Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung oxidierter Metallbänder Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oxidierter Metallbänder. Sie betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Stand der Technik

Metallische Packbänder unterschiedlicher Dimension werden aus Korrosionsschutz- und optischen Gründen voroxidiert. Dabei bildet sich eine Oxidschicht mit einer blauen Farbe. Diese Schicht reduziert die Korrosionsanfälligkeit und ist zudem optisch ansprechender als die rein metallische Oberfläche. Die Metallbänder sind typischerweise zwischen 10 mm und 50 mm breit und haben eine Dicke zwischen 0,2 mm und 2 mm.

Die Metallbänder werden von Rollen, mehrere Bänder nebeneinander, in einem flüssigen Bleibad erwärmt und durch den anschließenden Kontakt mit

Luftsauerstoff findet die Oxidation statt. Die Bleibadtemperatur liegt aufgrund der Schmelztemperatur des Bleibades bei ca. 320°C, und die Metallstreifen erreichen dabei die gewünschte Temperatur. Die Herstellung erfolgt meist kontinuierlich und zum Rollenwechsel werden sogenannte Akkumulatoren eingesetzt. Diese ermöglichen einen sequentiellen Stillstand des Bandes, der zum Wechsel der Rollen genutzt werden kann.

Das flüssige Blei ist toxisch, und die Produkte werden als bleifrei verkauft.

Die Reinigung der Bäder ist aufwendig, und es entsteht viel Sondermüll. Zudem verunreinigt vorhandenes Öl auf der Oberfläche der Metallbänder das Bleibad kontinuierlich was zu einem hohen Wartungsaufwand führt. Bei diesem Verfahren ist die Produktionsgeschwindigkeit auf ca. 70m/min limitiert da sonst flüssiges Bei an den Metallbändern haftet und aus dem Bad heraustransportiert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur

Herstellung voroxidierter Metallbänder und eine Vorrichtung zu dessen

Durchführung anzugeben.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.

Die Metallbänder werden in einer Induktionsspule auf die geforderte Temperatur von ca. 320° C erwärmt. Die Oxidation findet hierbei durch den Luftsauerstoff statt, in Ausgestaltungen des Verfahrens unterstützt durch entsprechende

Oxidationsbeschleunigungsgase. ^'

Durch den Einsatz dieses Verfahrens wird der Energieverbrauch deutlich reduziert und der Wartungsaufwand reduziert. Durch die gezielte Absaugung von

entstehenden Dämpfen wird die Verunreinigung der Bänder deutlich reduziert und deren Aussehen deutlich verbessert.

In einer Ausführung der Erfindung wird die Induktions-Erwärmungseinrichtung mit einer Frequenz im Bereich zwischen 5 kHz und 100 kHz, vorzugsweise zwischen 10 kHz und 50 kHz, betrieben.

In weiteren zweckmäßigen Ausführungen wird die Zuführung der Metallbänder mit einer Fördergeschwindigkeit von mehr als 30 m/min, vorzugweise mehr als 70 m/min und noch bevorzugter mehr als 100 m/min, vorgenommen.

In einer weiteren Ausführung wird ausgangsseitig der Induktions- Erwärmungseinrichtung eine Temperaturmessung der Metallbänder ausgeführt und eine Leistungseinstellung der Induktions-Erwärmungseinrichtung in Abhängigkeit vom Ergebnis der Temperaturmessung vorgenommen. Hierdurch lässt sich vorteilhaft Energie beim Betrieb der Induktions-Erwärmungseinrichtung einsparen und ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der behandelten Metallbänder

gewärleisten. In einer weiteren Ausgestaltung wird während der Erwärmung der Metallbänder eine Absaugung von Öldämpfen aus dem Raum über diesen und/oder eine

Anreicherung dieses Raumes mit Sauerstoff ausgeführt, wodurch - wie weiter oben bereits angemerkt - weitere Qualitätsverbesserungen möglich werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Metallbänder nach Durchlaufen der Induktions-Erwärmungseinrichtung einer zweiten

Erwärmungseinrichtung zugeführt, in der bei konstanter Temperatur, insbesondere von ca. 320° C, ein Temperaturausgleich vorgenommen wird.

In einer weiteren Ausführung werden bei oder nach der Erwärmung Mittel zur Oxidationsbeschleunigung zur Einwirkung auf die zu oxidierende Oberfläche der Metallbänder gebracht.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung werden Maßnahmen zur Vermeidung von Ausschuss oder jedenfalls von qualitativ unbefriedigenden Bandabschnitten beim Aneinander-Anfügen von Bändern getroffen. Speziell werden bei zum Anfügen erforderlichen Unterbrechungen der kontinuierlichen Zuführung der Metallbänder zur Induktions- Erwärmungseinrichtung Schritte zur Gewährleistung einer durchgehenden, unterbrechungsfreien Erwärmung der durchlaufenden

Metallbänder auf die zur Oxidation erforderliche Temperatur ergriffen. Hierzu zählen insbesondere eine kurzzeitige Energiezuführung zur Induktions- Erwärmungseinrichtung bei stehenden Bändern und/oder eine Speisung der Induktions-Erwärmungseinrichtung mit erhöhter Leistung und/oder eine verzögerte Abschaltung der Energiezuführung zur Induktions-Erwärmungseinrichtung und/oder eine wiederholte Hindurchführung von Abschnitten der Längserstreckung der Bänder durch die Induktions-Erwärmungseinrichtung.

Vorrichtungsseitige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich weitgehend analog zu den oben erwähnten Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens und werden insoweit hier nicht nochmals beschrieben.

Hingewiesen wird jedoch darauf, dass die Vorrichtung in einer Ausgestaltung mit einer Absaugeinrichtung zur Absaugung von Öldämpfen aus dem Raum über diesen und /oder einer Gaszuführeinrichtung zur Zuführung von mit Sauerstoff angereicherter Luft und/oder eines Mittels zur Förderung der Oxidation der Metallbänder in den Raum über diesen versehen sein kann.

In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Zeit-/Leistungssteuereinrichtung zur Steuerung eines verzögerten Abschaltens und/oder einer erhöhten Betriebsleistung der Induktions-Erwärmungseinrichtung bei einem Stillstand der zugeführten Metallbänder vorgesehen. Alternativ hierzu ist eine mechanische

Transportsteuereinrichtung zum Bewirken eines wiederholten Hindurchführens von Abschnitten der Metallbänder durch die Induktions-Erwärmungseinrichtung nach einem Stillstand der Metallbänder vorgesehen, die speziell Bandschlaufen bilden und wieder beseitigen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden wird anhand der einzigen Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Diese Figur zeigt:

Die Figur zeigt skizzenartig wesentliche Aspekte des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der vorgeschlagenen Vorrichtung. Zu behandelnde Metallbänder 1 , deren Oberfläche typischerweise durch Öl verunreinigt ist, werden, vorzugsweise parallel nebeneinander, durch eine erste Induktionsspule 2, 3 geführt und dort erwärmt. Dabei freiwerdende Öldämpfe werden mit einer adäquaten Absaugung 5,6 abgeführt. Die Temperatur der Metallbänder am Ausgang wird mit Hilfe eines Temperatursensors 8 kontaktierend oder pyrometrisch gemessen. Die

Ausgangsleistung des Induktionssystems wird damit eingestellt bzw. geregelt.

Die Frequenz der induktiven Erwärmung wird so angepasst, dass ein optimaler Wirkungsgrad des Prozesses erreicht wird. Bei optimaler Frequenzanpassung findet gleichzeitig eine durch Änderung der Werkstoffparameter bedingte automatische Temperaturanpassung der unterschiedlichen Metallbänder statt. Der bevorzugte Frequenzbereich liegt hierbei zwischen 5 kHz und 100 kHz, vorzugsweise zwischen 20 kHz und 50 kHz.

Die Temperaturhomogenität kann durch eine nachgelagerte indirekte

Induktionszone 7, bei der durch Induktion eine Metallröhre 4 erwärmt und auf einer konstanten Temperatur von 320°C gehalten wird, erhöht werden. Hier können aber auch andere konventionelle Heizverfahren, wie z.B. elektrische beheizte

Muffelöfen, eingesetzt werden.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Beispiele und Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Bezugszeichen liste

1 Metallbänder

2 Induktionscoil

3 Wassergekühlte Induktionsspule

4 Metallischer Suszeptor zur indirekten Erwärmung

5 Ablufthaube

6 Abluftrohr

7 Indirekte Induktionsausgleichszone

8 Temperatursensor

Die Erfindung hat, mindestens in zweckmäßigen Ausführungen, im Übrigen folgende Aspekte:

1. Es handelt sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Voroxidieren von Metallbändern mit Hilfe von Induktionstechnologie auf eine Temperatur von 320°C und anschließender Oxidation mit Luftsauerstoff, wobei die Erwärmung der Metallbänder mit Induktionstechnik erfolgt, wobei mehrere Metallbänder nebeneinander durch die gleiche Induktionsspule geführt werden

2. Der Frequenzbereich liegt zwischen 5 kHz und 100 kHz, vorzugsweise zwischen 10 kHz und 50 kHz

3. Die Transportgeschwindigkeit der Transportbänder beträgt mehr als 30 m/min, vorzugweise mehr als 70 m/min und noch bevorzugter mehr als 100 m/min. 4. Die Länge der Induktionsspule beträgt weniger als 3 m, vorzugsweise weniger als 1 m.

5. Eine Temperaturmessung wird bei einem oder mehreren Bändern am Ausgang des Ofens integriert, welches zur Leistungsstellung des Induktionssystems verwendet wird.

6. Nachgeschaltet nach der Induktiven Erwärmstrecke wird ein zweites

Beheizungssystem eingesetzt, welches bei konstanter Temperatur einen

Temperaturausgleich erzeugt.

7. Das zweite Heizsystem verwendet eine indirekte Induktion, d.h. dass Induktiv ein Metallrohr auf eine konstante Temperatur von 320°C gehalten wird und in diesem Rohr (metallischer Suszeptor) der Temperaturausgleich durch Strahlung erfolgt.

8. Zur Beschleunigung der Oxidation wird zusätzlich Sauerstoff nach der Erwärmung zugeführt.

9. Zusätzlich zur induktiven Erwärmung wird eine Absaugung für Öldämpfe integriert.

10. Die Induktionsspulen sind in ihrer Geometrie so angepasst, dass die

Metallbänder alle die gleiche Energieaufnahme zeigen.