DE3117303C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abstützen eines Metallbandes bei statischem Gasdruck gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 12.

Bei verschiedenen Verfahren, bei denen Metallbänder entlang einem vorgegebenen Transportweg bewegt werden, ist es außerordentlich schwierig, Verformungen und Vibrationen des sich bewegenden Metallbandes zu verhindern. Wenn darüber hinaus das Metallband deformiert worden ist, muß es wieder in seine alte Form versetzt werden, während es sich auf dem Transportweg bewegt.

Beispielsweise wird bei einem kontinuierlichen Heißgalvanisierungsprozeß für Bandstahl nach der heißen Tauchgalvanisation das Stahlband einem Gasabziehverfahren unterworfen, um das Gewicht der erhaltenen Beschichtung zu kontrollieren; das so abgezogene Stahlband muß sich über eine lange Strecke zwischen einem Paar Führungswalzen bewegen, ohne irgendwelche andere feste Stützglieder zu berühren. Auch bei der Farbbeschichtung von Bandstahl muß das mit Farbe beschichtete Stahlband getrocknet und ausgehärtet werden, während es sich über eine lange Strecke zwischen einem Paar Führungswalzen bewegt, ohne andere feste Stützglieder zu berühren.

In den vorstehenden Fällen wird das Metallband häufig in Vibrationen versetzt und/oder seitlich verzogen, so daß es im Querschnitt ein C-förmiges Profil zeigt. Derartige Deformationen von Metallband werden nachstehend als "C-Verwerfung" bezeichnet. Um das sich auf seinem Transportweg bewegende Metallband ohne feste Stützglieder abzustützen, und dabei unerwünschte Vibrationen und/oder Verformungen des Metallbandes zu verhindern, ist versucht worden, eine Fluid- Pufferung vorzunehmen, die man dadurch erhält, daß ein dynamischer oder ein statischer Gasdruck auf beide Oberflächen des Metallbandes einwirkt. Bei einer derartigen Stützmethode ist es wesentlich, daß der Abstützvorgang an Änderungen der Transportgeschwindigkeit und der Breite des Metallbandes angepaßt werden kann. Die bisher übliche Fluid-Pufferung kann jedoch nur bei Metallbändern mit vorgegebener Breite und auch nur dann angewendet werden, wenn das Metallband mit relativ geringer Geschwindigkeit bewegt wird, die nur ein einem schmalen Bereich variiert wird.

So beschreibt die JP-OS 56 025/77 eine Vorrichtung zum Abstützen eines Metallbandes, das durch ein Heißgalvanisierungsbad geführt und dann aus diesem Bad entnommen worden ist und schließlich nach oben entlang einem vertikalen Transportweg bewegt wird, ohne daß es dabei das Metallband berührt.

Die JP-AS 3 381/73 beschreibt eine Vorrichtung zum berührungsfreien Transportieren eines Metallbandes in Horizontalrichtung.

Bei der in der JP-OS 56 035/77 beschriebenen Vorrichtung sind mehrere Gasdruckkammern in einer seitlichen Richtung zur Längsachse der Transportstrecke des Metallstreifens beweglich angeordnet, so daß sie voneinander und zum Transportweg einen Abstand aufweisen. Beim Abstützen werden alle oder einige der Gasdruckkammern in Abhängigkeit von der Deformation, insbesondere der C-Verwerfung des Metallbandes bewegt, um dieses wieder in die ursprüngliche Form zu bringen. Da sich jedoch das Metallband mit hoher Geschwindigkeit bewegt und die Formänderungen des Metallbandes unregelmäßig sind, ist es außerordentlich schwierig, die Bewegung der Gasdruckkammern in Abhängigkeit von Änderungen der Geschwindigkeit und der Form des Metallbandes zu steuern. Ferner ist es praktisch unmöglich, den Abstand zu ermitteln, auf den die Gasdruckkammern von der Oberfläche des Metallbandes in Abhängigkeit von der Größe der C-Verwerfung zurückweichen sollten.

Bei der Fördervorrichtung gemäß der JP-AS 33 481/73 ist die Breite des Unterteils der Vorrichtung zum Abstützen des Metallbandes größer als die Breite des abzustützenden Metallbandes, und der von unten kommende Gasstrom ist zu groß. Wenn daher ein relativ schmales Metallband mit einer derartigen Vorrichtung gehaltert wird, laufen die Gasströme, die von den außerhalb der Seitenränder des Metallbandes angeordneten Gasdruckkammern ausgehen und zueinander weisen, ineinander und verursachen häufig Turbulenzen. Wenn insbesondere der Druck der von den auf einer Seite des Metallbandes angeordneten Gasdruckkammern ausgehenden Gasströme verschieden ist von dem Druck auf der gegenüberliegenden Seite des Metallbandes, werden auf der einen Seite des Metallbandes große Turbulenzen erzeugt, die eine stabile Bewegung des Metallbandes verhindern.

Ferner sind die vorstehend erläuterten, bekannten Vorrichtungen nicht geeignet, die Arbeitsbreite in Abhängigkeit von einer Breitenänderung des abzustützenden Metallbandes zu ändern.

Wenn Gasdruckkammern zum berührungsfreien Abstützen des Metallbandes verwendet werden, führen Vibrationen des Metallbandes häufig dazu, daß dieses aus dem vorgegebenen Transportweg gerät oder um die Längsachse des Transportweges geneigt wird. Ferner führen die üblichen Gasdruckkammern auch zu C-Verwerfungen des Metallbandes. Daher ist es schwierig, die Gasdruckkammern an Stellen in der Nähe des zu halternden Metallbandes anzuordnen.

Aus der US-PS 36 80 756 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Gasaustrittsöffnungen rechteckig sind und aus einem Paar Längsschlitzen parallel zur Längsachse des Bandes und aus einem Paar kurzen Querschlitzen bestehen, die senkrecht zur Längsachse des Bandes verlaufen. Diese Schlitze sind miteinander verbunden und bilden so einen geschlossenen Kanal. Wenn Gas zum Band hin, das sich parallel zu seiner Längsachse bewegt, durch mehrere rechteckige Gasaustrittsöffnungen abgegeben wird, so wird das Band ungleichmäßig gekühlt oder erwärmt. So kann zwar der durch die Querschlitze abgegebene Gasanteil das Band gleichförmig kühlen oder erwärmen, da die Querschlitze sich quer über das Band erstrecken. Der durch die Längsschlitze abgegebene Gasanteil, die sich parallel zur Längsachse des Bandes erstrecken, wird jedoch in Form von mehreren Streifen abgegeben, die voneinander der im Abstand angeordnet sind und sich entlang des Bandes erstrecken. Daher wird das Band durch die Gasströme in Form von mehreren Streifen lokal gekühlt oder erwärmt. Dies bewirkt ein lokales Unterkühlen oder zu starkes Aufheizen des Bandes und führt damit zu ungleichmäßiger Güte des erhaltenen Produkts.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung und einem Verfahren der bekannten Art die Gasdruckkammer so auszubilden, daß eine lokale Erwärmung bzw. Abkühlung des Metallbandes verhindert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 12 gelöst.

Ferner kann die Arbeitsbreite in Abhängigkeit von Breitenänderungen des Metallbandes rasch geändert und ein Metallband auf seinen Transportweg zurückgebracht werden, das sich aufgrund von Vibrationen oder dergleichen aus dem vorgegebenen Transportweg herausbewegt hat. Das Metallband wird ferner in seine ursprüngliche Form gebracht, wenn es um seine Längsachse aufgrund von Vibrationen verdreht worden ist. Ein Metallband mit C-Verwerfung erhält seine ursprüngliche Form wieder. Außerdem werden nur relativ geringe Gasmengen bei relativ geringem statischem Gasdruck benötigt.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer kontinuierlich arbeitenden Warmtauch-Galvanisiervorrichtung für Metallbänder mit einem Paar Gasdruckkammern und einem Paar Gasabstreifdüsen,

Fig. 2A einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Gasdruckkammer,

Fig. 2B einen Querschnitt von der Seite der Gasdruckkammer gemäß Fig. 2A,

Fig. 3 eine Seitenschnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Gasdruckkammer,

Fig. 4 eine Seitenschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gasdruckkammer,

Fig. 5 eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Bandstützvorrichtung,

Fig. 6 eine Seitenschnittansicht einer oberen Gasdruckkammer in der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung mit einer Darstellung der Stärke der erhaltenen statischen Drucke,

Fig. 7 eine Seitenschnittansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung, wobei das Metallband aus dem vorgegebenen Transportweg herausläuft,

Fig. 8 eine Seitenschnittansicht einer oberen Gasdruckkammer der Vorrichtung gemäß Fig. 7 mit der Beziehung zwischen der Breite des zu haltenden Metallbandes und der Arbeitsbreite des Kissens,

Fig. 9 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Gasdruckkammer,

Fig. 10 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gasdruckkammer,

Fig. 11A einen Längsschnitt der Frontplatte einer verwendbaren Gasdruckkammer,

Fig. 11B einen Seitenschnitt dieser Frontplatte,

Fig. 12 einen Längsschnitt einer Heißgalvanisierungsvorrichtung mit einem Paar Abstreifdüsen und einem Paar Gasdruckkammern,

Fig. 13 einen Längsschnitt einer oberhalb einer nicht dargestellten Gasabstreifdüse angeordneten Gasdruckkammer mit einer graphischen Darstellung der Verteilung des zwischen dem Metallband und der Gasdruckkammer erzeugten statischen Gasdrucks,

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Bandstützkraft und dem Abstand L zwischen der Gasdruckkammer und der Gasabstreifdüse,

Fig. 15 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Bandstützkraft und der Strömungsgeschwindigkeit eines Einschlußgases,

Fig. 16A bis 16D graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der Vibration eines Metallbandes und der Lage eines Paars von Gasdruckkammern und

Fig. 17 eine Heißgalvanisierungsvorrichtung mit einem Ofen und einem Paar Gasdruckkammern.

Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine spezielle Form der auf der Vorderseite der Gasdruckkammer ausgebildeten Gasauslaßöffnung aus. Insbesondere weist die Gasauslaßöffnung mindestens zwei Paar Schlitze auf, die sich jeweils schräg zur Bandlaufrichtung erstrecken, so daß sie mit jedem Paar Querschlitze verbunden sind.

Gemäß Fig. 1 wird ein Metallband S nach unten in ein heißes Galvanisierungsbad 1 eingeführt, in dem sich geschmolzenes Metall 2 befindet, und dann nach oben unter Herumführen um eine untere Walze 3 abgezogen, die sich unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalls befindet. Das galvanisierte Metallband 4 wird von der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 2 zu einer oberen Walze 5 geführt. Ein Paar Gasabstreifdüsen 6 sind oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 2 angeordnet. Um die Menge (Gewicht) der Beschichtung aus geschmolzenem Metall einzustellen, die auf die Oberflächen des Metallbandes bis zu einem gewünschten Wert aufgalvanisiert worden ist, werden Stickstoffgasstrahlen unter hohem Druck auf die Oberflächen des galvanisierten Metallbandes durch die Gasabstreifdüsen 6 abgegeben. Dabei bewegt sich das Metallband 4 mit hoher Geschwindigkeit. Dieses unter hohem Druck stehende Abstreifgas verursacht Vibrationen des Metallbandes, das sich zwischen der unteren Walze 3 und der oberen Walze 5 bewegt. Diese Vibrationen verursachen auf dem Metallband Spannungen, die zu C-Verwerfungen führen. Ferner verursachen die Vibrationen ein Herauslaufen des Metallbandes aus der Soll-Transportstrecke oder ein Verdrehen um deren Längsachse. Die Vibrationen, die C-Verwerfungen und die Verdrehungen des Metallbandes bewirken häufig, daß die Metallbandoberflächen in Berührung mit den Gasabstreifdüsen 6 kommen, so daß die galvanisierte Oberfläche des Metallbandes beschädigt wird. Die Vibrationen, die C-Verwerfungen und das Verdrehen des Metallbandes bewirken ferner die Ausbildung einer ungleichmäßigen galvanisierten Metallschicht auf den Metallbandoberflächen. Daher müssen die Vibrationen, die C-Verwerfungen und Verdrehungen des Metallbandes verhindert werden. Zu diesem Zweck sind ein Paar Gasdruckkammern 7 neben der Transportstrecke des Metallbandes 4 angeordnet. Im allgemeinen ist die Menge (Gewicht) der Metallbeschichtung variabel, und zwar in Abhängigkeit von dem Abstreifgasdruck und dem Abstand zwischen der Gasabstreifdüse und dem Metallband. Ferner führt eine Änderung des Abstandes zwischen der Gasabstreifdüse und dem Metallband zu einer Vibration, zu C-Verwerfung und/oder Verdrehung des Metallbandes. Um daher eine gleichförmige Metallbeschichtung zu erhalten, muß der Abstand zwischen der Gasabstreifdüse und dem Metallband konstant gehalten werden.

Fig. 2A ist ein Längsschnitt eines Metallbandes 12 und einer Gasdruckkammer 22 mit einer Frontplatte 20 mit Schlitzen 21 a bis 21 h. Die Gasdruckkammer 22 weist eine Kammer 23 auf, die mit einer nicht dargestellten Druckgasquelle über eine Leitung 24 verbunden ist.

Die Fig. 2B zeigt einen Seitenschnitt des Metallbandes 12 und der Gasdruckkammer 22 gemäß Fig. 2A.

Wenn das Gas unter Druck durch die Öffnung gemäß den Fig. 2A und 2B abgegeben wird, werden fünf statische Gasdruckbereiche in dem Zwischenraum zwischen dem Metallband 12 und der Gasdruckkammer 20 erzeugt, wobei die Gasdruckbereiche jeweils von einem vorhangförmigen Gasstrom umgeben sind. Die Gasdruckbereiche haben statische Gasdrücke P₁ bis P₅ gemäß Fig. 2B.

Der in einem statischen Gasdruckbereich erzeugte statische Gasdruck P wird entsprechend der nachstehenden Gleichung berechnet:

wobei

h = Abstand zwischen der Vorderfläche der Kammer 22 und der Oberfläche des Metallbandes 21 ρ = Gasdichte u = Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Öffnung t = Schlitzbreite R = Winkel zwischen der Vorderfläche der Kammer und der Gasausströmrichtung des Schlitzes ist.

Vorzugsweise werden die folgenden Werte verwendet:

t = 10 mm oder weniger, vorzugsweise 2 bis 5 mm; R = 30 bis 90°.

Die Werte t und R der Schlitze können untereinander gleich oder voneinander verschieden sein. Im letzteren Fall ist es erforderlich, daß R und t jeweils symmetrisch zur Längsmittellinie der Vorderseite der Kammer sind.

Die Frontplatte 20 mit dem Gasauslaßschlitz kann von der Gasdruckkammer abgenommen werden.

Gemäß den Fig. 2A und 2B hat das durch die Schlitze ohne die seitlichen Schlitze strömende Gas den gleichen Druck in allen Schlitzen. In diesem Fall sind die statischen Drücke P₁ bis P₅ alle gleich.

Gemäß Fig. 3 hat die Kammer 22 mit Öffnungen fünf Teilkammern 23 a, 23 b, 23 c, 23 d und 23 e, die voneinander durch Trennwände 26 a, 26 b, 26 c und 26 d getrennt sind. Die Kammern 23 a bis e sind jeweils mit nicht dargestellten Gasdruckquellen über Leitung 24 a, 24 b, 24 c, 24 d bzw. 24 e verbunden. Wenn in diesem Fall die Drücke des den Kammern 23 a bis e zugeführten Gases voneinander verschieden sind, zeigen die erhaltenen statischen Gasdruckbereiche die statischen Drücke P₁, P₂, P₃, P₄ bzw. P₅, die voneinander verschieden sind. Dies bedeutet, daß jeder der Drücke P₁ bis P₅ unabhängig voneinander auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, indem der Druck des jeder Gasdruckkammer zugeführten Gases gesteuert wird.

Die Gasdruckkammer kann drei Teilkammern aufweisen, die gemäß Fig. 4 unterteilt sind. Wenn in diesem Fall der Druck des in Kammer 23 a durch die Leitung 24 a eingeleiteten Gases geringer ist als der Druck des Gases, das der Kammer 23 f über die Leitung 24 f und der Kammer 23 g über die Leitung 24 g zugeführt wird, und wenn der Gasdruck in der Kammer 23 f gleich dem in der Kammer 23 g ist, so zeigen die erhaltenen statischen Drücke P₁ bis P₅ die nachstehende Beziehung:

P₁ < P₄ < P₂
P₁ < P₅ < P₃
P₂ = P₃
P₄ = P₅

Somit ist die Druckverteilung im Zwischenraum zwischen dem Metallband 21 und der Gasdruckkammer 22 symmetrisch zur Längsmittellinie.

Gemäß Fig. 5 weist ein Paar Gasdruckkammern 22 a und b, die über eine Transportstrecke 28 eines Metallbandes zueinander weisen, Gasdruckkammern r₁ bis r₁₀ auf, die alle mit einer Druckgasquelle 29 verbunden sind, beispielsweise mit einem Gebläse 29 über eine Leitung 30. Die Drücke in den Kammern r₁ bis r₁₀ können unabhängig voneinander durch Ventile V₁ bis V₁₀ jeweils gesteuert werden.

Wenn gemäß Fig. 6 die Drücke in den Kammern r₁ bis r₅ alle gleich sind, so haben die erhaltenen statischen Drücke P₁ bis P₅ die folgende Beziehung:

P₃ < P₂ = P₄ < P₁ = P₅

Ferner folgen die Stabilitäten S₁ bis S₅ der statischen Gasdruckbereiche entsprechend den Drücken P₁ bis P₅ der nachstehenden Beziehung:

S₃ < S₂ = S₄ < S₁ = S₅

Diese Phänomene ergeben sich aus der Einschließwirkung der Gasströme, die jeden statischen Gasdruckbereich umgeben.

Die vorstehenden Beziehungen können dadurch erhalten werden, daß man alle Schlitzsegmente mit einer einzigen Gasdruckkammer verbindet.

Eine Vergrößerung des statischen Gasdruckbereichs mit dem größten Druck P₃ und der höchsten Stabilität S₃ kann dadurch erreicht werden, daß man die Abstände zwischen den Schlitzen klein macht. Ferner können die Drücke P₁ bis P₅ unabhängig voneinander auf bestimmte Werte eingestellt werden, indem die Ventile V₁ bis V₅ in entsprechender Weise gesteuert werden.

Gemäß Fig. 7 läuft das Band 12 aus der vorgegebenen Transportstrecke 28 heraus, d. h. das Band 12 nähert sich stärker der Vorderseite der unteren Gasdruckkammer 22 b als der Vorderseite der oberen Gasdruckkammer 22 a.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeiten und die Drücke der durch alle Schlitze der Öffnung abgegebenen Gasstrahlen im wesentlichen untereinander gleich sind, so sind die statischen Gasdrücke P₁ bis P₅ in den statischen Gasdruckbereichen, die in dem oberen Zwischenraum zwischen der oberen Gasdruckkammer 22 a und dem Metallband erzeugt werden, jeweils kleiner als die statischen Gasdrücke P₆ bis P₁₀ in den statischen Gasdruckbereichen, die in dem unteren Zwischenraum zwischen der unteren Gasdruckkammer 22 b und dem Metallband 12 erzeugt werden. Dies bedeutet:

P₆ < P₁, P₇ < P₂, P₈ < P₃, P₉ < P₄ und P₁₀ < P₅.

Dies ergibt sich daraus, daß der zwischen der Gasdruckkammer und dem Metallband erzeugte statische Druck umgekehrt proportional zum Abstand zwischen diesen ist. Die Druckunterschiede zwischen dem oberen Zwischenraum und dem unteren Zwischenraum erzeugen eine Rückstellkraft in der durch einen dicken Pfeil in Fig. 7 angedeuteten Richtung. Diese Rückstellkraft drückt das Metallband 12 nach oben zu der vorgegebenen Transportstrecke 28, wo die auf die Oberseite des Bandes 12 einwirkende obere Kraft mit der auf die untere Oberfläche des Metallbandes 12 einwirkende untere Kraft so ausgeglichen ist, um Vibrationen des Metallbandes wirksam zu verhindern.

Selbst wenn die in Fig. 7 dargestellten Gasdruckkammern so modifiziert sind, daß in jeder Kammer alle Schlitze mit einer einzigen gemeinsamen Gasdruckkammer verbunden sind, erzeugen die durch die Schlitze abgegebenen Gasströme Schubkräfte auf das Metallband in der vorstehenden Weise, und Vibrationen des Metallbandes werden verhindert.

Die Vorrichtung kann bei Metallbändern mit verschiedenen Breiten eingesetzt werden.

Wenn gemäß Fig. 8 das Metallband 12 eine Breite W₁ aufweist, werden die Ventile V₁, V₂, V₄ und V₅ geschlossen, und lediglich das Ventil V₃ bleibt offen, um Gas in die Kammer r₃ einzuleiten und Gas durch mit dieser Kammer r₃ verbundene Schlitze abzugeben. Daher wird lediglich ein statischer Gasdruckbereich mit einem statischen Druck P₃ erzeugt. Wenn das Metallband 21 eine andere Breite W₂ in Fig. 8 aufweist, so werden die Ventile V₁ und V₅ geschlossen, während die Ventile V₂, V₃ und V₄ geöffnet werden, um statische Gasdruckbereiche mit statischen Drücken P₂, P₃ und P₄ zu bilden. In diesem Fall kann das Ventil V₃ gegebenenfalls geschlossen werden, um einen einzigen statischen Gasdruckbereich auf der Oberseite des Metallbandes 12 zu bilden.

Wenn das Metallband 12 eine Breite W₃ gemäß Fig. 8 aufweist, so werden alle Ventile geöffnet, um fünf statische Gasdruckbereiche mit statischen Drücken P₁ bis P₅ zu erzeugen. In diesem Fall können gegebenenfalls einige der Ventile geschlossen werden.

Wie vorstehend ausgeführt, kann die Vorrichtung die Strömungsgeschwindigkeiten und die Drücke der durch die Schlitze unabhängig voneinander abgegebenen Gasstrahlen steuern, und daher ist diese Vorrichtung bei Metallbändern mit verschiedenen Breiten einsetzbar. Mit der Vorrichtung kann somit die Arbeitsbreite entsprechend der Breite des von der Vorrichtung abzustützenden Metallbandes rasch geändert werden. Auch dann, wenn die Breite des Metallbandes gering ist, ist es möglich, die Vorrichtung zu betreiben, ohne unnötige Gasströme abzugeben, so daß dieser Betrieb außerordentlich wirtschaftlich ist. Mit der Vorrichtung kann ferner verhindert werden, daß die Gasströme über die Seitenränder des Metallstreifens fließen, da diese Ströme miteinander wechselwirken und Turbulenzen bilden würden, so daß die Bewegung des Metallbandes instabil wird.

Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, ein verdrehtes Metallband in seine ursprüngliche Position zurückzubringen und ein Metallband mit C-Verwerfungen wieder in seine ursprüngliche Form zu bringen. Diese Merkmale werden erstmals erreicht.

Gemäß Fig. 9 weist die Gasdruckkammer 30 eine geschlossene, kanalförmige Öffnung 31 auf, die aus einem Paar Querschlitzen 31 a, 31 b und zwei Paaren von Schlitzen 31 c und 31 d sowie 31 e und 31 f besteht. Jeder die Querschlitze verbindende Schlitz kann auch V-förmig oder kurvenförmig ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 10 weist die Gasdruckkammer 40 eine geschlossene, kanalförmige Öffnung 41 auf, die aus einem Paar Querschlitzen 41 a und 41 b sowie zwei Paaren von Schlitzen 41 c und 41 d sowie 41 e und 41 f besteht. Die Schlitze 41 a bis d bilden zusammen einen trapezförmigen Kanal. Die Schlitze 41 e und 41 f können parallel zu den Schlitzen 41 c bzw. 41 d oder auch nicht parallel zu diesen sein, solange nur die Öffnung 41 insgesamt symmetrisch zur Längsmittellinie der Vorderfläche der Kammer 40 ist.

Die Gasauslaßöffnungen gemäß Fig. 9 und 10 ermöglichen eine Verringerung der Ausbildung von lokalen Fehlern auf dem Metallband, die durch lokale Berührung des Metallbandes mit dem abgegebenen Gasstrom auftreten können.

Wenn der Schlitz parallel zur Längsachse der Transportstrecke des Metallbandes und die Länge dieses Schlitzes gleich dem 200fachen der Dicke des Querschlitzes ist, wird ein bestimmter Teil des Metallbandes, der zum Längsschlitz weist, kontinuierlich dem abgegebenen Gasstrom ausgesetzt, und zwar für einen Zeitraum, der 100mal so lang ist wie der Zeitraum, während dessen der andere Abschnitt lediglich dem Gasstrom ausgesetzt ist, der durch ein Paar Querschlitze abgegeben wird. Daher wird im Vergleich zu einem anderen Teil dieser bestimmte Abschnitt, der zum Längsschlitz weist, unterkühlt oder überhitzt, wenn das abgegebene Gas eine geringe Temperatur bzw. eine erhöhte Temperatur aufweist. Diese lokale Unterkühlung oder Überhitzung verursacht Fehler in dem erhaltenen Metallband.

Die in den Fig. 9 und 10 dargestellten Gasauslaßöffnungen können die lokale Unterkühlung oder Überhitzung des Metallbandes reduzieren, da die Schlitze nicht parallel zur Längsachse der Bandtransportstrecke sind.

Beim Heißgalvanisieren eines Metallbandes sind die Gasdruckkammern im Abstand bis zu 1000 mm gegenüber den Gasabstreifdüsen angeordnet.

Gemäß Fig. 12 wird ein Metallband mit einem geschmolzenen Metall 2 heißgalvanisiert und aus diesem nach oben herausgezogen. Die Oberflächen des Metallbandes 12 werden mit Gasstrahlen abgestreift, die aus einem Paar Gasabstreifdüsen austreten. Die auf die Oberflächen des Metallbandes 12 geblasenen Gasstrahlen bilden einen nach oben und einen nach unten gerichteten Gasstrom 51 bzw. 52 entlang den Oberflächen des Metallbandes 12. Ein Paar Gasdruckkammern 22 a und b sind an einer Stelle im Abstand L oberhalb der Gasabstreifdüsen angeordnet. Wenn Gas durch ein Paar Gasauslaßöffnungen 53 a und b zu den Oberflächen des Metallbandes 12 abgegeben wird, bilden die erhaltenen Gasstrahlen die gewünschten statischen Druckbereiche und strömen zur Außenseite der Zwischenräume zwischen der Vorderseite der Kammern 22 a und b und den Oberflächen des Metallbandes 12. In diesem Fall kommt der nach unten gerichtete Gasstrom 54 aus den Öffnungen 53 a und b in Berührung mit dem nach oben gerichteten Gasstrom 51 von den Gasabstreifdüsen 6. Diese beiden Gasströme 54 und 51 bilden zusammen Turbulenzen an den unteren Endabschnitten der Zwischenräume zwischen den Vorderseiten der Kammern und den Bandoberflächen.

Gemäß Fig. 13 dient eine Turbulenz 55 zur Abdichtung des unteren Endabschnitts des Zwischenraums zwischen der Kammeroberfläche und der Metallbandoberfläche und zum Begrenzen oder Einschließen eines Teils des abgegebenen Gases in den Zwischenraum. Die Verteilung des Gasdrucks in dem Zwischenraum und am unteren Endabschnitt ist in Fig. 13 dargestellt.

Dort gibt die Linie a die Höhe des statischen Drucks wieder, der in dem Zwischenraum lediglich durch die abgegebenen Gasstrahlen erzeugt wird; die Linie b gibt die Höhe des statischen Drucks an, der die Summe der statischen Drücke, die durch den Einschlußgasstrom erzeugt werden, und dem statischen Druck darstellt, der durch die abgegebenen Gasströme erzeugt wird.

Die Fig. 13 zeigt die Begrenzungswirkung der Turbulenzen, die eine Erhöhung des statischen Drucks in dem Zwischenraum und eine Vergrößerung der Gesamtfläche der statischen Gasdruckbereiche bewirkt. Daher ist die vorstehende Anordnung der Gasdruckkammern zur Verhinderung von Vibrationen des Metallbandes geeignet. Um die Fläche des statischen Druckbereiches zu vergrößern, ist es vorteilhaft, den Endabschnitt 56 der Gasdruckkammer 22 a lang auszubilden.

Die Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand L zwischen der Gasdruckkammer und den Gasabstreifdüsen einerseits und der Stützkraft für das Metallband, die durch den statischen Gasdruck in dem Zwischenraum erzeugt wird, andererseits. In Fig. 14 gibt die Linie a′ die Höhe der Bandstützkraft an, die durch den statischen Druck des abgegebenen Gasstroms alleine erzeugt wird, während die Linie b′ die Größe der Bandstützkraft angibt, die durch die Kombination der abgegebenen Gasströme und der Einschlußgasströme erzeugt wird.

Wenn L höchstens 1000 mm beträgt, liegt die Linie b′ oberhalb der Linie a′, d. h. die Einschlußgasströme erzeugen einen statischen Druck, der zum statischen Gasdruck der abgegebenen Gasströme hinzuaddiert werden muß. Ferner zeigt sich in Fig. 14, daß für L ein Bereich von 20 bis 850 mm bevorzugt ist, wobei 100 bis 500 mm besonders bevorzugt sind.

Die Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen der Bandstützkraft und der Strömungsgeschwindigkeit des Einschlußgasstroms, der entlang der Oberfläche des Metallbandes zu dem Zwischenraum zwischen der Gasdruckkammer und dem Metallband strömt. In Fig. 15 gibt die Linie a′′ die Größe der Bandstützkraft an, die lediglich durch die von der Gasdruckkammer abgegebenen Gasströme erzeugt wird, und die Linie b′′ gibt die Größe der Bandstützkraft an, die durch die Kombination der abgegebenen Gasströme und des Einschlußgasstromes erzeugt wird.

Gemäß Fig. 15 nimmt die Bandstützkraft mit der Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Einschlußgasstroms von 0 bis etwa 35 m/sec zu und erreicht einen konstanten Wert bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 35 m/sec. Daher beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des Einschlußgasstroms vorzugsweise 10 m/sec oder mehr.

Die Einschlußgasströme ergeben sich nicht nur beim Gasabstreifvorgang beim Heißgalvanisieren, sondern auch aus den Heißgasströmen, die entlang der Oberfläche des Metallbandes strömen und in einem vertikal arbeitenden, kontinuierlichen Glühofen durch die Zugwirkung des Heizgases erzeugt werden. Die Heizgasströme können als Einschlußgasströme verwendet werden.

Die Einschlußgasströme werden an sich dadurch erzeugt, daß ein Gas entlang der Oberfläche des abzustützenden Metallbandes zum Zwischenraum zwischen dem Metallband und der Gasdruckkammer geblasen wird.

Bei der Bandstützvorrichtung können die Vibrationen des Metallbandes verhindert werden, indem ein Paar Gasdruckkammern an einer Stelle angeordnet werden, bei der das Metallband die größte Vibrationsamplitude zeigt. Um ferner Vibrationen des Metallbandes an einer bestimmten Stelle zu verhindern, muß dort oder in der Nähe ein Paar Gasdruckkammern angeordnet werden.

Die Fig. 16A zeigt eine Heißgalvanisierungsvorrichtung für ein Metallband. Das Metallband 12 wird heißgalvanisiert und dann von der Bodenwalze 3 zur oberen Walze 5 bewegt. In diesem Fall sei eine Quelle für Vibrationen des Metallbandes an der Stelle 61 vorgesehen, so daß das Metallband 12 eine maximale Vibrationsamplitude an der Stelle 62 zeigt. Um Vibrationen gemäß Fig. 16A zu verhindern, werden vorzugsweise ein Paar Gasdruckkammern 7 an der Stelle 62 gemäß Fig. 16B angeordnet. Falls Vibrationen des Metallbandes 12 an einer bestimmten Stelle 63 verhindert werden sollen, wird vorzugsweise das Paar Gasdruckkammern 7 an der bestimmten Stelle gemäß Fig. 16C angeordnet oder in der Nähe der Stelle 63 (vgl. Fig. 16D).

Wenn gemäß Fig. 17 bei einer Heißgalvanisierungsvorrichtung ein Ofen 60, beispielsweise ein Kühlofen, zwischen der Bodenwalze 3 und der oberen Walze 5 angeordnet ist, gerät das Metallband 12 häufig in Schwingungen und in Berührung mit der Bandfläche des Ofens. Um diese Vibrationen zu verhindern, wird vorzugsweise ein Paar Gasdruckkammern 7 im Mittelbereich des Ofens 60 gemäß Fig. 17 angeordnet.

Die Bandstützvorrichtung mit den speziell ausgebildeten Gasabgabeöffnungen ermöglicht die Bewegung des Metallbandes mit hoher Geschwindigkeit unter Verhinderung von Vibrationen des Metallbandes. Bei der Bandstützvorrichtung kann die Arbeitsbreite bei Änderung der Metallbandbreite leicht verändert werden; ferner kann ein verdrehtes Metallband in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht werden, und ein Metallband mit C-Verwerfung kann wieder in seine ursprüngliche verwerfungsfreie Form umgeformt werden.

Die Gasauslaßöffnungen der Bandstützvorrichtung haben eine bestimmte Form, so daß eine lokale Überhitzung oder Unterkühlung des Metallbandes während des Stützvorgangs wirksam verhindert wird, so daß das erhaltene Metallband ausgezeichnete Oberflächen aufweist.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Abstützen eines Metallbandes bei statischem Gasdruck, mit

• a) einem Paar zueinander weisenden Gasdruckkammern, jeweils bestehend aus einer Kammer oder mehreren Teilkammern, die symmetrisch zur Bandlaufrichtung des Metallbandes angeordnet sind und jeweils eine Gasauslaßöffnung aufweisen, durch die ein Gas in Richtung zum Metallband abgegeben wird, und mit
• b) einer Einrichtung zum Zuführen von unter Druck stehendem Gas zu jeder der Gasdruckkammern, wobei
• c) jede Gasauslaßöffnung in Form eines geschlossenen Kanals ausgebildet ist, der aus einem Paar senkrecht zur Bandlaufrichtung verlaufenden Querschlitzen und aus mindestens zwei Paar diese Querschlitze verbindenden Schlitzen besteht, und
• d) die Gasauslaßöffnung symmetrisch zu einer parallel zur Bandlaufrichtung verlaufenden Längsmittellinie der Gasdruckkammern ist,

dadurch gekennzeichnet,

• e) daß jeder die Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) verbindende Schlitz (31 c - 31 f; 41 c - 41 f) schräg zur Bandlaufrichtung verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsrichtung der die Querschlitze 31 a, 31 b; 41 a, 41 b) verbindenden Schlitze (31 c - 31 f; 41 c - 41 f) zur Längsmittellinie der Gasdruckkammer geneigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsrichtung der die Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) verbindenden Schlitze (31 c - 31 f; 41 c - 41 f) gegenüber der Gasaustrittsfläche der Gasdruckkammer um 30 bis 90° geneigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsrichtung der Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) gegenüber der Gasaustrittsfläche der Gasdruckkammer geneigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsrichtung der Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) gegenüber der Gasaustrittsfläche der Gasdruckkammer um 30 bis 90° geneigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßöffnung (31, 41) symmetrisch zu einer zur Bandlaufrichtung senkrechten Achse ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdruckkammer in mindestens drei Teilkammern unterteilt ist, die jeweils mit einer Gasversorgungsquelle über ein Ventil zum Steuern des Gasdrucks und jeweils mit mindestens einem die Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) verbindenden Schlitz (31 c - 31 f; 41 c - 41 f) und beider Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder die Querschlitze (41 a, 41 b) verbindende Schlitz (41 c - 41 f) geradlinig erstreckt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder die Querschlitze (31 a, 31 b) verbindende Schlitz (31 c - 31 f) hakenförmig ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) und der diese verbindenden Schlitze (31 c - 31 f; 41 c - 41 f) von 2 bis 5 mm beträgt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der die Querschlitze (31 a, 31 b; 41 a, 41 b) verbindenden Schlitze (31 c - 31 f; 41 c - 41 f) von 0,2 bis 0,8 m beträgt.

12. Verfahren zum Abstützen eines Metallbandes bei statischem Gasdruck in Gasdruckbereichen, durch Abgeben eines Gases von einem Paar zueinander weisenden Gasauslaßöffnungen, die symmetrisch zur Bandlaufrichtung und zu beiden Seiten der Bandebene des Metallbandes angeordnet und als geschlossene Kanäle mit jeweils einem Paar Querschlitzen senkrecht zur Bandlaufrichtung ausgebildet sind, und so jeweils einen geschlossenen vorhangförmigen Gasstrom bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des Gasaustritts zwischen den beiden Querschlitzen schräg zur Bandlaufrichtung erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Gasdruckverteilung in den Gasdruckbereichen zwischen den Querschlitzen symmetrisch zu der senkrecht zur Bandlaufrichtung verlaufenden Achse ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Gasdruckverteilung in den Gasdruckbereichen konstant ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Gasdruck in den Gasdruckbereichen gleich ist.

16. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Gasdruck in den Gasdruckbereichen unterschiedlich ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Gasdruck der statischen Gasdruckbereiche von 30 bis 80 mm WS beträgt.