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Title:
METHOD AND DEVICE FOR HEAT TREATMENT OF METAL STRANDS, ESPECIALLY STEEL STRIPS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/092861
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for heat treatment of metal strands, especially steel strips (1), wherein a moving metal strand displaced at a speed corresponding to a set production quantity is heated in order to obtain high temperature gradients and the amount of heat required for the heat treatment of metal bands (1) can be provided in a short time period for fast-running metal strands, whereby a flux concentrator (5) is used, enabling the metal strand temperature to be controlled in the millisecond range for a fast-moving metal strand by means of inductive heating.

Inventors:
BECHEM WERNER (DE)
BRISBERGER ROLF (DE)
TRAKOWSKI WALTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/004800
Publication Date:
November 21, 2002
Filing Date:
May 02, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SMS DEMAG AG (DE)
BECHEM WERNER (DE)
BRISBERGER ROLF (DE)
TRAKOWSKI WALTER (DE)
International Classes:
C23C2/24; C23C26/00; H05B6/02; (IPC1-7): C21D9/60
Foreign References:
US5578233A1996-11-26
US5179258A1993-01-12
EP0271614A11988-06-22
GB593195A1947-10-10
Attorney, Agent or Firm:
Valentin, Ekkehard (Gihske Gross, Hammerstrasse 2 Siegen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum thermischen Behandeln von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband, bei dem der in Bewegung befindliche, mit der der vorge gebenen Produktionsmenge entsprechenden Geschwindigkeit bewegte Metallstrang unter Anstreben von hohen Temperaturgradienten erwärmt wird, gekennzeichnet durch, dass durch Anwendung eines FluxKonzentrators am mit hoher Ge schwindigkeit bewegten Metallstrang die MetallstrangTemperatur im Milli sekundenbis SekundenBereich durch induktives Aufheizen eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, dessen Anwendung auf Prozesse der MetallgefügeUmwandlung nach mechanischen Behandlungen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, dessen Anwendung zur Initiierung von Diffusionsund Legierungsvorgän gen bei metallischen Beschichtungen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, dessen Anwendung auf Trocknungsund Einbrennvorgänge bei organi scher Beschichtung von Metallsträngen.
5. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Metallsträngen, insbesonde re von Stahlband, das von einem Magnetfeld bei hoher magnetischer Feldstärkedichte umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Metallstrangseite (1a ; 1b), bei Metallbändern (1) zumindest an den beiden Flachseiten (2) parallel zur Ebene (3) der Metallstrangseite (1a ; 1b) verlaufende Induktionsspulen (4) angeordnet sind, deren Hohl raum (4a) mittels eines FluxKonzentrators (5) ausgefüllt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der FluxKonzentrator (5) aus amorphem ferromagnetischem Werk stoff hergestellt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der FluxKonzentrator (5) etwa bügelförmig gestaltet ist und an bei den Enden (5a ; 5b) zur Metallstrangseite (la ; 1b) beabstandet parallele Stirnflächen (5c) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch, deren Anordnung in Türmen mit senkrechter MetallstrangFührung und zwischen in Bandlaufrichtung (6) in größeren Abständen angeordneten FührungsrollenPaaren.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Be- handeln von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband, bei dem der in Be- wegung befindliche, mit der der vorgegebenen Produktionsmenge entspre- chenden Geschwindigkeit bewegte Metallstrang unter Anstreben von hohen Temperaturgradienten erwärmt wird.

Neben den bekannten Verfahren zum Beschichten von Metallband, bei denen eine elektromotorische Kraft zum Zurückhalten des flüssigen Überzugsmaterials am Ausgang eines Beschichtungsbehälters hervorgerufen wird, durch den das Metallband eingeführt wird, sind keine Verfahren bekannt, bei denen dem Me- tallband Wärme für anderweitige Prozesse bei schnelllaufendem Metallband zugeführt werden kann.

Bei der Wärmebehandlung von Metallbändern zu unterschiedlichen Anwendun- gen müssen aus Gründen der Metallurgie und der Produktivität in kurzer Zeit hohe Temperaturen erreicht werden. Dabei könnte die Bandgeschwindigkeit verlangsamt werden, was sofort zu einer unerwünschten geringeren Produkti- onsmenge führen würde. Die verwendeten induktiven Banderwärmungen basie- ren auf einer Längs-oder Querfelderwärmung, wobei die Dimensionen der Ma- gnetspulen eine Funktion der Bandausmaße, der verwendeten Frequenzen der Wechselfelder und der möglichen Kraftfelddichten in den Magnetspulen in Ab- hängigkeit der verwendeten Frequenzen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Wärmebehandlung von Metallbändern erforderliche Wärmemenge bei schnelllaufenden Metallsträngen in kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen und zu übertragen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch An- wendung eines Flux-Konzentrators am mit hoher Geschwindigkeit bewegten Metallstrang die Metallstrang-Temperatur im Millisekunden bis Sekunden- Bereich durch induktives Aufheizen eingestellt wird. Die Anwendung eines Flux- Konzentrators führt zu einer deutlichen Erhöhung der magnetischen Kraftfeld- dichte in den Prozessen der Band-erwärmung. Es handelt sich um einen vor- teilhaften Prozess der induktiven Querfeld-Erwärmung.

Das Verfahren ist weiterhin günstig auf Prozesse der Metallgefüge- Umwandlung nach mechanischen Behandlungen anzuwenden. Hier ist eben- falls ausreichend Wärme in kurzer Zeit zu übertragen.

Eine andere Anwendung des Verfahrens dient zur Initiierung von Diffusions- und Legierungsvorgängen bei metallischen Beschichtungen.

Ferner ist eine vorteilhafte Anwendung auf Trocknungs-und Einbrennvorgänge bei organischer Beschichtung von Metallsträngen möglich.

Eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Metallsträngen, insbesonde- re von Stahlband, das von einem Magnetfeld bei hoher magnetischer Feldstär- ke umgeben ist, löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass an jeder Metallstrang-seite-bei Metallbändern zumindest an den beiden Flach- seiten-parallel zur Ebene der Metallstrangseite verlaufende Induktionsspulen angeordnet sind, deren Hohlraum mittels eines Flux-Konzentrators ausgefüllt ist. Dadurch steht der Vektor der magnetischen Induktionsfeldstärke senkrecht auf der Bandoberfläche. Normalerweise werden durch die hohen Betriebsfre- quenzen kernlos Luftspulen verwendet. Das daraus resultierende magnetische Streufeld ist jedoch nachteilig groß. Der Flux-Konzentrator wird in die Magnet-

spule zur induktiven Querfelderwärmung eingefügt und bewirkt, dass sich kein großes Streufeld bilden kann und sich die magnetische Feldstärke auf den Austritt aus den Polflächen des Flux-Konzentrators beschränkt. Die Felddichten sind somit sehr hoch und damit ist eine Banderwärmung auf kurzer Bandlänge möglich.

Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Flux-Konzentrator aus amorphem ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist. Die Forderung des amorphen Werkstoffes ergibt sich aus den verwendeten hohen Frequenzen zur induktiven Banderwärmung. Der Umstand, der bei den klassischen Anlagen zur induktiven Banderwärmung zu meterhohen Spulen führte, wird durch den Flux- Konzentrator in einer Magnetspule vermieden, so dass jetzt eine deutlich gerin- gere Spulenhöhe ausreicht.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass der Flux-Konzentrator etwa bügelförmig gestaltet ist und an beiden Enden zur Metallstrangseite beabstandet parallele Stirnflächen aufweist. Dadurch kann die Ausrichtung zum Metallstrang leichter erfolgen.

Nach anderen Merkmalen der Vorrichtung ist vorgesehen, dass deren Anord- nung in Türmen mit senkrechter Metallstrang-Führung und zwischen in Band- laufrichtung in größeren Abständen angeordneten Führungsrollen-Paare vor- teilhaft ist. Da sich die Magnetspulen im allgemeinen in Bereichen von Produk- tionsanlagen befinden, in denen das Metallband nach einer Beschichtung aus Gründen einer hochqualitativen Oberfläche für eine gewisse Zeit kein Band- kontakt mit Rollen haben darf, werden solche Anlagen in Türmen mit senk- rechter Bandführung verwendet. Die Herstellungskosten für solche Türme sind durch die Anforderungen der Eigenstabilität sehr hoch. Hier wirken sich deutlich niedrigere Bauhöhen der Magnetspulen und damit deutlich reduzierte Herstel- lungskosten vorteilhaft aus.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich- tung dargestellt, das nachstehend näher erläutert wird.

Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit Metallband und Fig. 2 eine Vorderansicht gemäß Fig. 1.

Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband 1 weist an jeder Metallstrangseite 1a und 1b, bei Stahlband 1 an den Flachseiten 2, parallel zur Ebene 3 der Metallstrangseiten 1a, 1b verlau- fende Induktionsspulen 4 auf, deren Hohlraum 4a mittels eines Flux- Konzentrators 5 ausgefüllt ist. Der Flux-Konzentrator 5 ist aus amorphem fer- romagnetischem Werkstoff hergestellt. Wie ersichtlich ist der Flux-Konzentrator 5 etwa bügelförmig gestaltet und weist an beiden Enden 5a und 5b zur Metall- strangseite 1 a und 1 b hin jeweils beabstandet parallele Stirnflächen 5c auf.

Diese Vorrichtung kann in Türmen mit senkrechter Metallstrang-Führung und zwischen in Bandlaufrichtung 6 in größeren Abständen angeordneten Füh- rungsrollen-Paaren verwendet werden.

Bezugszeichenliste Stahlband <BR> 1 a Metallstrangseite<BR> 1 b Metallstrangseite 2 Flachseiten 3 Ebene 4 Induktionsspule 4a Hohlraum 5 Flux-Konzentrator 5a Ende 5b Ende 5c parallele Stirnfläche 6 Bandlaufrichtung