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DE19710142B4 - Vorrichtung zur Wärmebehandlung schwebend geführter Bänder - Schwebeofen - Google Patents

Vorrichtung zur Wärmebehandlung schwebend geführter Bänder - Schwebeofen Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum schwebend Führen und Stabilisieren von Bändern, vorzugsweise Metallbändern, mittels Beblasung mit Behandlungsgas auf mindestens einer Bandseite zum Zweck der Wärmebehandlung durch konvektiven Wärmeübergang
a) mit jeweils einem, auf mindestens einer Seite des Bandes (1) angeordneten Radialventilator (7, 8) mit 360°-Spiralgehäuse,
b) mit einer Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) auf mindestens einer Seite des Bandes (1) für das von dem Radialventilator (7, 8) gelieferte Behandlungsgas, und mit
c) an die Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) angeschlossenen Schwebedüsen (11) zum Beblasen und Stabilisieren des Bandes (1),
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
d) die Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) auf einer Seite des Bandes (1) entspricht jeweils einem parallel zum Band (1) angeordneten U;
e) der dem Band (1) zugewandte Schenkel jedes U ist mit den Schwebedüsen (11) ausgerüstet;
f) in dem anderen Schenkel des U ist ein Radialventilator (7, 8) mit 360°-Spiralgehäuse angeordnet,...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in welcher schwebend geführte Bänder, vorzugsweise Metallbänder, durch Beblasen mit Behandlungsgas von oben und unten in der Schwebe gehalten und dabei zugleich wärmebehandelt werden. Die Wärmebehandlung kann auf Glühtemperatur halten und 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, hintereinander gefügten Sektionen aufgebaut und enthalten, wie z. B. DE 2446983 A1 oder DE 4010280 A1 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 DE 2446983 A1 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 DE 2446983 A1 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, wo durch sich z. B. in einer Heizzone, in welcher das Gas vom Band kälter abströmt, als es auf das Band aufgeblasen wird, eine Abnahme der Temperatur des aufgeblasenen Gases entlang der Düsenrippe von der dem Ventilator abgewandten Seite zur Ventilatorseite hin ergibt. Die Vorrichtung nach DE 4010280 A1 vermeidet diesen Nachteil zwar durch wechselseitige Zuströmung zu den Düsenrippen innerhalb einer Sektion, erfordert aber je Sektion vier Ventilatoren und ist daher nur für Anlagen zum schwebend Führen sehr breiter Bänder geeignet, wo sich wegen der größeren zu beblasenden Fläche und des dadurch erforderlichen höheren Gasvolumenstromes dieser höhere technische Aufwand lohnt. Gerade bei Anlagen für Buntmetallbänder aus Messing, Kupfer, Bronze, Neusilber und ähnlichen Materialien ist aber die Bandbreite wegen der im Vergleich zu Leichtmetall- oder Stahlbändern üblicherweise erheblich geringeren Walzbreite begrenzt, so dass sich die Vorrichtung nach DE 40120280 kaum für das schwebend Führen der meist relativ schweren und schmalen Buntmetallbänder eignet.
  • Schließlich ist noch aus JP 7-242951 A eine Vorrichtung zum schwebend Halten von Warenbahnen bekannt, die aus einseitig unter dem Band angeordneten Düsenkörpern mit von Schlitzdüsen konstanter Schlitzbreite jeweils an den Seiten quer zum Bandlauf eingefassten waagerecht positionierten Flächen bestehen. Die Schlitzdüsen sind schräg nach innen in Bezug auf diese Fläche ausgerichtet, und in der Fläche sind Düsenöffnungen angebracht, deren Öffnungsgrad von der Bandmitte zu den Bandrändern hin zunimmt. Diese Vorrichtung eignet sich zwar zur Stabilisierung des schwebenden Bandes bei seitlichem Auswandern, also zur Erzielung einer Zentrierwirkung, ist aber ungeeignet zum Zweck der Wärmebehandlung durch konvektiven Wärmeübergang, da durch den von Bandmitte zu Bandrand hin zunehmenden Öffnungsgrad der Düsenöffnungen die Bandränder rascher erwärmt würden als in der Mitte, was bei einer Wärmebehandlung oder einem Trocknungsvorgang nicht zulässig ist.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet. Dies wird durch die in Anspruch 1 formulierten Merkmale erreicht. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsdetails. Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel eines Schwebeofens für Buntmetallbänder beschrieben.
  • Die 1 bis 4 dienen der Erläuterung.
  • Es zeigen:
  • 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Schwebeofen mit Heiz- und Kühlzone,
  • 2 einen vertikalen Querschnitt durch eine Heizzone,
  • 3 einen vertikalen Querschnitt durch eine Kühlzone,
  • 4 eine perspektivische Darstellung von zwei benachbarten Düsenrippen.
  • Die in 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus vier Heizzonen (2) und zwei Kühlzonen (3). Das Band (1) läuft von rechts nach links horizontal durch die Vorrichtung. Am Ende, hinter der letzten Kühlzone ist die Vorrichtung durch eine Wassertasse (4), durch welche das Band mittels einer Tauchrolle geführt wird, abgeschlossen. Vor dem Eintritt in die erste Ofenzone sind die üblichen Rollen zur Steuerung der Bandlage und des Bandzuges angeordnet. Am Anfang und am Ende der Vorrichtung ist vorteilhaft noch je eine Gasstrahlabdichtung (12) angebracht. Die Gasstrahlabdichtung am Eintritt hat die Aufgabe, eine Vermischung der Ofenatmosphäre, die vorzugsweise einen äußerst geringen Sauerstoffgehalt aufweist, mit der Umgebungsluft zu vermeiden. Die Gasstrahlabdichtung (12) am Austritt der Vorrichtung verhindert in vorteilhafter Weise das Eindringen von Wasserdampf aus dem Gehäuse der Wassertasse (4) in die Kühlzone, wodurch der Taupunkt der Gasatmosphäre in nachteiliger Weise angehoben würde.
  • Jede Zone einer Vorrichtung besteht aus den beiden U-förmigen Strömungsführungen (5o) und (5u) bzw. (6o) und (6u). In den dem Band abgewandten Schenkeln dieses U sind die Ofenventilatoren (7) bzw. die Kühlzonenventilatoren (8) eingebaut. Die Ausblasrichtung der Ventilatoren zeigt gegen die Verbindung der beiden Schenkel des oberen (5o) bzw. (6o) oder unteren (5u) bzw. (6u) U. In den Ofenzonen sind in dem Bereich zwischen den beiden Schenkel eines U für das in den Figuren dargestellte Beispiel indirekt gasbeheizte Strahlheizrohre (9) angeordnet. Die Kühlzonen mit Gasführung im geschlossenen Kreislauf enthalten in jedem U den in der Verbindungsstelle zwischen den beiden U-Schenkeln angeordneten Kühler (10). Dieser Kühler kann als Lamellen- oder Rippenrohrkühler oder in einer anderen üblichen Bauform ausgeführt sein.
  • Im Querschnitt durch eine Heizzone 2 sind die Räume (13) seitlich neben der U-förmigen Strömungsführung (5o) und (5u) zu erkennen. Diese Räume sind in üblicher Weise durch Mannlöcher, welche gasdicht verschraubt werden können, zugänglich und gestatten eine einfache Inspektion und Reinigung der Vorrichtung und den einfachen Zugang für Wartungsarbeiten. Der Ventilator (7) ist im dargestellten Beispiel durch einen Riementrieb angetrieben. Vorteilhaft wird der Motor (15) seitlich an der Vorrichtung verlagert, weil dann zum Ausbau des Ventilators lediglich die Keilriemen demontiert werden müssen und der schwere Motor mit seinen elektrischen Anschlüssen an der Anlage verbleiben kann. Im darstellten Beispiel ist noch ein Hilfsmotor (18) zu erkennen, der von einem Notstromaggregat angetrieben wird und den Ventilator weiterhin in Rotation versetzt wenn, z. B. durch einen Stromausfall, ein unbeabsichtigter Anlagenstillstand auftritt. Durch diesen Hilfsmotor wird dann verhindert, daß der Ventilator stehen bleibt und bei hohen Temperaturen im Ofeninnenraum Schaden nehmen könnte. Der Aufbau der Kühlzone, die im Querschnitt in 3 dargestellt ist, entpspricht im wesentlichen dem Aufbau der Ofenzone. Der Ventilator (8) kann ebenfalls in vorteilhafter Weise durch den seitlich angeordneten Motor (16) angetrieben werden. Die Inspektions- und Begehungsräume (14) ergeben sich aus dem Bereich zwischen U-förmiger Strömungsführung (6o) bzw. (6u) und dem Außengehäuse. 4 zeigt zwei benachbarte Düsen, bei welchen die Düsenschlitze (17) dem Längsschnitt eines Fasses entsprechend. Die Düsenschlitze (17), welche die Düsenrippe (11) begrenzen, sind derart ausgebildet, daß die Düsenstrahlen (19), wie in 4 dargestellt gegeneinander geneigt sind. Die Neigung kann für beide Schlitze gleich sein. Es kann aber auch vorteilhaft sein, den in Bandlaufrichtung betrachtet, ersten Schlitz stärker gegen die Vertikale zu neigen als den zweiten Schlitz. In der plateauartigen Fläche, welche von den beiden Düsenschlitzen (19) eingefaßt wird, können zur Verstärkung des konvektiven Wärmeüberganges Lochdüsen (20) angeordnet sein.
    •

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum schwebend Führen und Stabilisieren von Bändern, vorzugsweise Metallbändern, mittels Beblasung mit Behandlungsgas auf mindestens einer Bandseite zum Zweck der Wärmebehandlung durch konvektiven Wärmeübergang a) mit jeweils einem, auf mindestens einer Seite des Bandes (1) angeordneten Radialventilator (7, 8) mit 360°-Spiralgehäuse, b) mit einer Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) auf mindestens einer Seite des Bandes (1) für das von dem Radialventilator (7, 8) gelieferte Behandlungsgas, und mit c) an die Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) angeschlossenen Schwebedüsen (11) zum Beblasen und Stabilisieren des Bandes (1), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: d) die Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) auf einer Seite des Bandes (1) entspricht jeweils einem parallel zum Band (1) angeordneten U; e) der dem Band (1) zugewandte Schenkel jedes U ist mit den Schwebedüsen (11) ausgerüstet; f) in dem anderen Schenkel des U ist ein Radialventilator (7, 8) mit 360°-Spiralgehäuse angeordnet, dessen Ausblas zur Verbindung der beiden Schenkel des U hin gerichtet ist; g) die Rückströmung vom Band (1) erfolgt zunächst parallel zur Bandebene zu beiden Bandkanten hin in je einen Raum (13, 14) seitlich neben der Strömungsführung (5o, 5u; 6o, 6u) und aus diesem Raum in den Bereich zwischen den U-Schenkeln und zum Ansaugquerschnitt des Radialventilators (7, 8); h) die Schwebedüsen (11) weisen quer zur Bandlaufrichtung verlaufende Düsenschlitze (17) auf; i) die Düsenschlitze (17), nämlich die Innenkanten dieser Düsenschlitze, haben die Form des Axialschnittes eines Doppelkegelstumpfes oder eines Fasses, wobei die Basis des Doppelkegelstumpfes bzw. der größte Durchmesser des Fasses in der Mitte der Schwebedüse (11) liegt; und j) zwischen den Düsenschlitzen (17) jeder Schwebedüse (11) sind Lochdüsen (20) angeordnet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den beiden Düsenschlitzen (17) austretenden Strahlen (19) einer Schwebedüse (11) gegeneinander geneigt sind.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel der U-förmigen Strömungsführungen (5o, 5u; 6o, 6u) zu beiden Seiten des Bandes (1) in die gleiche Richtung weisen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu stabilisierende Band (1) geneigt zur Horizontalen verläuft.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialventilatoren (7, 8) Trommelläuferventilatoren sind, und dass sich an den Ausblasquerschnitt des 360°-Spiralgehäuses ein Kanalstück, nämlich der Schenkel mit dem Radialventilator (7, 8), der U-förmigen Stromführung (5o, 5u; 6o, 6u), von etwa der Länge eines hydraulischen Durchmessers anschließt.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einer Seite des Bandes (1) angeordneten, von einem Außengehäuse umschlossenen Räume (13, 14) zugänglich und zu Inspektions- und Wartungsarbeiten begehbar sind.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beheizung der Vorrichtung mit Brennern Heizeinrichtungen (9) in mindestens eine Wand eines Außengehäuses eingebaut sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungen (9) in den Raum zwischen den Schenkeln jeder U-förmigen Strömungsführung (5o, 5u;) hineinragen.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektrischer Beheizung das elektrische Heizregister in den Verbindungsteil der beiden Schenkel der U-förmigen Strömungsführung (5o, 5u;) eingebaut ist.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorrichtungen, die als Kühlzonen mit geschlossenem Strömungskreislauf ausgeführt sind, ein Kühler (10) für das Behandlungsgas in den Verbindungsteil zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Strömungsführung (5o, 5u;) eingebaut ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich zur Vergrößerung der Einbaufläche der Querschnitt jeder U-förmigen Strömungsführung (6o, 6u) – vom Radialventilator (7, 8) aus betrachtet – zum Kühlereintrittsquerschnitt hin erweitert.
  12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwebedüsen (11) über den Strömungsführungskanal (21), aus dem sie versorgt werden, seitlich überstehen.
  13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Anfang und/oder am Ende einer aus mehreren Zonen zusammengesetzten Vorrichtung an der Bandeintritts- und/oder Bandaustritts-Öffnung Gasstrahlabdichtungen (12) angebracht sind.
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