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EP-4737596-A1 - INSTALLATION AND METHOD FOR HEAT TREATMENT OF A METAL STRIP

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Abstract

Anlage (1) und Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes (2), vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, das in einer Bandlaufrichtung (R) mit einer Bandlaufgeschwindigkeit transportierbar ist, wobei die Anlage (1) aufweist: eine Lösungsglühvorrichtung (10), die eingerichtet, um das Metallband (2) auf eine erste Temperatur (T1), vorzugsweise im Bereich von 350 °C bis 650 °C, zu erhitzen; eine Abschreckvorrichtung (20), die in Bandlaufrichtung (R) gesehen stromabwärts der Lösungsglühvorrichtung (10) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (2) durch Aufbringen eines Kühlmittels auf eine zweite Temperatur (T2), vorzugsweise im Bereich von 70 °C bis 250 °C, abzukühlen; und eine Voralterungsvorrichtung (30), die in Bandlaufrichtung (R) gesehen stromabwärts der Abschreckvorrichtung (20) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (2) auf eine dritte Temperatur (T3), vorzugsweise im Bereich von 100 °C bis 350 °C, zu erwärmen; wobei die Lösungsglühvorrichtung (10), die Abschreckvorrichtung (20) und die Voralterungsvorrichtung (30) in einer gemeinsamen, kontinuierlichen Produktionslinie angeordnet sind; und die Voralterungsvorrichtung (30) als elektrische Schnellheizvorrichtung, vorzugsweise Induktionsheizvorrichtung, konzipiert ist.

Inventors

  • LENZ, WOLFGANG
  • DAUBE, THOMAS
  • STOLBCHENKO, Mykhailo
  • Köppl, Josef

Assignees

  • SMS Group GmbH

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251031

Claims (16)

  1. Anlage (1) zur Wärmebehandlung eines Metallbandes (2), vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, das in einer Bandlaufrichtung (R) mit einer Bandlaufgeschwindigkeit transportierbar ist, wobei die Anlage (1) aufweist: eine Lösungsglühvorrichtung (10), die eingerichtet ist, um das Metallband (2) auf eine erste Temperatur (T1), vorzugsweise im Bereich von 350 °C bis 650 °C, bevorzugt bis 600 °C, besonders bevorzugt bis 585 °C, zu erhitzen; eine Abschreckvorrichtung (20), die in Bandlaufrichtung (R) gesehen stromabwärts der Lösungsglühvorrichtung (10) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (2) durch Aufbringen eines Kühlmittels auf eine zweite Temperatur (T2), vorzugsweise im Bereich von 70 °C bis 250 °C, abzukühlen; und eine Voralterungsvorrichtung (30), die in Bandlaufrichtung (R) gesehen stromabwärts der Abschreckvorrichtung (20) angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband (2) auf eine dritte Temperatur (T3), vorzugsweise im Bereich von 100 °C bis 350 °C, zu erwärmen; wobei die Lösungsglühvorrichtung (10), die Abschreckvorrichtung (20) und die Voralterungsvorrichtung (30) in einer gemeinsamen, kontinuierlichen Produktionslinie angeordnet sind; und die Voralterungsvorrichtung (30) als elektrische Schnellheizvorrichtung, vorzugsweise Induktionsheizvorrichtung, konzipiert ist.
  2. Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) eine Abblasungsvorrichtung (40) aufweist, die zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) angeordnet und eingerichtet ist, um das Kühlmittel mit einem Hochdruckgas, vorzugsweise einer Hochdruckluftströmung, aus einer oder mehreren Abblasungsdüsen (41) vom Metallband (2) abzublasen.
  3. Anlage (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblasungsvorrichtung (40) ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, hintereinander angeordnete Paare von Abblasungsdüsen (41) aufweist, wobei jedes Paar von Abblasungsdüsen (41) eine obere Abblasungsdüse (41) zur Behandlung der Oberseite des Metallbandes (2) und eine untere Abblasungsdüse (41) zur Behandlung der Unterseite des Metallbandes (2) umfasst.
  4. Anlage (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) eine oder mehrere Schutzrollen (50) aufweist, die zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) angeordnet sind, mit dem Metallband (2) zumindest zeitweise in Kontakt stehen, wobei die eine oder mehreren Schutzrollen (50) vorzugsweise gummiert sind, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der einen oder mehreren Schutzrollen (50) vorzugsweise an die Bandlaufgeschwindigkeit angepasst ist.
  5. Anlage (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandführung zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) zumindest abschnittsweise in einem aufwärtsgerichteten Winkel (α), vorzugsweise 0° < α <= 5°, erfolgt.
  6. Anlage (1) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schutzrollen (50) eine Umlenkung des Metallbandes (2) aus der horizontalen Lage in die aufwärtsgerichtete Lage realisiert.
  7. Anlage (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) ein mechanischer Spritzschutz (32) aus einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise Plexiglas oder Epoxidharz, angeordnet ist.
  8. Anlage (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) eine Trocknungsvorrichtung (90) oder eine kombinierte Trocknungs- und Voralterungsvorrichtung (30'), umfassend einen Trocknungsabschnitt und einen Voralterungsabschnitt, aufweist, wobei die Trocknungsvorrichtung (90) bzw. der Trocknungsabschnitt der kombinierten Trocknungs- und Voralterungsvorrichtung (30') vorzugsweise eingerichtet ist, um das Metallband (2) bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 250 °C, bevorzugt von 120 °C bis 200 °C, besonders bevorzugt von 130 °C bis 170 °C, zu trocknen.
  9. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes (2), vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, das in einer Bandlaufrichtung (R) mit einer Bandlaufgeschwindigkeit transportiert wird, wobei das Verfahren aufweist: Erhitzen des Metallbandes (2) auf eine erste Temperatur (T1), vorzugsweise im Bereich von 350 °C bis 650 °C, mittels einer Lösungsglühvorrichtung; danach Abkühlen des Metallbandes (2) durch Aufbringen eines Kühlmittels auf eine zweite Temperatur (T2), vorzugsweise im Bereich von 70 °C bis 250 °C, mittels einer Abschreckvorrichtung (20); und danach Erwärmen des Metallbandes (2) auf eine dritte Temperatur (T3), vorzugsweise im Bereich von 100 °C bis 350 °C, mittels einer Voralterungsvorrichtung (30); wobei das Erwärmen des Metallbandes (2) auf die dritte Temperatur (T3) in der Voralterungsvorrichtung (30) mittels einer elektrischen Schnellheizvorrichtung, vorzugsweise Induktionsheizvorrichtung, erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) eine Abblasungsvorrichtung (40) angeordnet ist, die Kühlmittel mit einem Hochdruckgas, vorzugsweise einer Hochdruckluftströmung, aus einer oder mehreren Abblasungsdüsen (41) vom Metallband (2) abbläst.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schutzrollen (50) zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) angeordnet sind, mit dem Metallband (2) zumindest zeitweise in Kontakt stehen, wobei die eine oder mehreren Schutzrollen (50) vorzugsweise gummiert sind, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der einen oder mehreren Schutzrollen (50) vorzugsweise an die Bandlaufgeschwindigkeit angepasst ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (2) zwischen der Abschreckvorrichtung (20) und der Voralterungsvorrichtung (30) zumindest abschnittsweise in einem aufwärtsgerichteten Winkel (α), vorzugsweise 0° < α <= 5°, geführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (2) durch zumindest eine der Schutzrollen (50) aus der horizontalen Lage in die aufwärtsgerichtete Lage umgelenkt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Metallbandes (2) eine Aluminium-Legierung ist, deren Hauptlegierungselemente Magnesium und Silicium sind.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Metallbandes (2) eine Aluminium-Legierung ist, deren Hauptlegierungselement Kupfer ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Metallbandes (2) eine Aluminium-Legierung ist, deren Hauptlegierungselement Zink ist.

Description

Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes, insbesondere eines Bandes aus einer Aluminiumlegierung. Hintergrund der Erfindung Aushärtbare Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch mindestens einen Legierungsbestandteil aus, dessen Löslichkeit im Aluminium mit sinkender Temperatur abnimmt. Die mechanischen Eigenschaften solcher aushärtbarer Aluminiumlegierungen werden durch die Prozesse des Lösungsglühens, Abschreckens und Auslagerns eingestellt. Im Prozess des Lösungsglühens wird bei einer ersten Temperatur (beispielsweise 350 °C bis 650 °C) das Legierungselement im Aluminiumband zumeist vollständig gelöst. Im Inneren der Lösungsglühvorrichtung herrschen dazu Atmosphärentemperaturen von beispielsweise 350 °C bis 700 °C vor. Beim Abschreckprozess wird das Band anschließend so schnell auf eine zweite Temperatur (beispielsweise 70 °C bis 150 °C) abgekühlt, dass die Legierungselemente nicht ausgeschieden werden können, sondern entgegen des thermodynamischen Gleichgewichtszustands in Lösung verbleiben. Die anschließende Auslagerung bringt die sich im Ungleichgewichtszustand befindlichen Legierungsbestandteile in einem gewünschten Maß zur Ausscheidung. Die Prozesse des Lösungsglühens und Abschreckens werden in der Regel in kontinuierlichen Banddurchlaufanlagen, beispielsweise Schwebebandöfen, durchgeführt. Eine rein natürliche Alterung benötigt lange Lagerzeiten. Der Auslagerungsvorgang kann daher zumindest teilweise, etwa in Form einer sogenannten Voralterungsbehandlung, in der gleichen Banddurchlaufanlage wie das Lösungsglühen und Abschrecken erfolgen. Die WO 2019/141682 A1 beschreibt eine Durchlaufofenanlage zum Wärmebehandeln eines Aluminiumbandes, umfassend eine erste Erwärmungseinheit zum Lösungsglühen des Aluminiumbandes, eine Abkühleinheit sowie eine zweite Erwärmungseinheit, die sich zur Voralterung unmittelbar an die Kühlzone der Abkühleinheit anschließt. Die Inline-Voralterung benötigt herkömmlich einen beträchtlichen Bauraum von beispielsweise bis zu 25 m. Die Flexibilität der Aufheizung in diesem Bereich ist zudem eingeschränkt durch die Durchlaufgeschwindigkeit des Aluminiumbandes in der Gesamtanlage und die Länge der Erwärmungszone. Eine Inline-Voralterung vor dem Downcoiler erfolgt nicht mit konstanter Prozessgeschwindigkeit und erfordert daher eine aufwändige Prozessführung zur Einstellung konstanter mechanischer Eigenschaften. Eine künstliche Überalterung in etwaigen separaten Glühprozessen benötigt zusätzliches Equipment und zusätzliche Prozessschritte. Darstellung der Erfindung Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anlage und ein verbessertes Verfahren zur Wärmebehandlung eines Metallbandes, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, bereitzustellen. Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Die Anlage dient der Wärmebehandlung eines Metallbandes, insbesondere eines Bandes aus einer Aluminiumlegierung. Die Wärmebehandlung ist Teil der Herstellung von Bändern, Folien oder anderen Flachprodukten, insbesondere Flachwalzprodukten. Während der Wärmebehandlung wird das Metallband mittels einer Transportvorrichtung in einer Bandlaufrichtung mit einer Bandlaufgeschwindigkeit transportiert. Die Anlage umfasst eine Lösungsglühvorrichtung, die eingerichtet ist, um das Metallband auf eine erste Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 350 °C bis 650 °C, zu erhitzen, eine Abschreckvorrichtung, die in Bandlaufrichtung gesehen stromabwärts der Lösungsglühvorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband durch Aufbringen eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser oder ein Wasser-/Luftgemisch, auf eine zweite Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 70 °C bis 250 °C, abzukühlen, und eine Voralterungsvorrichtung, die in Bandlaufrichtung gesehen stromabwärts der Abschreckvorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um das Metallband auf eine dritte Temperatur zu erwärmen. Die dritte Temperatur liegt etwa im Bereich von 100 °C bis 350 °C, bevorzugt 150 °C bis 300 °C, besonders bevorzugt 175 °C bis 275 °C. Die Lösungsglühvorrichtung, die Abschreckvorrichtung und die Voralterungsvorrichtung sind in einer gemeinsamen, kontinuierlichen Produktionslinie angeordnet. Die Voralterungsvorrichtung ist als elektrische Schnellheizvorrichtung, vorzugsweise Induktionsheizvorrichtung, konzipiert. Begriffe zur Bezeichnung räumlicher Relationen wie etwa "vor", "hinter", "zwischen", "stromaufwärts", "stromabwärts" usw. beziehen sich hierin auf die Bandlaufrichtung des Metallbandes durch die Anlage während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs und sind insofern eindeutig. Die mit der Lösungsglühvorrichtung und Abschreckvorrichtung in einer gemeinsamen, kontinuier