DE10123782A1

DE10123782A1 - Process for thermally treating metal strands, especially steel strips comprises heating the strand at a speed corresponding to the required production amount and under a high temperature gradient, and adjusting the metal strand temperature

Info

Publication number: DE10123782A1
Application number: DE10123782A
Authority: DE
Inventors: Werner Bechem; Walter Trakowski; Rolf Brisberger
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-21
Also published as: DE50209831D1; WO2002092861A1; ATE358189T1; EP1390551A1; EP1390551B1; TW555862B

Abstract

Process for thermally treating metal strands, especially steel strips comprises heating the strand at a speed corresponding to the required production amount and under a high temperature gradient; and adjusting the metal strand temperature in the millisecond to second region by inductive heating using a flux concentrator on the strand. An Independent claim is also included for a device for thermally treating metal strands, especially steel strips comprising induction coils (4) arranged on either side of the metal strand (1) parallel to the plane (3) of the metal strand. The hollow chambers of the coils are filled with a flux concentrator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband, bei dem der in Bewegung befindliche, mit der der vorgegebenen Produktionsmenge entsprechenden Geschwindigkeit bewegte Metallstrang unter Anstreben von hohen Temperaturgradienten erwärmt wird.The invention relates to a method and an apparatus for thermal Treatment of metal strands, in particular steel strip, in which the in Movement, with the given production quantity Corresponding speed moving metal strand while striving for high Temperature gradient is heated.

Neben den bekannten Verfahren zum Beschichten von Metallband, bei denen eine elektromotorische Kraft zum Zurückhalten des flüssigen Überzugsmaterials am Ausgang eines Beschichtungsbehälters hervorgerufen wird, durch den das Metallband eingeführt wird, sind keine Verfahren bekannt, bei denen dem Metallband Wärme für anderweitige Prozesse bei schnelllaufendem Metallband zugeführt werden kann.In addition to the known methods for coating metal strip, in which one electromotive force to retain the liquid coating material on Output is caused by a coating container through which the Metal strip is introduced, no methods are known in which the metal strip Heat for other processes supplied with fast-running metal strip can be.

Bei der Wärmebehandlung von Metallbändern zu unterschiedlichen Anwendungen müssen aus Gründen der Metallurgie und der Produktivität in kurzer Zeit hohe Temperaturen erreicht werden. Dabei könnte die Bandgeschwindigkeit verlangsamt werden, was sofort zu einer unerwünschten geringeren Produktionsmenge führen würde. Die verwendeten induktiven Banderwärmungen basieren auf einer Längs- oder Querfelderwärmung, wobei die Dimensionen der Magnetspulen eine Funktion der Bandausmaße, der verwendeten Frequenzen der Wechselfelder und der möglichen Kraftfelddichten in den Magnetspulen in Abhängigkeit der verwendeten Frequenzen sind.In the heat treatment of metal strips for various applications must be high in a short time for reasons of metallurgy and productivity Temperatures can be reached. This could slow the belt speed be, which immediately lead to an undesirable lower production volume would. The inductive strip heating used is based on a longitudinal or cross-field heating, the dimensions of the solenoids being a function the band dimensions, the frequencies of the alternating fields used and the possible force field densities in the magnetic coils depending on the used Frequencies are.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Wärmebehandlung von Metallbändern erforderliche Wärmemenge bei schnelllaufenden Metallsträngen in kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen und zu übertragen.The invention has for its object that for the heat treatment of The amount of heat required for high-speed metal strands in metal strips to be available and transferred in a short time.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch Anwendung eines Flux-Konzentrators am mit hoher Geschwindigkeit bewegten Metallstrang die Metallstrang-Temperatur im Millisekunden bis Sekunden-Bereich durch induktives Aufheizen eingestellt wird. Die Anwendung eines Flux-Konzentrators führt zu einer deutlichen Erhöhung der magnetischen Kraftfelddichte in den Prozessen der Band erwärmung. Es handelt sich um einen vorteilhaften Prozess der induktiven Querfeld- Erwärmung.The object is achieved according to the invention in that by application of a flux concentrator on the metal strand moving at high speed Metal strand temperature in the milliseconds to seconds range through inductive Heating is set. Using a flux concentrator leads to one significant increase in the magnetic force field density in the processes of the band warming. It is an advantageous process of inductive cross-field Warming.

Das Verfahren ist weiterhin günstig auf Prozesse der Metallgefüge-Umwandlung nach mechanischen Behandlungen anzuwenden. Hier ist ebenfalls ausreichend Wärme in kurzer Zeit zu übertragen.The method continues to be beneficial to processes of metal structure transformation apply after mechanical treatments. Here too is sufficient Transfer heat in a short time.

Eine andere Anwendung des Verfahrens dient zur Initiierung von Diffusions- und Legierungsvorgängen bei metallischen Beschichtungen.Another application of the method is used to initiate diffusion and Alloying processes in metallic coatings.

Ferner ist eine vorteilhafte Anwendung auf Trocknungs- und Einbrennvorgänge bei organischer Beschichtung von Metallsträngen möglich.Furthermore, an advantageous application to drying and stoving processes organic coating of metal strands possible.

Eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband, das von einem Magnetfeld bei hoher magnetischer Feldstärke umgeben ist, löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass an jeder Metallstrang seite - bei Metallbändern zumindest an den beiden Flachseiten - parallel zur Ebene der Metallstrangseite verlaufende Induktionsspulen angeordnet sind, deren Hohlraum mittels eines Flux-Konzentrators ausgefüllt ist. Dadurch steht der Vektor der magne tischen Induktionsfeldstärke senkrecht auf der Bandoberfläche. Normalerweise werden durch die hohen Betriebsfrequenzen kernlose Luftspulen verwendet. Das daraus resultierende magnetische Streufeld ist jedoch nachteilig groß. Der Flux- Konzentrator wird in die Magnetspule zur induktiven Querfelderwärmung eingefügt und bewirkt, dass sich kein großes Streufeld bilden kann und sich die magnetische Feldstärke auf den Austritt aus den Polflächen des Flux-Konzentrators beschränkt. Die Felddichten sind somit sehr hoch und damit ist eine Banderwärmung auf kurzer Bandlänge möglich.A device for the thermal treatment of metal strands, in particular of Steel band surrounded by a magnetic field with high magnetic field strength is achieved the object according to the invention in that on each metal strand side - in the case of metal strips at least on the two flat sides - parallel to the plane the induction coils extending the metal strand side are arranged, the cavity is filled in using a flux concentrator. This creates the vector of the magne table induction field strength perpendicular to the belt surface. Usually coreless air coils are used due to the high operating frequencies. The the resulting magnetic stray field is disadvantageously large. The flux Concentrator is inserted into the magnetic coil for inductive cross-field heating and causes that no large stray field can form and the magnetic Field strength limited to the exit from the pole faces of the flux concentrator. The field densities are therefore very high and band heating is therefore short Belt length possible.

Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Flux-Konzentrator aus amorphem ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist. Die Forderung des amorphen Werkstoffes ergibt sich aus den verwendeten hohen Frequenzen zur induktiven Banderwärmung. Der Umstand, der bei den klassischen Anlagen zur induktiven Banderwärmung zu meterhohen Spulen führte, wird durch den Flux- Konzentrator in einer Magnetspule vermieden, so dass jetzt eine deutlich geringere Spulenhöhe ausreicht.According to one embodiment, it is provided that the flux concentrator is off Amorphous ferromagnetic material is made. The requirement of amorphous material results from the high frequencies used inductive strip heating. The fact that the classic systems for inductive strip heating led to meter-high coils, is Avoided concentrator in a magnetic coil, so that now a significantly lower Coil height is sufficient.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass der Flux-Konzentrator etwa bügelförmig gestaltet ist und an beiden Enden zur Metallstrangseite beabstandet parallele Stirnflächen aufweist. Dadurch kann die Ausrichtung zum Metallstrang leichter erfolgen.A further development is that the flux concentrator is approximately bow-shaped is designed and parallel at both ends to the metal strand side spaced Has end faces. This can make alignment to the metal strand easier respectively.

Nach anderen Merkmalen der Vorrichtung ist vorgesehen, dass deren Anordnung in Türmen mit senkrechter Metallstrang-Führung und zwischen in Bandlaufrichtung in größeren Abständen angeordneten Führungsrollen-Paare vorteilhaft ist. Da sich die Magnetspulen im allgemeinen in Bereichen von Produktionsanlagen befinden, in denen das Metallband nach einer Beschichtung aus Gründen einer hochqualitativen Oberfläche für eine gewisse Zeit kein Bandkontakt mit Rollen haben darf, werden solche Anlagen in Türmen mit senkrechter Bandführung verwendet. Die Herstellungskosten für solche Türme sind durch die Anforderungen der Eigenstabilität sehr hoch. Hier wirken sich deutlich niedrigere Bauhöhen der Magnetspulen und damit deutlich reduzierte Herstellungskosten vorteilhaft aus.According to other features of the device, it is provided that its arrangement in Towers with vertical metal strand guidance and between in the direction of strip travel in larger distances arranged guide roller pairs is advantageous. Since the Magnetic coils are generally located in areas of manufacturing facilities, in which the metal band after coating for reasons of high quality Surface must not be in contact with rolls for a certain time such systems are used in towers with vertical belt guidance. The Manufacturing costs for such towers are determined by the requirements of the Intrinsic stability very high. Here significantly lower heights of the Magnetic coils and thus significantly reduced manufacturing costs advantageous.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, das nachstehend näher erläutert wird.In the drawing is an embodiment of the device according to the invention shown, which is explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit Metallband und Fig. 1 is a side view of the device with metal tape and

Fig. 2 eine Vorderansicht gemäß Fig. 1. Fig. 2 is a front view of FIG. 1.

Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband 1 weist an jeder Metallstrangseite 1a und 1b, bei Stahlband 1 an den Flachseiten 2, parallel zur Ebene 3 der Metallstrangseiten 1a, 1b verlaufende Induktionsspulen 4 auf, deren Hohlraum 4a mittels eines Flux-Konzentrators 5 ausgefüllt ist. Der Flux-Konzentrator 5 ist aus amorphem ferromagnetischem Werkstoff hergestellt. Wie ersichtlich ist der Flux-Konzentrator 5 etwa bügelförmig gestaltet und weist an beiden Enden 5a und 5b zur Metallstrangseite 1a und 1b hin jeweils beabstandet parallele Stirnflächen 5c auf.The device for the thermal treatment of metal strands, in particular steel strip 1, has induction coils 4 running on each metal strand side 1 a and 1 b, in the case of steel strip 1 on the flat sides 2 , parallel to level 3 of the metal strand sides 1 a, 1 b, the cavity 4 a is filled in by means of a flux concentrator 5 . The flux concentrator 5 is made of amorphous ferromagnetic material. As can be seen, the flux concentrator 5 is approximately bow-shaped and has at both ends 5 a and 5 b to the metal strand side 1 a and 1 b, each with parallel spaced end faces 5 c.

Diese Vorrichtung kann in Türmen mit senkrechter Metallstrang-Führung und zwischen in Bandlaufrichtung 6 in größeren Abständen angeordneten Führungsrollen-Paaren verwendet werden. This device can be used in towers with a vertical metal strand guide and between pairs of guide rollers arranged at greater intervals in the direction of strip travel 6 .

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Stahlband
steel strip

11

a Metallstrangseite
a metal strand side

11

b Metallstrangseite
b Metal strand side

22

Flachseiten
flat sides

33

Ebene
level

44

Induktionsspule
induction coil

44

a Hohlraum
a cavity

55

Flux-Konzentrator
Flux concentrator

55

a Ende
a end

55

b Ende
b end

55

c parallele Stirnfläche
c parallel face

66

Bandlaufrichtung
Tape direction

Claims

1. A method for the thermal treatment of metal strands, in particular steel strip, in which the metal strand in motion, which is moving at the speed corresponding to the predetermined production quantity, is heated while striving for high temperature gradients, characterized in that by using a flux concentrator at a high temperature Speed moving metal strand the metal strand temperature is set in the millisecond to second range by inductive heating.

2. The method according to claim 1, marked by its application to processes of metal structure transformation mechanical treatments.

3. The method according to claim 1, marked by its application for the initiation of diffusion and alloying processes for metallic coatings.

4. The method according to claim 1, marked by its application to drying and baking processes in organic Coating of metal strands.

5. Device for the thermal treatment of metal strands, in particular steel strip, which is surrounded by a magnetic field with a high magnetic field strength density, characterized in that on each metal strand side ( 1 a; 1 b), with metal strips ( 1 ) at least on the two flat sides ( 2 ) parallel to the plane ( 3 ) of the metal strand side ( 1 a; 1 b) are arranged induction coils ( 4 ), the cavity ( 4 a) of which is filled by means of a flux concentrator ( 5 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the flux concentrator ( 5 ) is made of amorphous ferromagnetic material.

7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the flux concentrator ( 5 ) is approximately bow-shaped and at both ends ( 5 a; 5 b) to the metal strand side ( 1 a; 1 b) spaced parallel end faces ( 5 c).

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized by its arrangement in towers with a vertical metal strand guide and between pairs of guide rollers arranged at greater intervals in the strip running direction ( 6 ).