WO2020173738A1 - Schwebebandofen - Google Patents

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WO2020173738A1
WO2020173738A1 PCT/EP2020/054081 EP2020054081W WO2020173738A1 WO 2020173738 A1 WO2020173738 A1 WO 2020173738A1 EP 2020054081 W EP2020054081 W EP 2020054081W WO 2020173738 A1 WO2020173738 A1 WO 2020173738A1
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WO
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floating
nozzle
temperature control
nozzles
belt furnace
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PCT/EP2020/054081
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Robert Ebner
Ulrich PSCHEBEZIN
Igor Grujic
Alexander POCHERDORFER
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Ebner Industrieofenbau GmbH
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Ebner Industrieofenbau GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • B65H2406/113—Details of the part distributing the air cushion
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    • B65H2701/17—Nature of material
    • B65H2701/173—Metal

Definitions

  • the present invention relates to a suspension belt furnace and a method for operating a suspension belt furnace.
  • Suspended belt furnaces used.
  • the metal strip is guided through the individual temperature zones in a floating belt furnace. This means that the metal strip can be guided through a corresponding suspension belt furnace without contact.
  • the floating state of the metal band is generated by air nozzle cushions. Compressed air is flowed against the metal band in order to set the metal band in a floating state. At the same time, the metal strip is guided through the conveyor belt furnace along a strip running direction.
  • the temperature of the compressed air is adjusted accordingly in order to achieve the desired temperature control of the metal strip. Precise tempering of the metal strip is often difficult and lossy. Presentation of the invention
  • Floating belt furnace or a floating belt system for tempering (i.e. cooling or heating) a metal strip is provided.
  • the suspension belt furnace has a suspension nozzle bar which extends transversely to a direction of travel of the metal strip through the suspension belt furnace.
  • the floating nozzle bar has two (or more)
  • Floating nozzle rows are set up such that corresponding
  • Floating nozzle jets can be generated which have a directional component in the direction of the central region in order to provide a pressure cushion for guiding the metal strip.
  • the suspension belt furnace has a tempering nozzle bar which extends transversely to a direction of travel of the metal strip and is arranged at a distance from the suspension nozzle bar along the direction of travel of the belt.
  • the temperature control nozzle bar has two (or more) opposite rows of further temperature control nozzles, which are connected by a further
  • the central area of the temperature control nozzle bar are spaced apart.
  • Rows of temperature nozzles are set up in such a way that corresponding Tempering nozzle jets can be generated which have a directional component in the opposite direction to the further central area.
  • a method for operating the above-described suspension belt furnace for temperature control of a metal strip is provided.
  • the suspension belt furnace or suspension belt system is designed with a metal belt floating along a conveying direction or along the
  • the suspension belt furnace has the following described in more detail
  • the suspension belt furnace can have additional heating or cooling devices.
  • induction heating elements, resistance heating elements or infrared heating elements can be arranged between the individual nozzle bars.
  • the metal strip is guided in a floating manner through a temperature control zone of the suspension belt furnace.
  • a temperature control zone within the temperature control zone there is a central plane which generally corresponds to a horizontal plane.
  • the direction of travel of the strip is defined within the central plane so that there is an inlet of the suspension belt furnace and an outlet of the suspension belt furnace along the direction of travel of the belt.
  • the metal strip is conveyed along the direction of travel of the strip from an inlet of the floating strip furnace to an outlet of the floating strip furnace.
  • a floating nozzle bar extends transversely, in particular 90 °, to the
  • the floating nozzle bar extends at least over the entire width of the metal strip.
  • corresponding rows of floating nozzles are arranged, which by a
  • a floating nozzle bar In relation to the direction of travel of the strip, a floating nozzle bar thus has a front row of floating nozzles and a rear row of floating nozzles.
  • the rows of floating nozzles are designed and set up such that
  • Floating nozzle jets can be generated that can flow into the temperature control zone of the floating belt furnace with a predetermined and precisely defined direction with respect to the central plane.
  • the rows of floating nozzles according to the present invention are in particular designed such that the jets of floating nozzles of the corresponding rows of floating nozzles each move in the direction of the central region, i.e. H. flow into the temperature control zone in the middle of the floating nozzle bar. In other words, they know
  • Floating nozzle jets each have a directional component which is directed towards the central area of the floating nozzle beam and
  • the floating nozzle jets are in the center, i.e. H. bundled in one area above the central area and a strong pressure cushion is generated in the temperature control zone above the central area of the floating nozzle bar. This leads to the fact that a high load capacity to wear or to
  • a temperature control nozzle bar extends transversely, in particular 90 °, to the strip running direction.
  • the temperature control nozzle bar extends at least over the entire width of the metal strip.
  • a Tempering nozzle bars thus have a front row of tempering nozzles and a rear row of tempering nozzles.
  • the temperature control nozzle rows are designed and set up in such a way that temperature control nozzle jets can be generated which can flow into the temperature control zone of the suspension belt furnace with a predetermined and precisely defined direction with respect to the central plane.
  • the (two or more than two) rows of temperature control nozzles according to the present invention are designed in particular such that the temperature control nozzle jets of the corresponding temperature control nozzle rows each move in the opposite direction of the further central area, i.e. H. flow away from the center of the temperature control nozzle bar into the temperature control zone.
  • the temperature control nozzle jets each have a directional component which is in the opposite direction to the other
  • Central area of the temperature control nozzle bar is directed and accordingly not inward, d. H. towards the further central area.
  • the temperature control nozzle jets are not in the center, i.e. H. bundled in one area above the other central area but rather the
  • Tempering nozzle jets are distributed in the vicinity of the corresponding tempering nozzle bars.
  • a suspension belt furnace which, on the one hand, provides exact guidance by means of suspension nozzle bars
  • the temperature control nozzle bar and the floating nozzle bar are, for example, on a common
  • Tempering fluid reservoir connected so that they can be operated with the same tempering fluid.
  • Tempering nozzle bars are supplied with a different tempering fluid than the floating nozzle bars.
  • At least one row of floating nozzles has a plurality of separate floating nozzles.
  • At least one row of floating nozzles has at least one slot nozzle which extends transversely to the strip running direction.
  • the strip running direction is defined within a central plane of the suspension belt furnace, at least one row of suspension nozzles being designed such that an angle ⁇ between the suspension nozzle jets and the central plane is 30 ° to 75 °, in particular 45 °.
  • the angle between the floating nozzle jets and a normal to the center plane can be defined, which then has a range between 15 ° and 60 °.
  • Rows of floating nozzles are configured in such a way that, at their outlet, the temperature control fluid flows radially in a predetermined direction towards the temperature control zone.
  • the angle specifications described above thus define the floating nozzle jets at the exit of the corresponding floating nozzles. After leaving the floating nozzles, the
  • Floating nozzle jets deflected according to the flow characteristics within the temperature control zone. With the angle described, a particularly strong pressure cushion can be generated in the central area of the floating nozzle bar.
  • the opposite rows of floating nozzles are designed such that an angle between the floating nozzle jets of one floating nozzle row and an angle between the floating nozzle jets of the other floating nozzle row differ. The position of the pressure pad can thus be easily adjusted within the central area in the direction of belt travel.
  • a support area is formed between the rows of floating nozzles in the central area, which is set up such that the metal strip can be placed on the support area.
  • the support area protrudes further into the temperature control zone than a corresponding nozzle outlet of the corresponding one
  • the metal strip can thus be gently placed on the support area.
  • Support area nozzle openings for outflow of fluid In particular, a perforated plate, which has a plurality of nozzle holes, can be arranged on the support area.
  • the shape and strength of the pressure cushion can be influenced, for example, with the fluid flowing through the sheet metal hole.
  • At least one row of temperature control nozzles has a plurality of separate temperature control nozzles. According to a further exemplary embodiment, at least one
  • Tempering nozzle row on at least one slot nozzle which extends transversely to the strip running direction.
  • the individual temperature control nozzles can have a rectangular outlet cross-section.
  • the angle of inclination can be varied in a range between 0 ° and 45 °.
  • the strip running direction is defined within a central plane of the suspension belt furnace, at least one row of temperature control nozzles being designed such that an angle ⁇ between the temperature control nozzle jets and a normal n of the central plane is 0 ° to 30 ° or 45 °, in particular 15 ° . So they flow
  • Tempering nozzle jets relatively directly onto the metal strip so that impact jets are made possible.
  • An efficient heat exchange between the metal strip and the temperature control fluid can be achieved by means of impact jets
  • Rows of temperature control nozzles designed such that an angle between the temperature control nozzle jets of one temperature control nozzle rows and an angle between the temperature control nozzle jets of the other temperature control nozzle row differ.
  • an open channel directed towards the metal strip or towards the temperature zone is formed between the rows of temperature control nozzles.
  • the open channel means that temperature control fluid, which has flown back from the metal strip and in particular rebounds due to the impact radiation, can flow into the open channel and can be discharged.
  • Tempering nozzle jets generated is reduced because the volume between the tempering nozzle bar and the metal band is increased by means of the open channel.
  • temperature control nozzle bars The number depends on the desired temperature control performance and the transport path of the metal belt in the suspension belt furnace.
  • at least one temperature control nozzle bar is arranged between two floating nozzle bars spaced apart in the strip running direction (both of which are located below or above the metal strip or the temperature control zone). In particular, there can be exactly one between two adjacent floating nozzle bars
  • Tempering nozzle bars or a further plurality of tempering nozzle bars can be arranged.
  • the temperature control zone through which the metal strip can be conveyed is formed inside the suspension belt furnace, the suspension nozzle bars being arranged above and below the temperature control zone.
  • the lower floating nozzle bars and the lower temperature control nozzle bars are alternating, i. H. arranged alternately along the direction of travel of the tape.
  • the upper floating nozzle bars and the upper temperature control nozzle bars are alternating, i.e. H. arranged alternately along the direction of travel of the tape.
  • the floating nozzle bars and the temperature control nozzle bars are arranged in such a way that one (upper or lower) temperature control nozzle bar and one (correspondingly lower or upper) on the connecting line described above, which is perpendicular to the center plane.
  • Floating nozzle bars arranged on opposite sides of the temperature control zone. From this it follows that a pressure cushion of the floating nozzle bar is only ever formed on one side of the metal strip, ie above or below and another pressure cushion of another floating nozzle bar in
  • the metal strip can be extended in the longitudinal direction, i. H. in
  • the direction of travel of the strip can assume a sinusoidal shape, which reduces the risk of twisting the metal strip.
  • Tempering nozzle bar exclusively above or below, d. H. arranged only on one side, the temperature control zone through which the metal strip can be conveyed.
  • the metal band can be one-sided, i. H. on the upper or lower side, are specifically more heated than an opposite side of the metal strip.
  • a floating nozzle bar is located opposite the temperature control zone
  • Tempering nozzle bar is arranged. Since, as described above, the floating nozzle bars create a stronger pressure cushion and the
  • Tempering nozzle bars exert a higher tempering effect, a sinusoidal profile of the metal strip can thus be generated and, at the same time, a good tempering effect can be provided over the entire length of the metal strip.
  • Floating nozzle bar builds up a pressure cushion, so that with the arrangement of the floating nozzle bars described above, a sinusoidal band deformation occurs. This ensures a more stable belt run. Both belt vibrations and fluttering of the metal belt are reduced.
  • the design of the floating nozzle also has a centering
  • the floating nozzle jets create a with the temperature control fluid
  • the floating nozzle bar consists of two main flow channels or rows of floating nozzles. In the symmetrical version, these have the same angle of inclination; in the asymmetrical version, the two angles of inclination differ from one another. The angle of inclination is varied in a range between 30 ° and 75 °.
  • the perforated plate is intended on the one hand to maintain the pressure cushion over the nozzle, on the other hand it is
  • Exit areas can differ from one another.
  • the temperature control nozzle bars have a very low
  • Nozzle exit speed than can be achieved with the floating nozzle bar This is reflected in a higher one
  • Tempering nozzle bars allow a higher forced convection.
  • the temperature control nozzle bars can have a smaller nozzle outlet area than the floating nozzle bars. Due to the smaller nozzle outlet area, the dynamic pressure range is relatively small compared to the
  • Floating nozzle bar and the dynamic pressure area are always formed locally above the nozzle finger or the temperature control nozzle rows.
  • the tempering nozzle bar counteracts the impulse force exerted by the floating nozzle bar on the metal strip relatively slightly.
  • the height of the fingers or rows of temperature control nozzles can be designed in such a way that a uniform speed distribution over the entire bandwidth can be guaranteed.
  • Embodiments can be combined with one another in a suitable manner, so that for the person skilled in the art, with the embodiment variants explicitly shown here, a large number of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed. In particular, some embodiments of the invention are included
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a suspension belt furnace according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of a floating nozzle bar according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of the floating nozzle bar from FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of a temperature control nozzle bar according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of the temperature control nozzle bar from FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a suspension belt furnace 100 for tempering a metal strip 101 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the floating belt furnace 100 has a floating nozzle bar 110 which extends transversely to a strip running direction 102 of the metal strip 101 through the floating belt furnace 100, the floating nozzle bar 110 having two opposing first ones
  • the suspension belt furnace 100 has floating nozzle rows 111 which are spaced apart by a central region 112 of the floating nozzle bar 110.
  • the rows of floating nozzles 111 are set up in such a way that corresponding floating nozzle jets 113 can be generated which have a directional component in the direction of the central region 112 in order to provide a pressure cushion for guiding the metal strip 101.
  • the suspension belt furnace 100 has a
  • Tempering nozzle bar 120 which extends transversely to a strip running direction 102 of the metal strip 101 and is arranged along the strip running direction 102 at a distance from the floating nozzle bar 110, the tempering nozzle bar 120 having two other opposing ones
  • Has temperature control nozzle rows 121 which by a further Central region 122 of the temperature control nozzle bar 120 are spaced apart.
  • the temperature control nozzle rows 121 set up such that corresponding
  • Tempering nozzle jets 123 can be generated which have a directional component in the opposite direction to the further central region 122.
  • the suspension belt furnace 100 is designed to convey the metal belt 101 in a suspended manner along a conveying direction or along the belt running direction 102. At the same time, the suspension belt furnace 100 is designed that
  • the suspension belt furnace 100 has this
  • Floating nozzle bar 110 and temperature control nozzle bar 120 Floating nozzle bar 110 and temperature control nozzle bar 120.
  • the metal strip 101 is through a temperature control zone 104 des
  • the metal band 101 is along the
  • Belt travel direction 102 conveyed from an input of the floating belt furnace 100 to an output of the floating belt furnace 100.
  • the floating nozzle bar 110 extends transversely, in particular 90 °, to the strip running direction 102.
  • Corresponding rows of floating nozzles 111 are arranged on the two opposite longitudinal sides of the floating nozzle bar 110, which are spaced apart by a central region 112 of the floating nozzle bar 110.
  • a floating nozzle bar 110 With reference to the strip running direction 102, a floating nozzle bar 110 thus has a front floating nozzle row 111 and a rear floating nozzle row 111.
  • the rows of floating nozzles 111 are designed and set up in such a way that floating nozzle jets 113 can be generated, which can flow into the temperature control zone 104 of the floating belt furnace 100 with a predetermined and precisely defined direction with respect to the central plane 103.
  • Floating nozzle rows 111 are designed such that the
  • Floating nozzle bar 100 flows into the temperature control zone 104.
  • the floating nozzle jets 113 each have one
  • Floating nozzle bar 110 is directed and accordingly not outward, d. H. in the opposite direction to the central area 112.
  • Tempering zone 104 generated above the central area 112 of the floating nozzle bar 110. This means that a high load-bearing capacity for carrying or for deflecting / adjusting the position of the metal strip 101 is possible.
  • a temperature control nozzle bar 120 extends transversely, in particular 90 °, to the strip running direction 102.
  • the temperature control nozzle bar 120 extends at least over the entire width of the metal strip 101.
  • Corresponding rows of temperature control nozzles 121 are arranged on the two opposite longitudinal sides of the temperature control nozzle bar 120, through a central area 112 of the temperature control nozzle bar 120 are spaced apart.
  • a temperature control nozzle bar 120 thus has a front temperature control nozzle row 121 and a rear one
  • the temperature control nozzle rows 121 are designed and set up in such a way that temperature control nozzle jets 123 can be generated which, with a predetermined and precisely defined direction with respect to the central plane 103, are directed into the Tempering zone 104 of the conveyor belt furnace can flow into it.
  • the temperature control nozzle rows 121 according to the present invention are
  • the temperature control nozzle bar 120 flows into the temperature control zone 104.
  • the temperature control nozzle jets 123 each have one
  • Central region 122 of the temperature control nozzle bar 120 is directed and accordingly not inward, d. H. towards the further
  • the temperature control nozzle jets 123 are not in the further center 122, i.e. Bundled in an area above the further central area 122, but rather the temperature control nozzle jets 123 are distributed in the vicinity of the corresponding temperature control nozzle bars 120.
  • Tempering fluid can flow in without generating a control of the pressure cushion which unintentionally deflects the position of the metal strip 101.
  • the high volume flow creates a high temperature control effect of the metal strip 101 by means of the temperature control fluid.
  • the floating belt furnace 100 from FIG. 1 has a plurality
  • Floating nozzle bar 110 and a plurality of temperature control nozzle bar 120 The number depends on the desired temperature control performance and the conveying path of the metal strip 101 in the suspension belt furnace 100.
  • thermosenor nozzle bar 120 Between two floating nozzle bars 110 spaced apart in the strip running direction 102 (which are both located below or above the metal strip 101 or the temperature control zone 104) in the exemplary embodiment there is a Tempering nozzle bar 120 arranged.
  • the floating nozzle bars 110 and the temperature control nozzle bars 120 are arranged above and below the temperature control zone.
  • the upper floating nozzle bars 110 are arranged offset in the direction of belt travel 102 relative to the lower floating nozzle bars 110. Along one
  • Suspension belt furnace 100 is defined, therefore no upper and lower suspension nozzle bars 110 lie together on this connecting line.
  • the lower floating nozzle bars 110 and the lower temperature control nozzle bars 120 are alternating; H. alternately, along the belt travel direction 102
  • the upper floating nozzle bars 110 and the upper temperature control nozzle bars 120 are alternating; H. arranged alternately along the direction of belt travel 102. Furthermore, the floating nozzle bars 110 and the temperature control nozzle bars 120 are arranged in such a way that on the connecting line described above, which is formed perpendicular to the central plane 103, one (upper or lower) temperature control nozzle bar 120 and one (correspondingly lower or upper) floating nozzle bar 110 on opposite sides the temperature control zone 104 is arranged. It follows from this that a pressure cushion of the floating nozzle bars 110 is always only on one side of the metal strip 101, i.e. H. above or below, and a further pressure pad of a further floating nozzle bar 110 is spaced apart in the direction of belt travel 102 and is formed on the other side of the metal belt 101. Thus, the metal strip 101 can be longitudinally, i.e. H. in
  • Strip running direction 102 assume a sinusoidal course, whereby the risk of twisting of the metal strip 101 is reduced.
  • a temperature control nozzle bar 120 is arranged. Since the floating nozzle bars 110 create a stronger pressure cushion and the temperature control nozzle bars 120 can exert a higher temperature control effect thus the sinusoidal course of the metal strip 101 can be generated and at the same time a good temperature control effect over the entire length of the
  • Metal band 101 are provided.
  • FIG. 2 shows a sectional view
  • FIG. 3 shows a perspective
  • the rows of floating nozzles 111 each have a plurality of separate floating nozzles 201.
  • the individual floating nozzles 201 can have a rectangular exit cross section.
  • a row of floating nozzles 111 is designed such that an angle ⁇ between the floating nozzle jets and the central plane 103 is 45 °.
  • Floating nozzles 201 of the floating nozzle rows are configured in such a way that, at their exit, the floating nozzle jets 113 flow radially in a predetermined direction in the direction of the temperature control zone 104.
  • the floating nozzle jets 111 After leaving the floating nozzles 201, the floating nozzle jets 111 are deflected in accordance with the flow characteristics within the temperature control zone 104 (see flow arrows from FIG. 1). A particularly strong pressure cushion is thus generated in the central area 112 of the floating nozzle bar 110.
  • Support area 202 is formed, which is set up such that the metal strip 101 can be placed on the support area 202.
  • the support area 202 protrudes further into the temperature control zone 104 than it does
  • the metal strip 101 can thus be gently placed on the support area 202.
  • the support area 202 has nozzle openings 301 for fluid to flow out.
  • a perforated plate which has a plurality of nozzle holes 301, is arranged on the support area 202.
  • FIG. 4 shows a sectional view and FIG. 5 shows a perspective
  • the temperature control nozzle bar 120 has at least one slot nozzle 501 which extends transversely to the strip running direction 102.
  • the temperature control nozzles are narrow and take on a finger-shaped cross-section.
  • the individual temperature control nozzles can have a rectangular
  • Impact jets can enable an efficient heat exchange between the metal strip 102 and the temperature control fluid.
  • An open channel 401 directed towards the metal strip 101 or towards the temperature zone 104 is formed between the rows of temperature control nozzles 121.
  • the open channel 401 means that temperature control fluid, which has flowed back from the metal strip 101 and in particular rebounds due to the impact radiation, can flow into the open channel 401 and can be discharged.
  • the pressure that is generated by the temperature control nozzle jets is thus reduced, since the volume between the temperature control nozzle bar 120 and the metal strip 101 is increased by means of the open channel 401.
  • Reinforcing struts 402 are provided between the rows of temperature control nozzles 121 in order to provide sufficient stability despite the open channel 401.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwebebandofen (100) zum Temperieren eines Metallbandes (101). Der Schwebebandofen (100) weist einen Schwebedüsenbalken (110) auf, welcher sich quer zu einer Bandlaufrichtung (102) des Metallbandes (101) durch den Schwebebandofen (100) erstreckt, wobei der Schwebedüsenbalken (110) zwei gegenüberliegende erste Schwebedüsenreihen (111) aufweist, welche durch einen Zentralbereich (112) des Schwebedüsenbalken (110) beabstandet sind. Die Schwebedüsenreihen (111) sind derart eingerichtet, dass entsprechende Schwebedüsenstrahlen (113) generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Richtung Zentralbereich (112) aufweisen, um ein Druckpolster zum Führen des Metallbands (101) bereitzustellen. Ferner weist der Schwebebandofen (100) einen Temperierdüsenbalken (120) auf, welcher sich quer zu einer Bandlaufrichtung (102) des Metallbandes (101) erstreckt und entlang der Bandlaufrichtung (102) vom dem Schwebedüsenbalken (110) beabstandet angeordnet ist, wobei der Temperierdüsenbalken (120) zwei gegenüberliegende weitere Temperierdüsenreihen (121) aufweist, welche durch einen weiteren Zentralbereich (122) des Temperierdüsenbalkens (120) beabstandet sind. Die Temperierdüsenreihen (121) derart eingerichtet, dass entsprechende Temperierdüsenstrahlen (123) generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Gegenrichtung zu dem weiteren Zentralbereich (122) aufweisen.

Description

Schwebebandofen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwebebandofen sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Schwebebandofens.
Hintergrund der Erfindung
Zum gezielten Erwärmen und Kühlem von Metallbändern werden
Schwebebandöfen eingesetzt. In Schwebebandofen wird das Metallband durch die einzelnen Temperaturzonen schwebend hindurchgeführt. Dies führt dazu, dass das Metallband kontaktlos durch einen entsprechenden Schwebebandofen hindurchgeführt werden kann.
Der schwebende Zustand des Metallbands wird über Luftdüsenpolster generiert. Dabei wird Druckluft gegen das Metallband geströmt, um einen schwebenden Zustand des Metallbands einzustellen. Gleichzeitig wird das Metallband entlang einer Bandlaufrichtung durch den Schwebebandofen hindurchgeführt.
Die Temperatur der Druckluft wird entsprechend eingestellt, um eine gewünschte Temperierung des Metallbandes zu erzielen. Dabei ist ein exaktes Temperieren des Metallbandes häufig schwierig und verlustbehaftet. Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen effizienten
Schwebebandofen bzw. eine Schwebebandanlage bereitzustellen, mit dem ein Metallband exakt und effektiv temperiert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Schwebebandofen sowie einem Verfahren zum Betreiben eines Schwebebandofens gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Schwebebandofen bzw. eine Schwebebandanlage zum Temperieren (d.h. Kühlen oder Erwärmen) eines Metallbandes bereitgestellt. Der
Schwebebandofen weist einen Schwebedüsenbalken auf, welcher sich quer zu einer Bandlaufrichtung des Metallbandes durch den Schwebebandofen erstreckt. Der Schwebedüsenbalken weist zwei (oder mehrere)
gegenüberliegende erste Schwebedüsenreihen auf, welche durch einen Zentralbereich des Schwebedüsenbalken beabstandet sind, wobei die
Schwebedüsenreihen derart eingerichtet sind, dass entsprechende
Schwebedüsenstrahlen generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Richtung Zentralbereich aufweisen, um ein Druckpolster zum Führen des Metallbands bereitzustellen.
Ferner weist der Schwebebandofen einen Temperierdüsenbalken auf, welcher sich quer zu einer Bandlaufrichtung des Metallbandes erstreckt und entlang der Bandlaufrichtung vom dem Schwebedüsenbalken beabstandet angeordnet ist. Der Temperierdüsenbalken weist zwei (oder mehrere) gegenüberliegende weitere Temperierdüsenreihen auf, welche durch einen weiteren
Zentralbereich des Temperierdüsenbalkens beabstandet sind. Die
Temperierdüsenreihen sind derart eingerichtet, dass entsprechende Temperierdüsenstrahlen generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Gegenrichtung zu dem weiteren Zentralbereich aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Schwebebandofens zum Temperieren eines Metallbandes bereitgestellt.
Der Schwebebandofen bzw. die Schwebebandanlage ist ausgebildet, ein Metallband schwebend entlang einer Förderrichtung bzw. entlang der
Bandlaufrichtung des Metallbandes zu befördern. Gleichzeitig ist der
Schwebebandofen ausgebildet, dass Metallband mit einer gewünschten
Temperatur zu Temperieren, d. h. zu erwärmen oder zu kühlen. Hierzu weist der Schwebebandofen den folgenden näher beschriebenen
Schwebedüsenbalken und Temperierdüsenbalken auf. Zusätzlich zu den genannten Düsenbalken kann der Schwebebandofen zusätzliche Heiz- oder Kühleinrichtungen aufweisen. Beispielsweise können zwischen den einzelnen Düsenbalken Induktionsheizungselemente, Widerstandsheizungselemente oder Infrarotheizungselemente angeordnet sein.
Das Metallband wird durch eine Temperierzone des Schwebebandofens schwebend geführt. Innerhalb Temperierzone befindet sich eine Mittelebene, welche im Allgemeinen einer horizontalen Ebene entspricht. Die
Bandlaufrichtung wird innerhalb der Mittelebene definiert, sodass entlang der Bandlaufrichtung ein Eingang des Schwebebandofens und ein Ausgang des Schwebebandofens vorliegen. Mit anderen Worten wird das Metallband entlang der Bandlaufrichtung von einem Eingang des Bandschwebeofens zu einem Ausgang des Bandschwebeofens befördert.
Ein Schwebedüsenbalken erstreckt sich quer, insbesondere 90°, zu der
Bandlaufrichtung. Insbesondere erstreckt sich der Schwebedüsenbalken mindestens über die gesamte Breite des Metallbandes. An den zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Schwebedüsenbalkens sind entsprechende Schwebedüsenreihen angeordnet, die durch einen
Zentralbereich des Schwebedüsenbalkens beabstandet sind. Bezugnehmend auf die Bandlaufrichtung weist ein Schwebedüsenbalken somit eine vordere Schwebedüsenreihe und eine hintere Schwebedüsenreihe auf.
Die Schwebedüsenreihen sind derart ausgebildet und eingerichtet, dass
Schwebedüsenstrahlen generierbar sind, die mit einer vorbestimmten und exakt definierten Richtung bezüglich der Mittelebene in die Temperierzone des Schwebebandofens eingeströmt werden können. Die Schwebedüsenreihen gemäß der vorliegenden Erfindung sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Schwebedüsenstrahlen der entsprechenden Schwebedüsenreihen jeweils in Richtung des Zentralbereichs, d. h. der Mitte des Schwebedüsenbalkens in die Temperierzone ein strömen. Mit anderen Worten weisen die
Schwebedüsenstrahlen jeweils eine Richtungskomponente auf, welche in Richtung Zentralbereich des Schwebedüsenbalken gerichtet ist und
entsprechend nicht nach außen, d. h. in Gegenrichtung zu dem Zentralbereich. Somit werden die Schwebedüsenstrahlen im Zentrum, d. h. in einem Bereich über dem Zentralbereich gebündelt und ein starkes Druckpolster wird in der Temperierzone über dem Zentralbereich des Schwebedüsenbalkens generiert. Dies führt dazu, dass eine hohe Tragkraft zum Tragen bzw. zum
Ablenken/Justieren der Lage des Metallbandes möglich ist.
Ein Temperierdüsenbalken erstreckt sich quer, insbesondere 90°, zu der Bandlaufrichtung. Insbesondere erstreckt sich der Temperierdüsenbalken mindestens über die gesamte Breite des Metallbandes. An den zwei
gegenüberliegenden Längsseiten des Temperierdüsenbalkens sind
entsprechende (zwei oder mehr als zwei) Temperierdüsenreihen angeordnet, die durch einen weiteren Zentralbereich des Temperierdüsenbalkens
beabstandet sind. Bezugnehmend auf die Bandlaufrichtung weist ein Temperierdüsenbalken somit eine vordere Temperierdüsenreihe und eine hintere Temperierdüsenreihe auf.
Die Temperierdüsenreihen sind derart ausgebildet und eingerichtet, dass Temperierdüsenstrahlen generierbar sind, die mit einer vorbestimmten und exakt definierten Richtung bezüglich der Mittelebene in die Temperierzone des Schwebebandofens eingeströmt werden können. Die (zwei oder mehr als zwei) Temperierdüsenreihen gemäß der vorliegenden Erfindung sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Temperierdüsenstrahlen der entsprechenden Temperierdüsenreihen jeweils in Gegenrichtung des weiteren Zentralbereichs, d. h. weg von der Mitte des Temperierdüsenbalkens in die Temperierzone einströmen. Mit anderen Worten weisen die Temperierdüsenstrahlen jeweils eine Richtungskomponente auf, welche in Gegenrichtung zum weiteren
Zentralbereich des Temperierdüsenbalkens gerichtet ist und entsprechend nicht nach innen, d. h. in Richtung zu dem weiteren Zentralbereich. Somit werden die Temperierdüsenstrahlen nicht im Zentrum, d. h. in einem Bereich über dem weiteren Zentralbereich gebündelt sondern die
Temperierdüsenstrahlen verteilen sich in der Umgebung der entsprechenden Temperierdüsenbalken.
Somit wird im Vergleich zu den Schwebedüsenbalken kein starkes
Druckpolster in der Temperierzone geschaffen. Dies führt dazu, dass durch die Temperierdüsenreihen ein hoher Volumenstrom an Temperierfluid eingeströmt werden kann, ohne ein Steuern des Druckpolsters zu generieren, welches die Lage des Metallbandes ungewollt ablenkt. Gleichzeitig wird durch den hohen Volumenstrom eine hohe Temperierwirkung des Metallbandes mittels dem Temperierfluid geschaffen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein Schwebebandofen geschaffen, welcher einerseits eine exakte Führung mittels Schwebedüsenbalken
ermöglicht und gleichzeitig ein effektives Temperieren des Metallbandes mittels der Temperierdüsenbalken ermöglicht. Die Temperierdüsenbalken und die Schwebedüsenbalken sind beispielsweise an ein gemeinsames
Temperierfluid-Reservoir angeschlossen, sodass diese mit einem gleichen Temperierfluid betrieben werden können. Alternativ können die
Temperierdüsenbalken mit einem unterschiedlichen Temperierfluid als die Schwebedüsenbalken versorgt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist zumindest eine Schwebedüsenreihe eine Vielzahl von separaten Schwebedüsen auf.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist zumindest eine Schwebedüsenreihe zumindest eine Schlitzdüse auf, welche sich quer zur Bandlaufrichtung erstreckt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Bandlaufrichtung innerhalb einer Mittelebene des Schwebebandofens definiert, wobei zumindest eine Schwebedüsenreihe derart ausgebildet ist, dass ein Winkel a zwischen den Schwebedüsenstrahlen und der Mittelebene 30° bis 75°, insbesondere 45°, beträgt. Alternativ kann der Winkel zwischen den Schwebedüsenstrahlen und einer Normalen der Mittelebene definiert werden, welcher dann einem Bereich zwischen 15° und 60° aufweist. Die Schwebedüsen der
Schwebedüsenreihen sind derart konfiguriert, dass an ihrem Austritt das Temperierfluid mit einer vorbestimmten Richtung strahlenförmig in Richtung Temperierzone geströmt wird. Die oben beschriebenen Winkelangaben definieren somit die Schwebedüsenstrahlen am Ausgang der entsprechenden Schwebedüsen. Nach Verlassen der Schwebedüsen werden die
Schwebedüsenstrahlen entsprechend der Strömungscharakteristik innerhalb der Temperierzone abgelenkt. Mit dem beschriebenen Winkel kann ein besonders starkes Druckpolster im Zentralbereich des Schwebedüsenbalkens generiert werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die gegenüberliegenden Schwebedüsenreihen derart ausgebildet, dass ein Winkel zwischen den Schwebedüsenstrahlen der einen Schwebedüsenreihe und ein Winkel zwischen den Schwebedüsenstrahlen der anderen Schwebedüsenreihe sich unterscheiden. Somit kann die Position des Druckpolsters leicht innerhalb des Zentralbereichs in Bandlaufrichtung angepasst werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zwischen den Schwebedüsenreihen im Zentralbereich ein Auflagebereich ausgebildet, welcher derart eingerichtet ist, dass das Metallband auf dem Auflagebereich auflegbar ist. Insbesondere ragt der Auflagebereich weiter die Temperierzone hinein als ein entsprechender Düsenauslass der entsprechenden
Schwebedüsenreihen. Während eines Startvorgangs oder bei einer Störung des Schwebebandofens kann somit das Metallband auf dem Auflagebereich schonend aufgelegt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der
Auflagebereich Düsenöffnungen zum Ausströmen von Fluid auf. An dem Auflagebereich kann insbesondere ein Lochblech, welches eine Vielzahl von Düsenlöchern aufweist, angeordnet sein. Mit dem ein strömenden Fluid durch das Loch Blech kann beispielsweise die Form und die Stärke des Druckpolsters beeinflusst werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist zumindest eine Temperierdüsenreihe eine Vielzahl von separaten Temperierdüsen auf. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist zumindest eine
Temperierdüsenreihe zumindest eine Schlitzdüse auf, welche sich quer zur Bandlaufrichtung erstreckt. Die einzelnen Temperierdüsen können über einen rechteckigen Austrittsquerschnitt verfügen. Der Neigungswinkel kann in einem Bereich zwischen 0° und 45° variiert werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Bandlaufrichtung innerhalb einer Mittelebene des Schwebebandofens definiert, wobei zumindest eine Temperierdüsenreihe derart ausgebildet sind, dass ein Winkel ß zwischen den Temperierdüsenstrahlen und einer Normalen n der Mittelebene 0° bis 30° oder 45°, insbesondere 15°, beträgt. Somit strömen die
Temperierdüsenstrahlen relativ direkt auf das Metallband, sodass somit Prallstrahlen ermöglicht werden. Mittels Prallstrahlen kann ein effizienter Wärmeaustausch zwischen dem Metallband und dem Temperierfluid
ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die
Temperierdüsenreihen derart ausgebildet, dass ein Winkel zwischen den Temperierdüsenstrahlen der einen Temperierdüsenreihen und ein Winkel zwischen den Temperierdüsenstrahlen der anderen Temperierdüsenreihe sich unterscheiden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zwischen den Temperierdüsenreihen ein zum Metallband bzw. zur Temperierzone gerichteter offener Kanal ausgebildet. Der offene Kanal führt dazu, dass Temperierfluid, welches von dem Metallband zurück geströmt und insbesondere aufgrund der Prallstrahlung zurückprallt, in den offenen Kanal ein strömen kann und abgeführt werden kann. Somit wird der Druck, welcher durch die
Temperierdüsenstrahlen erzeugt wird reduziert, da das Volumen zwischen dem Temperierdüsenbalken und dem Metallband mittels des offenen Kanals vergrößert wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der
Schwebebandofen eine Vielzahl an Schwebedüsenbalken und/oder eine
Vielzahl von Temperierdüsenbalken auf. Die Anzahl richtet sich nach der gewünschten Temperierleistung und dem Förderweg des Metallbands im Schwebebandofen . Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zwischen zwei in Bandlaufrichtung beabstandeten Schwebedüsenbalken (welche sich beide unterhalb oder oberhalb des Metallbandes bzw. der Temperierzone befinden) zumindest ein Temperierdüsenbalken angeordnet. Insbesondere kann zwischen zwei benachbarten Schwebedüsenbalken exakt ein
Temperierdüsenbalken oder eine weitere Vielzahl von Temperierdüsenbalken angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Temperierzone, durch welche das Metallband förderbar ist, innerhalb des Schwebebandofens ausgebildet ist, wobei die Schwebedüsenbalken oberhalb und unterhalb der Temperierzone angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die oberen
Schwebedüsenbalken in Bandlaufrichtung versetzt zu den unteren
Schwebedüsenbalken angeordnet. Entlang einer Verbindungslinie, welche senkrecht zu der Mittelebene des Ofens definiert wird, liegen somit keine oberen und unteren Schwebedüsenbalken gemeinsam auf dieser
Verbindungslinie. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die unteren Schwebedüsenbalken und die unteren Temperierdüsenbalken alternierend, d. h. abwechselnd, entlang der Bandlaufrichtung angeordnet. Entsprechend sind die oberen Schwebedüsenbalken und die oberen Temperierdüsenbalken alternierend, d. h. abwechselnd, entlang der Bandlaufrichtung angeordnet. Ferner sind die Schwebedüsenbalken und die Temperierdüsenbalken derart angeordnet, dass auf der oben beschriebenen Verbindungslinie, welche senkrecht zu der Mittelebene ausgebildet ist, jeweils ein (oberer oder unterer) Temperierdüsenbalken und ein (entsprechend unterer oder oberer)
Schwebedüsenbalken an gegenüberliegenden Seiten der Temperierzone angeordnet. Daraus folgt, dass ein Druckpolster der Schwebedüsenbalken immer nur einseitig am Metallband, d. h. oben oder unten, ausgebildet wird und ein weiteres Druckpolster eines weiteren Schwebedüsenbalken in
Bandlaufrichtung beabstandet und auf der anderen Seite des Metallbandes ausgebildet wird. Somit kann das Metallband in Längsrichtung, d. h. in
Bandlaufrichtung einen Sinus förmigen Verlauf annehmen, womit das Risiko einer Verdrillung des Metallbandes reduziert wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die
Temperierdüsenbalken ausschließlich oberhalb oder unterhalb, d. h. nur auf einer Seite, der Temperierzone, durch welche das Metallband förderbar ist, angeordnet. Somit kann das Metallband einseitig, d. h. auf der Ober oder Unterseite, gezielt stärker temperiert werden als eine gegenüberliegende Seite des Metallbandes.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist bezüglich der Temperierzone gegenüberliegend zu einem Schwebedüsenbalken ein
Temperierdüsenbalken angeordnet ist. Da wie eingangs beschriebenen die Schwebedüsenbalken ein stärkeres Druckpolster schaffen und die
Temperierdüsenbalken eine höhere Temperierwirkung ausüben, kann somit ein Sinus förmigen Verlauf des Metallbandes generiert werden und gleichzeitig eine gute Temperierwirkung über die gesamte Länge des Metallbandes bereitgestellt werden.
Für den stabilen Bandlauf des Metallbandes werden in erster Linie
Schwebedüsenbalken eingesetzt. Hierzu wird direkt über dem
Schwebedüsenbalken ein Druckpolster aufgebaut, sodass es bei der oben beschriebenen Anordnung der Schwebedüsenbalken zu einer sinusförmigen Bandverformung kommt. Diese sorgt für einen für einen stabileren Bandlauf. Sowohl Bandvibrationen als auf das Flattern des Metallbandes wird reduziert. Die Bauweise der Schwebedüse weist darüber hinaus eine zentrierende
Wirkung auf, wodurch seitliche Bandverwanderungen verringert werden sollen. Die Schwebedüsenstrahlen erzeugen mit dem Temperierfluid einen
Wärmeübergang.
Der Schwebedüsenbalken besteht aus zwei Hauptströmungskanälen bzw. Schwebedüsenreihen. Bei der symmetrischen Ausführung weisen diese den gleichen Neigungswinkel auf, bei der asymmetrischen unterscheiden sich die beiden Neigungswinkeln voneinander. Der Neigungswinkel wird in einem Bereich zwischen 30° und 75° variiert. Das Lochblech soll einerseits das Druckpolster über der Düse aufrechterhalten, andererseits wird der
Wärmeübergang etwas verbessert. Die Größe der Hauptkanäle bzw. der Schwebedüsenreihen kann ebenso variiert werden bzw. die beiden
Austrittsflächen können voneinander abweichen.
Die Temperierdüsenbalken weisen einen sehr geringen
Druckverlustkoeffizienten auf, sodass bei gleichem Druck- bzw.
Leistungsniveau wie bei den Schwebedüsenbalken eine deutlich höhere
Düsenaustrittsgeschwindigkeit als bei dem Schwebedüsenbalken erreicht werden kann. Diese spiegelt sich in einem höheren
Wärmeübergangskoeffizienten mit dem Metallband wieder, sodass die
Temperierdüsenbalken eine höhere erzwungene Konvektion ermöglichen.
Die Temperierdüsenbalken können eine geringere Düsenaustrittsfläche als die Schwebedüsenbalken aufweisen. Aufgrund der geringeren Düsenaustrittsfläche fällt der Staudruckbereich relativ gering aus im Vergleich zu den
Schwebedüsenbalken und der Staudruckbereich bildet sich stets lokal über dem Düsenfinger bzw. der Temperierdüsenreihen aus. Infolgedessen wirkt der Temperierdüsenbalken der von dem Schwebedüsenbalken auf das Metallband ausgeübten Impulskraft relativ gering entgegen. Die Höhe der Finger bzw. Temperierdüsenreihen kann dahingehend ausgelegt werden, sodass eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung über die gesamte Bandbreite gewährleistet werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner
Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit
Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige
Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schwebebandofens gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Schwebedüsenbalkens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Schwebedüsenbalken aus Fig. 2.
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Temperierdüsenbalkens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Temperierdüsenbalkens aus Fig. 4.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführunasformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schwebebandofens 100 zum Temperieren eines Metallbandes 101 gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung. Der Schwebebandofen 100 weist einen Schwebedüsenbalken 110 auf, welcher sich quer zu einer Bandlaufrichtung 102 des Metallbandes 101 durch den Schwebebandofen 100 erstreckt, wobei der Schwebedüsenbalken 110 zwei gegenüberliegende erste
Schwebedüsenreihen 111 aufweist, welche durch einen Zentralbereich 112 des Schwebedüsenbalken 110 beabstandet sind. Die Schwebedüsenreihen 111 sind derart eingerichtet, dass entsprechende Schwebedüsenstrahlen 113 generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Richtung Zentralbereich 112 aufweisen, um ein Druckpolster zum Führen des Metallbands 101 bereitzustellen. Ferner weist der Schwebebandofen 100 einen
Temperierdüsenbalken 120 auf, welcher sich quer zu einer Bandlaufrichtung 102 des Metallbandes 101 erstreckt und entlang der Bandlaufrichtung 102 vom dem Schwebedüsenbalken 110 beabstandet angeordnet ist, wobei der Temperierdüsenbalken 120 zwei gegenüberliegende weitere
Temperierdüsenreihen 121 aufweist, welche durch einen weiteren Zentralbereich 122 des Temperierdüsenbalkens 120 beabstandet sind. Die Temperierdüsenreihen 121 derart eingerichtet, dass entsprechende
Temperierdüsenstrahlen 123 generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Gegenrichtung zu dem weiteren Zentralbereich 122 aufweisen.
Der Schwebebandofen 100 ist ausgebildet, das Metallband 101 schwebend entlang einer Förderrichtung bzw. entlang der Bandlaufrichtung 102 zu befördern. Gleichzeitig ist der Schwebebandofen 100 ausgebildet, dass
Metallband 101 mit einer gewünschten Temperatur zu Temperieren, d. h. zu erwärmen oder zu kühlen. Der Schwebebandofen 100 weist hierfür
Schwebedüsenbalken 110 und Temperierdüsenbalken 120 auf.
Das Metallband 101 wird durch eine Temperierzone 104 des
Schwebebandofens 100 schwebend geführt. Innerhalb Temperierzone 104 befindet sich eine Mittelebene 103, welche im Allgemeinen einer horizontalen Ebene entspricht. Die Bandlaufrichtung 102 wird innerhalb der Mittelebene 103 definiert, sodass entlang der Bandlaufrichtung 102 ein Eingang des
Schwebebandofens 100 und ein Ausgang des Schwebebandofens 100 vorliegen. Mit anderen Worten wird das Metallband 101 entlang der
Bandlaufrichtung 102 von einem Eingang des Bandschwebeofens 100 zu einem Ausgang des Bandschwebeofens 100 befördert.
Die Schwebedüsenbalken 110 erstreckt sich quer, insbesondere 90°, zu der Bandlaufrichtung 102. An den zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Schwebedüsenbalkens 110 sind entsprechende Schwebedüsenreihen 111 angeordnet, die durch einen Zentralbereich 112 des Schwebedüsenbalkens 110 beabstandet sind. Bezugnehmend auf die Bandlaufrichtung 102 weist ein Schwebedüsenbalken 110 somit eine vordere Schwebedüsenreihe 111 und eine hintere Schwebedüsenreihe 111 auf. Die Schwebedüsenreihen 111 sind derart ausgebildet und eingerichtet, dass Schwebedüsenstrahlen 113 generierbar sind, die mit einer vorbestimmten und exakt definierten Richtung bezüglich der Mittelebene 103 in die Temperierzone 104 des Schwebebandofens 100 eingeströmt werden können. Die
Schwebedüsenreihen 111 sind derart ausgebildet, dass die
Schwebedüsenstrahlen 113 der entsprechenden Schwebedüsenreihen 111 jeweils in Richtung des Zentralbereichs 112, d. h. der Mitte des
Schwebedüsenbalkens 100 in die Temperierzone 104 einströmen. Mit anderen Worten weisen die Schwebedüsenstrahlen 113 jeweils eine
Richtungskomponente auf, welche in Richtung Zentralbereich 112 des
Schwebedüsenbalkens 110 gerichtet ist und entsprechend nicht nach außen, d. h. in Gegenrichtung zu dem Zentralbereich 112. Somit werden die
Schwebedüsenstrahlen 113 im Zentrum, d. h. in einem Bereich über dem Zentralbereich 112 gebündelt und ein starkes Druckpolster wird in der
Temperierzone 104 über dem Zentralbereich 112 des Schwebedüsenbalkens 110 generiert. Dies führt dazu, dass eine hohe Tragkraft zum Tragen bzw. zum Ablenken/Justieren der Lage des Metallbandes 101 möglich ist.
Ein Temperierdüsenbalken 120 erstreckt sich quer, insbesondere 90°, zu der Bandlaufrichtung 102. Insbesondere erstreckt sich der Temperierdüsenbalken 120 mindestens über die gesamte Breite des Metallbandes 101. An den zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Temperierdüsenbalkens 120 sind entsprechende Temperierdüsenreihen 121 angeordnet, die durch einen Zentralbereich 112 des Temperierdüsenbalkens 120 beabstandet sind.
Bezugnehmend auf die Bandlaufrichtung 104 weist ein Temperierdüsenbalken 120 somit eine vordere Temperierdüsenreihe 121 und eine hintere
Temperierdüsenreihe 121 auf.
Die Temperierdüsenreihen 121 sind derart ausgebildet und eingerichtet, dass Temperierdüsenstrahlen 123 generierbar sind, die mit einer vorbestimmten und exakt definierten Richtung bezüglich der Mittelebene 103 in die Temperierzone 104 des Schwebebandofens eingeströmt werden können. Die Temperierdüsenreihen 121 gemäß der vorliegenden Erfindung sind
insbesondere derart ausgebildet, dass die Temperierdüsenstrahlen 123 der entsprechenden Temperierdüsenreihen 121 jeweils in Gegenrichtung des weiteren Zentralbereichs 122, d. h. weg von der Mitte des
Temperierdüsenbalkens 120 in die Temperierzone 104 einströmen. Mit anderen Worten weisen die Temperierdüsenstrahlen 123 jeweils eine
Richtungskomponente auf, welche in Gegenrichtung zum weiteren
Zentralbereich 122 des Temperierdüsenbalkens 120 gerichtet ist und entsprechend nicht nach innen, d. h. in Richtung zu dem weiteren
Zentralbereich 122. Somit werden die Temperierdüsenstrahlen 123 nicht im weiteren Zentrum 122, d.h. in einem Bereich über dem weitere Zentralbereich 122 gebündelt sondern die Temperierdüsenstrahlen 123 verteilen sich in der Umgebung der entsprechenden Temperierdüsenbalken 120.
Somit wird im Vergleich zu den Schwebedüsenbalken 120 kein starkes
Druckpolster in der Temperierzone 104 geschaffen. Dies führt dazu, dass durch die Temperierdüsenreihen 123 ein hoher Volumenstrom an
Temperierfluid eingeströmt werden kann, ohne ein Steuern des Druckpolsters zu generieren, welches die Lage des Metallbandes 101 ungewollt ablenkt. Gleichzeitig wird durch den hohen Volumenstrom eine hohe Temperierwirkung des Metallbandes 101 mittels dem Temperierfluid geschaffen.
Der Schwebebandofen 100 aus Fig. 1 weist eine Vielzahl an
Schwebedüsenbalken 110 und eine Vielzahl von Temperierdüsenbalken 120 auf. Die Anzahl richtet sich nach der gewünschten Temperierleistung und dem Förderweg des Metallbands 101 im Schwebebandofen 100.
Zwischen zwei in Bandlaufrichtung 102 beabstandeten Schwebedüsenbalken 110 (welche sich beide unterhalb oder oberhalb des Metallbandes 101 bzw. der Temperierzone 104 befinden) ist in dem Ausführungsbeispiel ein Temperierdüsenbalken 120 angeordnet. Die Schwebedüsenbalken 110 und die Temperierdüsenbalken 120 sind oberhalb und unterhalb der Temperierzone angeordnet sind.
Die oberen Schwebedüsenbalken 110 sind in Bandlaufrichtung 102 versetzt zu den unteren Schwebedüsenbalken 110 angeordnet. Entlang einer
Verbindungslinie, welche senkrecht zu der Mittelebene 103 des
Schwebebandofens 100 definiert wird, liegen somit keine oberen und unteren Schwebedüsenbalken 110 gemeinsam auf dieser Verbindungslinie. Die unteren Schwebedüsenbalken 110 und die unteren Temperierdüsenbalken 120 sind alternierend, d. h. abwechselnd, entlang der Bandlaufrichtung 102
angeordnet. Entsprechend sind die oberen Schwebedüsenbalken 110 und die oberen Temperierdüsenbalken 120 alternierend, d. h. abwechselnd, entlang der Bandlaufrichtung 102 angeordnet. Ferner sind die Schwebedüsenbalken 110 und die Temperierdüsenbalken 120 derart angeordnet, dass auf der oben beschriebenen Verbindungslinie, welche senkrecht zu der Mittelebene 103 ausgebildet ist, jeweils ein (oberer oder unterer) Temperierdüsenbalken 120 und ein (entsprechend unterer oder oberer) Schwebedüsenbalken 110 an gegenüberliegenden Seiten der Temperierzone 104 angeordnet ist. Daraus folgt, dass ein Druckpolster der Schwebedüsenbalken 110 immer nur einseitig am Metallband 101, d. h. oben oder unten, ausgebildet wird und ein weiteres Druckpolster eines weiteren Schwebedüsenbalkens 110 in Bandlaufrichtung 102 beabstandet und auf der anderen Seite des Metallbandes 101 ausgebildet wird. Somit kann das Metallband 101 in Längsrichtung, d. h. in
Bandlaufrichtung 102, einen sinusförmigen Verlauf annehmen, womit das Risiko einer Verdrillung des Metallbandes 101 reduziert wird.
Ferner ist bezüglich der Temperierzone 104 gegenüberliegend zu einem
Schwebedüsenbalken 110 ein Temperierdüsenbalken 120 angeordnet ist. Da die Schwebedüsenbalken 110 ein stärkeres Druckpolster schaffen und die Temperierdüsenbalken 120 eine höhere Temperierwirkung ausüben, kann somit der sinusförmige Verlauf des Metallbandes 101 generiert werden und gleichzeitig eine gute Temperierwirkung über die gesamte Länge des
Metallbandes 101 bereitgestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung und Fig. 3 eine perspektivische
Darstellung eines Schwebedüsenbalkens 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Schwebedüsenreihen 111 weisen jeweils eine Vielzahl von separaten Schwebedüsen 201 auf. Die einzelnen Schwebedüsen 201 können über einen rechteckigen Austrittsquerschnitt verfügen.
Ein Schwebedüsenreihe 111 ist derart ausgebildet, dass ein Winkel a zwischen den Schwebedüsenstrahlen und der Mittelebene 103 45° beträgt. Die
Schwebedüsen 201 der Schwebedüsenreihen sind derart konfiguriert, dass an ihrem Austritt die Schwebedüsenstrahlen 113 mit einer vorbestimmten Richtung strahlenförmig in Richtung Temperierzone 104 geströmt wird. Nach Verlassen der Schwebedüsen 201 werden die Schwebedüsenstrahlen 111 entsprechend der Strömungscharakteristik innerhalb der Temperierzone 104 abgelenkt (siehe Strömungspfeile aus Fig. 1). Damit wird ein besonders starkes Druckpolster im Zentralbereich 112 des Schwebedüsenbalkens 110 generiert.
Zwischen den Schwebedüsenreihen 111 ist im Zentralbereich 112 ein
Auflagebereich 202 ausgebildet, welcher derart eingerichtet ist, dass das Metallband 101 auf dem Auflagebereich 202 auflegbar ist. Insbesondere ragt der Auflagebereich 202 weiter die Temperierzone 104 hinein als ein
entsprechender Düsenauslass der entsprechenden Schwebedüsenreihen 111. Während eines Startvorgangs oder bei einer Störung des Schwebebandofens 100 kann somit das Metallband 101 auf den Auflagebereich 202 schonend aufgelegt werden. Der Auflagebereich 202 weist Düsenöffnungen 301 zum Ausströmen von Fluid auf. An dem Auflagebereich 202 ist insbesondere ein Lochblech, welches eine Vielzahl von Düsenlöchern 301 aufweist, angeordnet.
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung und Fig. 5 eine perspektivische
Darstellung eines Temperierdüsenbalkens 120 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Temperierdüsenbalken 120 weist zumindest eine Schlitzdüse 501 auf, welche sich quer zur Bandlaufrichtung 102 erstreckt. Die Temperierdüsen sind schmal ausgebildet und nehmen im Querschnitt eine fingerförmige Form an. Die einzelnen Temperierdüsen können über einen rechteckigen
Austrittsquerschnitt verfügen. Ein Winkel ß beträgt zwischen den
Temperierdüsenstrahlen 123 und der Normalen n der Mittelebene ca. 15°. Somit strömen die Temperierdüsenstrahlen 123 relativ direkt auf das
Metallband 101, sodass somit Prallstrahlen ermöglicht werden. Mittels
Prallstrahlen kann ein effizienter Wärmeaustausch zwischen dem Metallband 102 und dem Temperierfluid ermöglicht werden.
Zwischen den Temperierdüsenreihen 121 ist ein zum Metallband 101 bzw. zur Temperierzone 104 gerichteter offener Kanal 401 ausgebildet. Der offene Kanal 401 führt dazu, dass Temperierfluid, welches von dem Metallband 101 zurück geströmt und insbesondere aufgrund der Prallstrahlung zurückprallt, in den offenen Kanal 401 einströmen kann und abgeführt werden kann. Somit wird der Druck, welcher durch die Temperierdüsenstrahlen erzeugt wird reduziert, da das Volumen zwischen dem Temperierdüsenbalken 120 und dem Metallband 101 mittels des offenen Kanals 401 vergrößert wird. Zwischen den Temperierdüsenreihen 121 sind Versteifungsstreben 402 vorgesehen, um eine ausreichende Stabilität trotz des offenen Kanals 401 bereitzustellen. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben
beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezuaszeichenliste:
100 Schwebebandofen
101 Metallband
102 Bandlaufrichtung
103 Mittelebene
104 Temperierzone
110 Schwebedüsenbalken
111 Schwebedüsenreihen
112 Zentralbereich
113 Schwebedüsenstrahlen
120 Temperierdüsenbalken
121 Temperierdüsenreihe
122 weiterer Zentralbereich
123 Temperierdüsenstrahlen
201 Schwebedüsen
202 Auflagebereich
301 Düsenöffnungen
401 offener Kanal
402 Versteifungsstrebe
501 Schlitzdüse a Winkel Schwebedüsenstrahlen ß Winkel Temperierdüsenstrahlen n Normale

Claims

Patentansprüche
1. Schwebebandofen (100) zum Temperieren eines Metallbandes (101), der Schwebebandofen (100) aufweisend
einen Schwebedüsenbalken (110), welcher sich quer zu einer
Bandlaufrichtung (102) des Metallbandes (101) durch den Schwebebandofen (100) erstreckt,
wobei der Schwebedüsenbalken (110) zwei gegenüberliegende erste
Schwebedüsenreihen (111) aufweist, welche durch einen Zentralbereich (112) des Schwebedüsenbalken (110) beabstandet sind,
wobei die Schwebedüsenreihen (111) derart eingerichtet sind, dass
entsprechende Schwebedüsenstrahlen (113) generierbar sind, die eine
Richtungskomponente in Richtung Zentralbereich (112) aufweisen, um ein Druckpolster zum Führen des Metallbands (101) bereitzustellen,
einen Temperierdüsenbalken (120), welcher sich quer zu einer
Bandlaufrichtung (102) des Metallbandes (101) erstreckt und entlang der Bandlaufrichtung (102) vom dem Schwebedüsenbalken (110) beabstandet angeordnet ist,
wobei der Temperierdüsenbalken (120) zwei gegenüberliegende weitere Temperierdüsenreihen (121) aufweist, welche durch einen weiteren
Zentralbereich (122) des Temperierdüsenbalkens (120) beabstandet sind, wobei die Temperierdüsenreihen (121) derart eingerichtet sind, dass entsprechende Temperierdüsenstrahlen (123) generierbar sind, die eine Richtungskomponente in Gegenrichtung zu dem weiteren Zentralbereich (122) aufweisen.
2. Schwebebandofen (100) gemäß Anspruch 1,
wobei zumindest eine Schwebedüsenreihe eine Vielzahl von separaten
Schwebedüsen (201) aufweist.
3. Schwebebandofen (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine Schwebedüsenreihe zumindest eine Schlitzdüse aufweist, welche sich quer zur Bandlaufrichtung (102) erstreckt.
4. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bandlaufrichtung (102) innerhalb einer Mittelebene (103) des Schwebebandofens (100) definiert ist,
wobei zumindest eine Schwebedüsenreihe (111) derart ausgebildet ist, dass ein Winkel (a) zwischen den Schwebedüsenstrahlen (113) und der Mittelebene (103) 30° bis 75°, insbesondere 45°, beträgt.
5. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schwebedüsenreihen (111) derart ausgebildet sind, dass ein Winkel zwischen den Schwebedüsenstrahlen (113) der einen Schwebedüsenreihe (111) und ein Winkel (a) zwischen den Schwebedüsenstrahlen (113) der anderen Schwebedüsenreihe (111) sich unterscheiden.
6. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen den Schwebedüsenreihen (111) im Zentralbereich (112) ein Auflagebereich (202) ausgebildet ist, welcher derart eingerichtet ist, dass das Metallband (101) auf dem Auflagebereich (202) auflegbar ist.
7. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Auflagebereich (202) Düsenöffnungen (301) zum Ausströmen von Fluid aufweist.
8. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest eine Temperierdüsenreihe (121) eine Vielzahl von separaten Temperierdüsen aufweist.
9. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest eine Temperierdüsenreihe zumindest eine Schlitzdüse (501) aufweist, welche sich quer zur Bandlaufrichtung (102) erstreckt.
10. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bandlaufrichtung (102) innerhalb einer Mittelebene (103) des Schwebebandofens (100) definiert ist,
wobei zumindest eine Temperierdüsenreihe (121) derart ausgebildet sind, dass ein Winkel (ß) zwischen den Temperierdüsenstrahlen (123) und einer Normalen (n) der Mittelebene (103) 0° bis 30°, insbesondere 15°, beträgt.
11. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Temperierdüsenreihen (121) derart ausgebildet sind, dass ein Winkel zwischen den Temperierdüsenstrahlen (123) der einen
Temperierdüsenreihen (121) und ein Winkel (ß) zwischen den
Temperierdüsenstrahlen (123) der anderen Temperierdüsenreihe sich unterscheiden.
12. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zwischen den Temperierdüsenreihen (121) ein zum Metallband (101) gerichteter offener Kanal (401) ausgebildet ist.
13. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend,
eine Vielzahl an Schwebedüsenbalken (110), und/oder
eine Vielzahl von Temperierdüsenbalken (120).
14. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zwischen zwei in Bandlaufrichtung (102) beabstandeten
Schwebedüsenbalken (110) zumindest ein Temperierdüsenbalken (120) angeordnet ist.
15. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Temperierzone (104), durch welche das Metallband (101) förderbar ist, innerhalb des Schwebebandofens (100) ausgebildet ist,
wobei die Schwebedüsenbalken (110) oberhalb und unterhalb der
Temperierzone (104) angeordnet sind.
16. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die oberen Schwebedüsenbalken (110) in Bandlaufrichtung (102) versetzt zu den unteren Schwebedüsenbalken (110) angeordnet sind.
17. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Temperierdüsenbalken (120) ausschließlich oberhalb oder unterhalb einer Temperierzone (104), durch welche das Metallband (101) förderbar ist, angeordnet sind.
18. Schwebebandofen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei bezüglich der Temperierzone (104) gegenüberliegend zu einem
Schwebedüsenbalken (110) ein Temperierdüsenbalken (120) angeordnet ist.
19. Verfahren zum Betreiben eines Schwebebandofens (100) zum
Temperieren eines Metallbandes (101) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.
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