 angeordnet sind, wird verhindert, dass gegebenenfalls Wasser, welches auf die Bandunterseite aufgebracht wird, über die Bandkanten auf die Oberseite des Bandes gelangt.
Die zusätzlichen (oberen) Düsen 5' können an den entsprechenden (oberen) Düsenkasten 9 mit angeschlossen bzw. ebenfalls in diesen integriert sein. Alternativ können aber auch separat ausgebildete zusätzliche Düsen 5' vorgesehen sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Bandschwebekühler 4 lässt sich das Metallband 1, welches zuvor in dem Bandschwebeofen 2 einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, auf optimale Weise abkühlen. Die Abkühlgeschwindigkeiten können durch die kombinierte Luft- und Wasserkühlung hinreichend schnell eingestellt werden, um die im Zuge der Wärmebehandlung erzielten metallurgischen Eigenschaften einzufrieren. Dabei können jedoch zu schnelle Abkühlgeschwindigkeiten vermieden werden, so dass Verwerfungen im Zuge der Abkühlung des Bandes in zulässigen Grenzen gehalten werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, dass optimale variable Einstellmöglichkeiten bestehen, so dass der Kühlprozess optimal an die jeweils gewünschten Gegebenheiten eingestellt werden kann.
Dabei wird insgesamt mit sehr einfachen konstruktiven Mitteln gearbeitet, denn die Luftdüsen sind als herkömmliche Luftdüsen ausgebildet und die Wasserkühleinheiten weisen herkömmliche Wasserstrahldüsen auf, so dass auf "kombinierte" Wasser-/Luft- bzw. Nebeldüsen, die im Stand der Technik eingesetzt werden, verzichtet wird.
Im Übrigen ist in Fig. 1 erkennbar, dass die Anlage zur Wärmebehandlung des Aluminiumbandes zusätzlich einen weiteren Bandschwebekühler 11 aufweist, der in herkömmlicher Weise ohne Wasserkühlung arbeitet und der dem Bandschwebekühler 3 in Bandlaufrichtung B nachgeordnet ist. Nach der erfindungsgemäßen kombinierten Wasser- und Luftkühlung erfolgt folglich eine weitere Abkühlung mit Hilfe eines herkömmlichen Bandschwebekühlers 11.
Im Übrigen ist in Fig. 2 erkennbar, dass die dem Ofen 2 nachgeordnete Durchlaufkühlvorrichtung außerdem eine zusätzliche Wasserkühlvorrichtung 12 aufweisen kann, die dem Bandschwebekühler 2 einlaufseitig vorgeordnet ist. Damit wird vorrichtungsmäßig am Einlauf eine sogenannte "Hard-Quench" zur Verfügung gestellt, so dass optional bei Bedarf auch mit einer herkömmlichen sehr schnellen Wasserkühlung gearbeitet werden kann. Die dargestellte Anlage zeichnet sich folglich durch hohe Flexibilität und Variabilität aus.
Auch wenn die Figuren Ausführungsformen zeigen, bei denen die erfindungsgemäße Durchlaufkühlvorrichtung 3 einem Bandschwebeofen 2 und damit einer Temperiereinrichtung nachgeordnet ist, so umfasst die Erfindung auch Ausführungsformen, bei denen die Durchlaufkühlvorrichtung 3 einer anderen Art von Behandlungseinrichtung nachgeordnet ist, durch welche das Band in erwärmten Zustand läuft oder in welcher das Band erwärmt wird. Jedenfalls tritt das Band in einem erwärmten Zustand aus der Bandbehandlungseinrichtung aus und tritt in die Durchlaufkühlvorrichtung 3 ein.

Claims

Durchlaufkühlvorrichtung (3) zum Abkühlen eines Metallbandes (1), insbesondere eines Metallbandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung,
mit zumindest einem Bandschwebekühler (4), der mehrere entlang der Bandlaufrichtung (B) verteilte obere Düsen (5) und mehrere entlang der Bandlaufrichtung (B) verteilte untere Düsen (6) aufweist, wobei das Metallband (1) schwebend zwischen den oberen Düsen (5) und den unteren Düsen (6) transportierbar und dabei sowohl die Bandoberseite als auch die Bandunterseite mit Kühlluft beaufschlagbar ist,

und mit mehreren Wasserkühleinheiten (7), mit welchen das Metallband (1) mit Kühlwasser beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet,

dass die Wasserkühleinheiten (7) in den Bandschwebekühler (4) integriert sind,

indem in mehreren Zwischenbereichen (6a) zwischen jeweils zwei in Bandlaufrichtung (B) unmittelbar hintereinander angeordneten unteren Düsen (6) oder oberen Düsen (5) jeweils zumindest eine Wasserkühleinheit (7) angeordnet ist,

oberen Düsen (5) entlang der Bandlaufrichtung (B) versetzt zu den unteren Düsen (6) angeordnet sind, so dass das Metallband sinusförmig oder wellenförmig geschwebt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühleinheiten (7) zur Beaufschlagung lediglich der Bandunterseite lediglich zwischen unteren Düsen (6) unterhalb des Bandes angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bandschwebekühler (4) einen oder mehrere obere Düsenkästen (9) mit jeweils mehreren angeschlossenen oder integrierten oberen Düsen (5) und einen oder mehrere untere Düsenkästen (10) mit jeweils mehreren angeschlossenen oder integrierten unteren Düsen (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der unteren Düsenkästen (10) oder im Bereich der oberen Düsenkästen (9) und/oder zwischen Düsen zweier hintereinander angeordneten Düsenkästen (9, 10) Wasserkühleinheiten (7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühleinheiten (7) jeweils eine oder mehrere in Bandlaufrichtung (B) hintereinander angeordnete und sich quer zur Bandlaufrichtung (B) entlang der Bandbreite erstreckende Wasserdüsen oder Wasserdüsenreihen (8) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bandschwebekühler (4) zumindest eine optional einsetzbare Wasserkühleinrichtung (12) vorgeordnet ist.
Verfahren zum Abkühlen eines Metallbandes (1), insbesondere eines Metallbandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, in einer Durchlaufkühlvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Metallband (1) den Bandschwebekühler (4) unter Zugspannung entlang einer im Wesentlichen horizontalen Bandlaufrichtung (B) durchläuft,

wobei das Metallband (1) schwebend zwischen den oberen Düsen (5) und den unteren Düsen (6) transportiert wird und dabei sowohl die Bandoberseite als auch die Bandunterseite mit Kühlluft beaufschlagt werden,

und wobei das Metallband (1) außerdem mit Kühlwasser beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet,

dass das Metallband (1) innerhalb des Bandschwebekühlers (4) mit mehreren in den Bandschwebekühler (4) integrierten Wasserkühleinheiten (7) mit Kühlwasser beaufschlagt wird,

die in mehreren Zwischenbereichen zwischen jeweils zwei in Bandlaufrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten oberen Düsen (5) oder unteren Düsen (6) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (1) zwischen zwei benachbarten unteren Düsen (6) oder oberen Düsen (5) mit der in dem jeweiligen Zwischenbereich angeordneten Wasserkühleinheit um eine Temperaturdifferenz von maximal 100 K, z. B. maximal 75 K, vorzugsweise maximal 50 K abgekühlt wird.
Anlage zur Wärmebehandlung eines Metallbandes (1), insbesondere eines Metallbandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung,
mit zumindest einer Behandlungseinrichtung, z. B. einem Behandlungsofen (2), einem Walzwerk/-gerüst oder dergleichen, in welcher das Metallband erwärmt wird oder welche das Metallband erwärmt durchläuft,

und zumindest einer der Behandlungseinrichtung (2) nachgeordneten Durchlaufkühlvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufkühlvorrichtung (3) ein weiterer Bandschwebekühler (11) ohne Wasserkühlung nachgeordnet ist.
Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, in einer Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Metallband (1) zunächst die Behandlungseinrichtung durchläuft, z. B. in dem Behandlungsofen (2) erwärmt wird, und anschließend in der Durchlaufkühlvorrichtung (3) und gegebenenfalls einem weiteren Bandschwebekühler (11) abgekühlt wird.