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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen einseitigen Beschichten eines blanken Metallbandes mit geschmolzenem Metall, insbesondere zum Beschichten eines Stahlbandes mit Zink, wobei das erhitzte Band in einer Schutzgasatmosphäre im Abstand oberhalb des Spiegels eines Bades aus geschmolzenem Metall geführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim einseitigen Beschichten von Metallbändern unterscheidet man grundsätzlich zwei Verfahrenstechniken, nämlich entweder Aufbringen einer Schicht aus schmelzflüssigen Metallen, wie Feuerverzinken, oder aber Beschichten auf elektrolytischem Weg.
Es ist bekannt, beim einseitigen Feuerverzinken eine Schutzschicht, beispielsweise aus Wasserglas oder Boraten, auf diejenige Seite eines Metallbandes, welche nicht verzinkt werden soll, aufzubringen und die Schutzschicht nachträglich wieder zu entfernen. Dabei wird das Zinkbad verunreinigt und es entstehen viele Oberflächenfehler im Zinküberzug.
Gemäss der DE-OS 2716509 wird vorgeschlagen, die Beschichtung in einer Schutzgas-Atmosphäre durchzuführen und flüssiges Metall ohne mechanische Auftragemittel-durch Aufgiessen oder Auf- sprühen - mit nur einer Seite des zu beschichtenden Metallbandes in Berührung zu bringen.
Die DE-OS 2819142 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, wobei ein gereinigtes und erwärmtes Metallband in einer Schutzgasatmosphäre oberhalb des Spiegels eines schmelzflüssigen Metalles geführt und mit dem schmelzflüssigen Metall kontinuierlich in Berührung gebracht wird.
Das Band wird im Berührungsbereich an seiner Rückseite abgestützt und das schmelzflüssige Metall wird mittels einer Schöpfrolle gegen den abgestützten Bereich des Bandes gefördert. Die Gefahr des Überlaufens von schmelzflüssigem Metall auf die andere Bandseite ist dabei zwar stark vermindert, ein geringfügiger Auftrag von Metall auf die Stütz- bzw. Umlenkrolle ist jedoch kaum zu vermeiden. An die Planheit der Bänder müssen relativ hohe Anforderungen gestellt werden, da andernfalls die Dicke der aufgetragenen Schicht im Verlauf des Bandquerschnittes zu uneinheitlich ist.
Auch gemäss JP-Kokai Nr. 55-18541 wird schmelzflüssiges Metall mittels einer Plattierungsrolle, die in ein Schmelzbad eintaucht, einseitig auf ein Stahlband aufgetragen. Vor dem Berührungsbereich Plattierungsrolle/Metallband wird die Dicke der aufzutragenden Metallschicht mittels eines durch eine Düse in Richtung Plattierungsrolle geblasenen Schutzgasstromes geregelt.
Ausschlaggebend für eine gleichmässige Schichtdicke ist dabei die für die Beschichtung wirksame Mantelfläche der Plattierungsrolle, d. h. der Bereich der Mantelfläche der Rolle, in dem die Berührung des Metallbandes mit der Rolle stattfindet, welcher durch den Umschlingungswinkel festgelegt ist. Die Gleichmässigkeit der Schichtdicke ist umso besser, je grösser dieser Bereich ist.
Die Qualität der Beschichtung hängt vor allem von der Planheit des Bandes ab, wodurch hohe Anforderungen an die Gleichmässigkeit der Bandoberfläche gestellt werden.
In der JP-Kokai Nr. 54-107435 wird gleichfalls-veranschaulicht in Fig. l auf Seite 186 - vorgeschlagen, das geschmolzene Metall mit einer Plattierungsrolle auf ein einseitig zu beschichtendes Metallband aufzubringen. Die Schichtdickenregelung erfolgt durch eine weitere Rolle oberhalb des Badspiegels, indem diese Rolle mit einem bestimmten Anpressdruck ( 0, 01 kg/cm2, vorzugsweise 0, 05 kg/cm') gegen die Plattierungsrolle gedrückt wird. Um eine gleichmässige Plattierungsschicht zu erhalten, muss das zu beschichtende Metallband einen bestimmten Teil der Mantelfläche der Plattierungsrolle, vorzugsweise 15 mm Bogenlänge, umschlingen und weiters ein minimaler Anpressdruck von 0, 01 kg/cm'zwischen der Plattierungsrolle und dem zu beschichtenden Metallband eingehalten werden.
Auf Grund der immer bestehenden Welligkeit der Bänder, insbesondere bei sehr dünnen Bändern, kann der Anpressdruck der Plattierungsrolle nicht über die gesamte Bandoberfläche konstant gehalten werden. Dies kann sogar dazu führen, dass stellenweise keine Berührung zwischen Metallband und Plattierungsrolle stattfindet.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht in der Verschleissanfälligkeit der Plattierungsrolle und der weiteren Rolle durch die im Schmelzenbad vorhandenen Verunreinigungen.
Die US-PS Nr. 4, 103, 644 und Nr. 4, 172, 911 befassen sich mit der kontinuierlichen einseitigen Beschichtung von Stahlbändern mit flüssigem Zink oder andern flüssigen Beschichtungsmaterialien, wobei das Überlaufen des flüssigen Beschichtungsmaterials auf die andere Bandseite verhindert werden soll. Das erhitzte und oberflächenbehandelte Metallband wird mit seiner zu beschichtenden Seite über eine oder mehrere Beschichtungsrollen, die teilweise in das flüssige Zinkbad eintauchen
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und durch den Bandzug bewegt werden, geführt, so dass die der (den) Rolle (n) zugekehrte Seite des Bandes beschichtet wird. Um ein Überlaufen der Schmelze auf die andere Bandseite zu verhindern, wird ein erhitzter Schutzgasstrom durch Düsen unter erhöhtem Druck gegen die unbeschichtete Bandseite und exponierte Bereiche derselben (Randbereiche) gerichtet.
Dieser Gasstrom wird von der Stelle der ersten Berührung des Metallbandes mit einer Beschichtungsrolle bis zu der Stelle, wo die Plattierungsschicht so weit abgekühlt ist, dass kein Überlaufen auf die andere Seite des Bandes mehr möglich ist, aufrechterhalten.
Dieses bekannte Verfahren bzw. die Vorrichtung erfordern erheblichen Aufwand, vor allem für den Fall einer Verzinkung von Bändern. Die grossen Gasaustrittsdüsen erfordern den Durchsatz grosser Gasmengen sowie hohen Gasdruck ; ausserdem ist eine genaue Temperaturregelung des Gases notwendig. Weiters muss der Gasdruck auch konstant gehalten werden, da es andernfalls zu Schwingungen entlang der Bandoberfläche im Bereich der Auftragsrolle (n) kommen kann. Die Folge solcher Schwingungen wäre wieder eine uneinheitliche Beschichtung.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, wobei Metallbänder verschiedener Breite ohne aufwendige Umstellarbeiten beschichtet werden können und wobei auch Niveauschwankungen des Metallbadspiegels keine negativen Auswirkungen auf die Güte der Beschichtung haben.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art dadurch gelöst, dass das geschmolzene Metall aus dem Bad mittels einer in das Bad eintauchenden rotierenden Schleuderrolle auf das Band aufgebracht wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Behälter zur Aufnahme des geschmolzenen Metalles, wenigstens einer oberhalb des Schmelzenspiegels angeordneten Umlenkrolle zur Führung des Metallbandes, einem an der Auslaufseite des Metallbandes befindlichen Düsenmesser, einer in das Schmelzenbad eintauchenden Haube zur Aufrechterhaltung einer Schutzgasatmosphäre im Aufbringungsbereich des geschmolzenen Metalles unft mit schleusenartig ausgebildeten Kanälen zur Zu- und Abführung des Metallbandes durch die Haube ist dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Umlenkrolle (n) bzw. des Metallbandes im Abstand davon wenigstens eine Lamellenscheiben aufweisende und teilweise in das Schmelzenbad eintauchende Schleuderrolle angeordnet ist.
Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft wird die Schmelze von den Lamellenscheiben abgeschleudert und gelangt so auf das Metallband. Da die Schleuderrolle mit dem blanken Metallband nicht in direktem Kontakt steht, wie dies beispielsweise bei einer Schöpf-bzw. einer Abquetschrolle der Fall ist, kann das Band eine gewisse Welligkeit aufweisen, ohne dass die Gleichmässigkeit der Beschichtung darunter leidet. Mittels des Düsenmessers wird das aufgetragene Metall zum Bandrand hin ausgebreitet, gleichmässig verteilt und überschüssiges, noch flüssiges Metall abgestreift.
Die durch das schrittweise Abschmelzen der zur Nachehargierung in das Bad eingebrachten Metallbarren hervorgerufenen Schwankungen des Schmelzenspiegels stören den Verfahrensablauf nicht.
Zweckmässig ragen die Lamellenscheiben der Schleuderrolle 10 bis 50 mm aus dem Schmelzenbad heraus, so dass die Schleuderrolle durch das Metallbad auf konstanter Temperatur gehalten wird.
Vorteilhaft beträgt der Abstand zwischen dem Umfang der Lamellenscheiben und dem Metallband 10 bis 50 mm.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Abstand zwischen den beiden endständigen Lamellenscheiben der Schleuderrolle geringer als die Breite des zu beschichtenden Metallbandes.
Durch die Beschichtung des Bandes lediglich in einem Bereich, der kleiner als die Bandbreite ist, wird ein unerwünschter Metallauftrag auf die Umlenkrolle, ein Überlaufen des Zinks auf die andere Bandseite und eine grössere Schichtdicke an den Bandrändern vermieden.
Vorzugsweise sind die Lamellenscheiben lösbar auf der Welle der Schleuderrolle befestigt und mittels gleichfalls lösbarer Abstandhalter variierbarer Stärke voneinander auf Distanz gehalten.
Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den endständigen Lamellenscheiben ohne grossen Aufwand variiert und verschiedenen Bandbreiten angepasst werden. Durch Einstellen eines bestimmten Abstandes zwischen den einzelnen Lamellenscheiben ist es weiters möglich, die Beschichtungsbedingungen zu modifizieren.
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Die Abstandhalter sind insbesondere elastisch, beispielsweise als Ringfedern, Zahnscheiben, Tellerfedern oder gewellte Federscheiben, ausgeführt.
Bei stärkerem Verschleiss der Lamellenscheiben ist es mit solchen Abstandhaltern möglich, den Spalt zwischen den Scheiben nachzustellen.
Bei oftmaligem Wechsel des Produktionsprogramms hinsichtlich der Bandbreite sind gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem zu beschichtenden Metallband und der Schleuderrolle verstellbare Abdeckungen zur Anpassung an Metallbänder verschiedener Breite vorgesehen.
Der Abstand zwischen den beiden endständigen Lamellenscheiben der Schleuderrolle ist in diesem Fall der maximalen Bandbreite angepasst.
Für die gleichmässige Beschichtung eines Metallbandes ist es ausserdem notwendig, dass bei einem seitlichen Verlaufen des Bandes auf der Umlenkrolle die Schleuderrolle bzw. die Abdeckungen entsprechend dem Bandverlauf nachgeführt werden.
Vorzugsweise sind daher Sensoren zur Feststellung von seitlichen Auslenkungen des Metallbandes vorgesehen, welche über eine elektronische Schaltung mit einer Verstelleinrichtung zur Nachführung der Schleuderrolle und/oder der verstellbaren Abdeckungen verbunden sind.
Zur besseren Legierungsbildung zwischen Metallband und dem Beschichtungsmetall an der Grenzschicht sind nach wieder einer andern Ausbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung zwei Umlenkrollen vorgesehen, über welche das Metallband eine bestimmte Strecke annähernd parallel zur Oberfläche des Schmelzenbades geführt ist. Infolge der dadurch erzielten Verlängerung der Verweilzeit des bereits beschichteten Bandes in einem Bereich höherer Temperatur wird die Struktur der Grenzschicht in manchen Fällen verbessert.
Weiters ist zweckmässigerweise eine Heizeinrichtung zur Regelung der Temperatur der Umlenk- rolle vorgesehen. vorgesehen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt darin, dass sie leicht für beidseitiges Beschichten eines blanken Metallbandes umrüstbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, wobei in Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt ist. Fig. 2 zeigt vergrössert einen Ausschnitt aus dem Beschichtungsbereich einer solchen Vorrichtung mit verstellbaren Abdeckungen.
In Fig. l ist über einem Behälter --1--, welcher das Schmelzenbad --2-- enthält, eine mittels einer Heizeinrichtung --3-- auf konstanter Temperatur gehaltene Umlenkrolle --4-- angeordnet.
Das vom Glühofen kommende Metallband --5-- wird durch den eine gasdichte Absperreinrichtung - -6-- aufweisenden Kanal --7-- über die Umlenkrolle --4-- geführt und verlässt den mit Schutzgas gefüllten Raum unter der Haube --8-- durch den Kanal --9--, in welchen eine Schleuse --10-- zur Aufrechterhaltung der Schutzgasatmosphäre eingebaut ist. Der Kanal --7-- ist mittels des Flansches - -11- auf der Haube --8-- montiert. Soll beispielsweise Stahl einseitig verzinkt werden, hat sich eine Mischung von Stickstoff und Wasserstoff als Schutzgas günstig erwiesen ; der in der normalen Aussenluft enthaltene Sauerstoff übt bereits ab einer Bandtemperatur von etwa 170 C einen schädlichen Einfluss auf blanken Stahl aus.
Die Haube --8-- taucht in das schmelzflüssige Beschichtungsmetall --2-- ein, so dass auch bei Schwankungen des Badspiegels das Schutzgas nicht austreten bzw.
Verunreinigungen nicht in den Raum unter der Haube gelangen können. Unterhalb der Umlenkrolle --4-- und im Abstand davon ist eine in das Schmelzenbad eintauchende Schleuderrolle --12-vorgesehen. Wird die Schleuderrolle in rasche Rotation versetzt, so wird flüssiges Metall entsprechend ihrer Umfangsgeschwindigkeit auf eine Seite des Metallbandes geschleudert.
Die Regelung der Beschichtungsstärke erfolgt mittels eines Düsenmessers --13--. Das Gas für dieses Düsenmesser wird im gezeigten Ausführungsbeispiel über den Kanal --14-- dem Raum unter der Haube --8-- entnommen, zunächst einem Wärmeaustauscher --15-- zugeführt und das abgekühlte Gas in einem Gebläse --16-- verdichtet.
Der Kanal --9-- ist von einem Kühlmantel --17-- umgeben. Am Beginn dieses Kanals, welcher mittels des Flansches --18-- auf der Haube befestigt ist, sind Sensoren --19-- eingebaut, welche bei einem seitlichen Verlaufen des Bandes --5-- einen Steuerimpuls für die Nachführung der Schleu- derrolle --12-- auslösen. Der vertikale, gekühlte Auslaufkanal-9-ist in einer Plattform --20-gelagert. Die Verhältnisse im Bereich der Metallaufbringung auf das Metallband sind der Fig. 2
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genauer zu entnehmen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen dem auf der Umlenkrolle --4-- geführten Band --5-- und der Schleuderrolle --12-- in Richtung der Pfeile --21-- entsprechend der Bandbreite verstellbare und einem eventuellen Bandverlauf nachführbare Abdeckungen --22-- vorgesehen. Die Schleuderrolle --12-- ist aus einer zentralen Welle --23-- und darauf befestigten Lamellenscheiben --24-- sowie Abstandhaltern --25-- aufgebaut. Der Abstand L zwischen den beiden endständigen Lamellenscheiben --24-- ist um einen geringen Betrag kleiner als die maximale Breite eines zu beschichtenden Metallbandes.
Bei oftmaligem Wechsel des Produktionsprogramms hinsichtlich der Breite des eingesetzten Metallbandes brauchen lediglich die Abdeckungen --22-- entsprechend der Breite des Bandes so verstellt zu werden, dass der Schmelzenauftrag nicht ganz bis an die Ränder des Metallbandes erfolgen kann.
Soll die erfindungsgemässe Vorrichtung für beidseitiges Beschichten eines Metallbandes umgerüstet werden, wird zunächst das Metallband --5-- nach der Schleuse --10-- durchtrennt und so weit zurückgezogen, dass die Absperreinrichtung --6-- im Kanal --7-- geschlossen werden kann.
Auf diese Weise wird ein Schutzgasaustritt aus dem Glühofen bzw. ein Zutritt von Sauerstoff zu dem rückgezogenen Metallband verhindert.
Nach Lösen des Flansches --18-- wird der Kanal --9-- mit seinem Kühlmantel --17-- sowie mit der Schleuse --10-- angehoben und auf der Plattform --20-- seitlich verfahren. Anschliessend kann nach dem Lösen des Flansches --11-- die Haube --8-- über den Rand des Behälters-l- angehoben und abtransportiert werden.
Eine andere Umlenkrolle wird nach Ablassen der Schmelze unterhalb des Niveaus des Schmelzenspiegels montiert. Die Schleuderrolle wird gegebenenfalls entfernt. Die Position der Umlenkrol- le --4'-- four beidseitiges Beschichten eines Metallbandes ist in Fig. l gemeinsam mit der resultierenden Bandführung --5 I -- strichliert eingezeichnet.
Es ist jedoch auch möglich, dass bei entsprechenden geometrischen Verhältnissen lediglich der Behälter-l-und/oder das Niveau des Schmelzenbades--2-- angehoben werden muss, ohne die Umlenkrolle und die Schleuderrolle demontieren zu müssen.
Es hat sich herausgestellt, dass für doppelseitiges Verzinken eines Stahlbandes bei einer Bandlaufgeschwindigkeit von 150 m/min eine Tauchstrecke des Bandes von 3 m zur Ausbildung der Fe-Zn-Legierung an der Grenzschicht ausreicht.
EMI4.1
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum kontinuierlichen einseitigen Beschichten eines blanken Metallbandes mit geschmolzenem Metall, insbesondere zum Beschichten eines Stahlbandes mit Zink, wobei das erhitzte Band in einer Schutzgasatmosphäre im Abstand oberhalb des Spiegels eines Bades aus geschmolzenem Metall geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Metall aus dem Bad mittels einer in das Bad eintauchenden rotierenden Schleuderrolle auf das Band aufgebracht wird.