DE10145105B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Metallbeschichtung von Stahlband - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein im Durchlauf durch diese Vorrichtung befindliches Trägerband (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung ein Rollcoater ist, wobei dem Rollcoater (1) zumindest ein Schmelzbad (2) für ein Auftragmetall mit einer darin eintauchenden Schöpfwalze (3), und im Zusammenwirken mit dieser eine die Dicke des Auftrages der Beschichtung (6) kontrollierende Bemessungswalze (4), sowie mit dem Trägerband (7) zusammenwirkende Auftragswalze (5) zugeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen einer Beschichtung auf ein im Durchlauf durch diese Vorrichtung befindliches Trägerband.
- Die Herstellung von Oberflächenüberzügen auf metallische Werkstücke sind bekannt und dienen zumeist dem Korrosionsschutz der metallischen Werkstücke. Es kann aber auch sein, dass man mit ihnen erhöhte Härte-, verbesserte Gleiteigenschaften oder dekoratives Aussehen erreichen will, oder eine Materialauftragung im Falle von Reparaturen herstellen will.
- Bekannt ist bspw. die Herstellung metallischer Überzüge, insbesondere auf metallisches Grundmaterial, durch Elektrolyse in geeigneten Bädern. Dabei wird ein metallischer Niederschlag erzeugt, dessen Dicke von der Stromdichte bzw. der Expositionszeit abhängig ist.
- Zur Erzeugung bspw. einseitiger metallischer Niederschläge muss die niederschlagsfreie Seite eines Werkstücks bspw. mit einer Isolierschicht abgedeckt werden. Dies ist ein arbeitsintensives und damit kostenträchtiges Verfahren.
- Metallische Überzüge können auch durch Tauchen in flüssige Metallschmelzen hergestellt werden, wobei sich hierfür nur Metalle mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt eignen.
- Durch Feuerverzinnen oder Feuerverzinken bzw. Feuerverbleien hergestellte Überzüge sind zumeist vergleichsweise dick und weniger gleichmäßig, als bei entsprechenden galvanischen Herstellungsverfahren.
- In dem technischen Report Nr.: 12 (pp. 65–74) von Kawasaki Steel, vom Juli 1985, werden die Herstellung und die Eigenschaften von nicht geschliffenen Stahlstreifen beschrieben, welche im Warmtauchverfahren einseitig mit einer galvanischen Beschichtung versehen werden, wobei eine Beschichtungsrolle die Beschichtung in einer kontinuierlichen Galvanik-Beschichtungsanlage aufträgt.
- Weiterhin beschreibt die
DE 30 09 590 B1 ein Verfahren zum einseitigen Beschichten von durchlaufendem Band, insbesondere zum Verzinken von Stahlband, das oberhalb des in einem Behälter befindlichen flüssigen Beschichtungsmedium innerhalb einer Schutzgasatmosphäre um eine horizontal umlaufende Umlenkrolle geführt ist, wobei das Beschichtungsmedium mindestens in der für das Aufbringen der gewünschten Beschichtungsdicke notwendigen Menge entgegen der Banddurchlaufrichtung gegen die Oberfläche des Bandes gefördert wird. - Weiterhin ist aus der
DE 28 19 142 C3 eine Vorrichtung zum einseitigen Beschichten eines Metallbandes mit einem schmelzflüssigen Metall bekannt. Darin wird ein Stahlband durch ein schmelzflüssiges Metall geführt, wobei in dem Schmelzbad eine Stütz- und Umlenkrolle angeordnet ist, sowie eine in das Schmelzbad eintau chende Schöpfrolle. Diese ist unterhalb der Stütz- und Umlenkrolle gelagert, mit einem zu der Stütz- und Umlenkrolle einstellbaren Spalt, so dass das schmelzflüssige Metall in den Spalt unter Gleichlauf mit dem Band gefördert, und auf das Metallband aufgetragen wird. - Für Werkstücke, welche nur stellenweise beschichtet werden sollen, oder die für das Tauchen in Bädern ungeeignet sind, bzw. deren Schmelzpunkt niedriger liegt, als der des gewählten Überzugsmetalls, eignet sich das Metallspritzen zur Herstellung von metallischen Überzügen. Das Metallspritzen ist jedoch in erheblichem Maße von der Geschicklichkeit des ausführenden Personals abhängig und ergibt daher keine Beschichtungen mit definierter Schichtdicke.
- Und schließlich ist es, insbesondere aus der Schiffbautechnik bekannt, große Flächen bzw. Konstruktionsteile von Hand mit Farben oder chemischen Überzügen zu streichen. Verständlicherweise ist die hierfür erforderliche Handarbeit nicht nur kostenträchtig, sondern sie ergibt auch vergleichsweise schwierig zu kontrollierende Auftragsdicken.
- Dem Stand der Technik ist ferner ein Verfahren unter der Bezeichnung ”Roll-Coating-System” zu entnehmen, mit welchem ein Metallband einseitig mit Hilfe einer Vielzahl von Beschichtungsrollen mit Farbe oder einer chemischen Substanz beschichtet werden kann. Das bekannte Verfahren ist in dem Dokument
WO 96/22839 A1 - Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe der an sich bekannten Maschinengattung von Rollcoatern eine Metallbeschichtung auf ein metallisches Trägerband durchzuführen.
- Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein im Durchlauf durch diese Vorrichtung befindliches Trägerband dadurch gelöst, dass die Beschichtungsvorrichtung ein Rollcoater ist, wobei dem Rollcoater mindestens ein Schmelzbad für ein Auftragmetall mit einer darin eintauchenden Schöpfwalze und im Zusammenwirken mit dieser eine die Dicke des Auftrages der Beschichtung kontrollierende Bemessungswalze, sowie mit dem Trägerband zusammenwirkende Auftragswalze zugeordnet sind. Mit dieser Vorrichtung wird es möglich, dünne Metallbeschichtungen auf ein metallisches Trägerband äußerst gleichmäßig aufzutragen und eine hohe Oberflächengüte sicherzustellen. Ferner werden die Kosten der Beschichtung reduziert, da der Verbrauch an metallischem Beschichtungsmaterial reduziert wird. Die Vorrichtung ist sowohl für das einseitige Beschichten eines Trägerbandes als auch für dessen beidseitiges Beschichten geeignet.
- Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Trägerband ein Stahlband ist, und die Metallbeschichtung aus einem Weichlot für Schwermetalle wie z. B. Zink besteht.
- Weiterhin sieht die Vorrichtung nach der Erfindung vor, dass die Walzen bzw. ihre Arbeitsflächen aus korrosionsresistentem Metall wie Edelstahl, z. B. aus einer Chrom-Nickel-Legierung, bestehen und dass mit der Weichlotschmelze in Kontakt befindliche Teile oder Bereiche der Vorrichtung auf einer deren Temperatur entsprechenden Arbeitstemperatur, bspw. von ca. 450°C für Zink, gehalten sind.
- Und schließlich sieht eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung vor, dass die mit dem Beschichtungsprozess in Kontakt befindlichen Vor richtungsteile oder -bereiche unter einer sauerstoffarmen Schutzgasatmosphäre eingehaust sind. Vorteilhafterweise kann hierzu das Gehäuse des Glühofens mit dem Gehäuse des Rollcoaters verbunden werden, so dass die Schutzgasatmosphäre des Glühofens auch für den Rollcoater wirksam wird.
- Um die Schichtdicken-Toleranz des auf das Trägerband aufgetragenen Metalls zu egalisieren wird in Fortbildung der Vorrichtung vorgeschlagen, dass im Bereich hinter der Auftragswalze mindestens eine auf das beschichtete Trägerband gerichtete Abstreiferdüse angeordnet ist.
- Das Verfahren zum Auftrag einer Metallbeschichtung auf ein metallisches Trägerband wird erfindungsgemäß unter Verwendung eines Rollcoaters durchgeführt.
- Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, dass eine Schmelze des Auftragmetalles in einem Vorratsbehälter unter laufender Ergänzung und Umwälzung sowie bei gleichmäßiger Temperatur mittels kontrollierter Wärmezufuhr unter Schutzgasatmosphäre, vorrätig gehalten wird.
- Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Auftragmetall aus dem Schmelzenbad mittels einer in Rotation eintauchenden Schöpfwalze aufgenommen, mit kontrollierter Menge bzw. Schichtdicke anhaftender Schmelze auf eine Bemessungswalze, und von dieser auf eine Beschichtungswalze übertragen, und von dieser auf das Trägerband aufgebracht wird. Die Bevorratung der Metallschmelze und das für die Beschichtung des Trägerbandes erforderliche Schmelzbadvolumen wird auf diese Weise getrennt und stabilisiert.
- Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sehen vor, dass das Schmelzenbad aus wenigstens einem Vorratsbehälter durch Flüssigmetall-Pumpen laufend mit flüssigem Auftragmetall versorgt bzw. ergänzt wird. Dabei kann erfindungsgemäß von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass Zugabe und Aufschmelzen fester Metallblöcke in dem Vorratsbehälter vorgenommen wird.
- In Fortbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass bei einseitiger Trägerband-Beschichtung der Auftragswalze auf der unbeschichteten Seite des Bandes eine Gegendruckwalze zugeordnet wird, welche einen kontrollierbaren Auftragsdruck zwischen den Walzen erzeugt und dadurch die Schichtdicke der Auftragsschicht bestimmt wird. Und schließlich zeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung dadurch aus, dass das zu beschichtende Metallband unter Zugspannung durch den Rollcoater hindurch gefördert wird. Vorteilhaft wird die Schichtdickentoleranz der Auftragsbeschichtung dadurch egalisiert, dass hinter der Auftragswalze Abstreifdüsen auf das beschichtete Trägerband einwirken.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
-
1 einen Rollcoater für die einseitige Bandbeschichtung -
2 einen Rollcoater für die beidseitige Bandbeschichtung - Die Zeichnung gemäß
1 zeigt in Seitenansicht eine rein schematische Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen einer insbesondere einseitigen Metallbeschichtung6 auf ein im Durchlauf durch diese Vorrichtung befindliches metallisches Trägerband7 . Für die Trägerbandbeschichtung wird ein Rollcoater eingesetzt. - Der Rollcoater
1 befindet sich unter Schutzgasabschluss relativ zur sauerstoffhaltigen Umgebungsluft in einem ihn nach außen abschließenden Metallgehäuse14 . Dieses Gehäuse14 weist einen Einlaufschacht13 für das noch unbeschichtete Band12 auf. Mit der Ziffer16 ist der Schutzgaseintritt aus einem nicht näher dargestellten Glühofen bezeichnet. - Der Rollcoater
1 ist je hälftig links in eine Bandführungsseite und rechts in eine Bandbeschichtungsseite unterteilt. Das noch unbeschichtete Band12 wird nach Einlauf durch den Einlaufschacht13 zunächst nach unten und um die Führungswalzen10 ,11 herumgeführt und zum Beschichtungsauftrag zwischen der Auftragswalze5 und der Gegendruckwalze5' durch den hierdurch gebildeten Walzenspalt17 hindurchgefördert. Im Abstand zwischen der Beschichtungswalze5 und der Gegendruckwalze5' wird die Dicke der Beschichtung äußerst exakt eingestellt. - Das aus dem Walzenspalt
17 austretende und nunmehr in gewünschter Dicke beschichtete Trägerband7 mit einseitiger Metallbeschichtung6 und einer unbeschichteten Seite7' wird durch den Austrittsschlitz15 aus dem Metallgehäuse14 ausgefördert. - Der Rollcoater
1 enthält auf der rechten Beschichtungsseite ein Metallschmelzbad2 , welches einen Flüssigmetall-Kreislauf umfasst mit Vorratsbehälter8 für flüssiges Auftragmetall, und mit angeschlossener Flüssigmetallpumpe9 und Rücklauf18 . Durch diesen Kreislauf des Beschichtungs-Metalles wird dessen Temperatur und physikalische Beschaffenheit permanent konstant gehalten, so dass das Metallschmelzbad2 stets die gleiche Temperatur und physikalische Beschaffenheit beibehält. - Die im Schmelzbad
2 umlaufende Schöpfwalze3 überträgt anhaftende Schmelze über die Bemessungs- bzw. Zwischenwalze4 auf die Auftragswalze5 . Nach Maßgabe der Eintauchtiefe der Schöpfwalze3 in das Schmelzenbad2 sowie nach Vorgabe ihrer Umfangsgeschwindigkeit und der entsprechenden physikalischen Beschaffenheit der Schmelze wird beim Transport von Beschichtungsmaterial zum Trägerband über die Walzen3 ,4 ,5 eine Vordosierung erreicht. Die endgültige Dicke des Beschichtungsmetalles auf der Auftragsfläche6 des Trägerbandes7 wird im Spalt17 zwischen den Walzen5 ,5' durch entsprechende Einstellung der Walzendruckkraft erzielt. Überschüssiges Beschichtungsmaterial wird im Walzenspalt17 abgequetscht und von der Auftragswalze5 mitgenommen. -
2 zeigt einen für die beidseitige Trägerbandbeschichtung geeigneten Rollcoater Dieser ist zusätzlich mit dem Metallschmelzbad2' ausgerüstet sowie mit einer Schöpfwalze3' , Bemessungs- bzw. Zwischenwalze4' und Auftragswalze5' , deren Funktionsweise zu1 bereits beschrieben wurde. Um die Genauigkeit der Metallauftragung noch zu erhöhen, kann man erfindungsgemäß der Auftragswalze5 eine Abstreifdüse19 nachschalten. Mit Hilfe der Abstreifdüse19 können dann eventuell austretende Metallschichtdickentoleranzen egalisiert werden. Das überflüssige Metall sammelt sich dann wieder im Walzenspalt17 zwischen dem Trägerband7 und der Auftragswalze5 . Durch die Veränderung der Auftragsmenge kann man die dort vorhandene Metallmenge einstellen. Dies kann manuell oder automatisch erfolgen. - Die Erfindung ermöglicht erstmalig einen sowohl einseitigen als auch beidseitigen Metallbeschichtungsauftrag auf ein Trägerband
7 mit exakt einstellbarer Schichtdicke auf wirtschaftliche Weise. -
- 1
- Rollcoater
- 2
- Metallschmelzbad
- 3
- Schöpfwalze
- 4
- Bemessungswalze
- 5
- Auftragswalze
- 6
- Beschichtung, Auftragsfläche
- 7
- Trägerband
- 8
- Vorratsbehälter
- 9
- Metallpumpe
- 10
- Führungswalze
- 11
- Führungswalze
- 12
- Band, unbeschichtet
- 13
- Einlaufschacht
- 14
- Metallgehäuse
- 15
- Austrittsschlitz
- 16
- Schutzgaseintritt
- 17
- Walzspalt
- 18
- Metall-Rücklauf
- 19
- Abstreifdüsen
Claims (13)
- Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein im Durchlauf durch diese Vorrichtung befindliches Trägerband (
7 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung ein Rollcoater ist, wobei dem Rollcoater (1 ) zumindest ein Schmelzbad (2 ) für ein Auftragmetall mit einer darin eintauchenden Schöpfwalze (3 ), und im Zusammenwirken mit dieser eine die Dicke des Auftrages der Beschichtung (6 ) kontrollierende Bemessungswalze (4 ), sowie mit dem Trägerband (7 ) zusammenwirkende Auftragswalze (5 ) zugeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (
7 ) ein Stahlband ist, und die Metallbeschichtung aus einem Weichlot für Schwermetalle wie z. B. Zink besteht. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (
3 bis5 ) bzw. ihre Arbeitsflächen aus korrosionsresistentem Metall wie Edelstahl, z. B. aus einer Chrom-Nickel-Legierung, bestehen, und dass mit der Weichlotschmelze (2 ) in Kontakt befindliche Teile oder Bereiche auf einer deren Temperatur entsprechenden Arbeitstemperatur, bspw. von ca. 450°C für Zink, gehalten sind. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Beschichtungsprozess in Kontakt befindlichen Vorrichtungsbereiche unter einer sauerstoffarmen Schutzgasatmosphäre eingehaust sind.
- Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich hinter der Auftragswalze (
5 ) mindestens eine auf das beschichtete Trägerband (7 ) gerichtete Abstreifdüse angeordnet ist. - Verfahren zum Auftrag einer Metallbeschichtung (
6 ) auf ein metallisches Trägerband (7 ) unter Verwendung der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelze (2 ) des Auftragmetalls in einem Vorratsbehälter (8 ) unter laufender Ergänzung und Umwälzung sowie bei gleichmäßiger Temperatur mittels kontrollierter Wärmezufuhr unter Schutzgasatmosphäre, vorrätig gehalten wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragmetall aus dem Schmelzenbad (
2 ) mittels einer in Rotation eintauchenden Schöpfwalze (3 ) aufgenommen, mit kontrollierter Menge bzw. Schichtdicke anhaftender Schmelze auf eine Bemessungswalze (4 ), und von dieser auf eine Beschichtungswalze (5 ) übertragen, und von dieser auf das Trägerband (7 ) aufgebracht wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragswalze (
5 ) bei einseitiger Beschichtung auf der unbeschichteten Seite (7' ) des Bandes (7 ) eine Gegendruckwalze (5' ) zugeordnet wird, welche einen kontrollierbaren Auftragsdruck zwischen den Walzen (5 ,5' ) erzeugt und dadurch die Schichtdicke der Auftragsschicht (6 ) bestimmt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Auftragsbeschichtung (
6 ) nach Maßgabe der Quetschkraft zwischen der Bemessungswalze (4 ) und der Auftragswalze (5 ) eingestellt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdickentoleranz der Auftragsbeschichtung (
6 ) hinter der Auftragswalze (5 ) mittels Abstreifdüsen (19 ) egalisiert wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzenbad (
2 ) aus wenigstens einem Vorratsbehälter (8 ) durch Flüssigmetall-Pumpen (9 ) laufend mit flüssigem Auftragmetall versorgt bzw. ergänzt wird. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Zugabe und Aufschmelzen fester Metallblöcke in dem Vorratsbehälter (
8 ) vorgenommen werden. - Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Metallband (
7 ) unter Zugspannung durch den Rollcoater (1 ) hindurchgefördert wird.
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