-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Bandes
mit einer Flüssigkeit
sowie ein Verfahren zur Beschichtung eines Bandes mit einer Flüssigkeit.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Verzinken von Band in einem Schmelztauchbad.
-
Auf
dem Gebiet der Produktion von Stahlblech ist es bekannt, dass Stahlbleche
in einem Tauchbad verzinkt werden. Ein wesentlicher Nachteil des
Tauchbadprozesses besteht darin, dass zunächst zuviel Zink an dem Bad
haftet. Aus der Praxis ist es deshalb bekannt, mit oberhalb des
Tauchbads angeordneten Düsen
das überschüssige Zink
abzustreifen. Dabei werden in der Praxis bis zu 90% des im Tauchbad
an dem Band anhaftenden und mit dem Band ausgetragenen Zinks abgestreift.
-
Bei
den aus der Praxis bekannten Düsenabstreifverfahren
wird rund 1 m oberhalb des Bandes in einem Abstand von ca. 10 mm
eine Schlitzdüse
auf jeder Bandseite vorgesehen. Aus diesen Schlitzdüsen wird
mit hohem Druck Luft oder Stickstoff gegen das Band gelenkt. Damit
können
minimale Auflagen von rund 50 g/m2 je Seite
oder rund 7 μm
Schichtdicke erzielt werden. Zwar sind kleinere Schichtdicken erwünscht. Diese
können
aber mit dem Düsenabstreifverfahren
derzeit nicht erreicht werden.
-
Nachteilig
an dem Düsenabstreifverfahren ist
ferner, dass es energieaufwendig ist, da die Luft, bzw. der Stickstoff
mit hohem Druck ausgetragen werden muss. Ferner ist das Verfahren
sehr geräuschintensiv.
Ebenso wird durch das Düsenabstreifen im
großen
Maße Zinkstaub
erzeugt. Außerdem
weist das Düsenabstreifverfahren
eine große
Empfindlichkeit der erzielten Zinkschicht von Düsenabstandsänderungen auf, wie sie zum
Beispiel durch transversale Bandschwingungen entstehen. Zu dem führt die
intensive Vermischung von Zink und Luft zu der Entstehung von Zinkschlacke.
Luft, die nach dem Auftreffen auf den abzustreifenden Bandabschnitt
oder ggf. sogar unmittelbar auf die Badoberfläche auftrifft, kühlt zudem
in nachteiliger Weise die Badoberfläche ab.
-
Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein
alternatives Verfahren zum Einstellen der bei einer Beschichtung
eines Bades mit einer Flüssigkeit
entstehenden Beschichtungsschichtdicke sowie eine hierfür geeignete
Vorrichtung vorzuschlagen.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände der
nebengeordneten Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Die
Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, anstelle – oder in
Ergänzung – zu einem
Düsenabstreifverfahren
eine Blende einzusetzen, die teilweise in das Tauchbad eingetaucht
ist.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Beschichtung eines Bandes mit einer Flüssigkeit ist derart ausgebildet,
dass das Band nach Art eines Tauchbads durch die Flüssigkeit
geführt
wird und das Band an der Badoberfläche in Bandlängsrichtung
nach oben aus dem Bad abgezogen wird, wobei Flüssigkeit beim Abziehen des
Bandes aus dem Tauchbad an dem Band haften bleibt und unter Bildung
der Beschichtung erstarrt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu
insbesondere ein Tauchbad auf, das die Flüssigkeit enthält, die
eine Badoberfläche bildet.
Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
ein Blendenelement auf, dass eine Oberseite und eine Unterseite
und eine den Blendenkörper
von der Oberseite zur Unterseite durchgreifenden Blendenspalt aufweist,
durch den ein Band geführt
werden kann. Der Blendenspalt wird zumindest durch zwei einander
zugewandte Begrenzungsflächen
begrenzt, deren Länge
die Spaltlänge,
deren Breite die Spalthöhe
und deren kleinste Beabstandung voneinander die Spaltbreite definieren.
Das Blendenelement ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart angeordnet,
dass die Richtung, in die sich die Spalthöhe erstreckt, in Abzugsrichtung
des Bandes weist und das ein Teil der Begrenzungsfläche in das Bad
eingetaucht ist, so dass die Badoberfläche im Spalt zwischen der Oberseite
und der Unterseite des Blendenelements liegt. Numerische Strömungssimulationen
haben ergeben, dass durch die Blende der Zinkaustrag verringert
wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Blendenelement zwei Blendenteilkörper auf, die jeweils eine
Oberfläche
aufweisen, die eine der Begrenzungsflächen bildet. Ein derart aus
zwei Blendenteilkörpern
zusammengesetztes Blendenelement ermöglicht es auf einfache Weise,
die Spaltbreite einzustellen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Spaltlänge
größer als
die Spaltbreite und/oder die Spalthöhe. Es hat sich gezeigt, dass
das der Erfindung zugrunde liegende Wirkprinzip besonders bei großen Spaltlängen gut
funktioniert.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Begrenzungsflächen
parallel zueinander angeordnet. Zwar ist es auch möglich, die
Begrenzungsflächen
konisch zulaufend oder in anderer Form auszurichten. Es ist jedoch
zu erwarten, dass ein symmetrischer Auftrag auf das Band besonders
gut erreicht wird, wenn die Begrenzungsflächen parallel zueinander angeordnet
sind. Ergänzend
oder alternativ ist zumindest eine Begrenzungsfläche senkrecht zur Badoberfläche angeordnet.
Die senkrechte Anordnung der Begrenzungsfläche zur Badoberfläche führt zur
einer kontrollierbareren Beschichtung des Bandes.
-
Die
Begrenzungsflächen
müssen
nicht planar ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist zumindest eine Begrenzungsfläche konkav
ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass durch eine konkave Begrenzungsfläche die
dem der Erfindung zugrunde liegenden Wirkmechanismus zugehörigen Wirbel
besonders gut erzeugt werden können.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist zumindest in einer Begrenzungsfläche zwischen der Unterseite
und der Badoberseite ein Absaugschlitz vorgesehen, in den Flüssigkeit
eingesaugt werden kann. Das Absaugen von Flüssigkeit im Bereich der Badoberfläche unterstützt die
Bildung eines Wirbels, der dem der Erfindung zugrunde liegenden
Wirkprinzip zugehört.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Kante zwischen einer Begrenzungsfläche und der Unterseite als
keilförmige
Abrisskante ausgebildet. Durch eine derartige Ausgestaltung können die
Badströmungen,
die für
den der Erfindung zugrunde liegenden Wirkmechanismus ursächlich sind,
besser eingestellt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Spitze der keilförmigen
Abrisskante in Richtung auf die Spaltmitte. Die keilförmige Abrisskante
kann in einem Winkel zwischen 0° und
90° zur
Badoberfläche
in die Flüssigkeit
hineinweisen. Hierdurch lässt sich
ein besonders gutes Abstreifen der Flüssigkeit erreichen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist eine Heizvorrichtung zum Erwärmen
zumindest eines Teils des Blendenelements vorgesehen. Durch eine
derartige Heizvorrichtung wird verhindert, dass die Flüssigkeit
in dem Spalt erstarrt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht zumindest die Oberfläche
des Blendenelements teilweise aus einem Material, an dem die Flüssigkeit
nicht oder nur schlecht anhaftet. Bei Zink als Beschichtungsflüssigkeit
kann beispielsweise eine Keramik eingesetzt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
zur Beschichtung eines Metallbandes mit Zink eingesetzt.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Beschichtung eines Bandes mit einer Flüssigkeit sieht vor, dass das
Band nach Art eines Tauchbads durch die Flüssigkeit geführt wird
und das Band an der Badoberfläche
in Bandlängsrichtung
nach oben aus dem Bad abgezogen wird, wobei Flüssigkeit beim Abziehen des
Bandes aus dem Tauchbad an dem Band haften bleibt und unter Bildung
der Beschichtung trocknet, wobei das Band durch ein Blendenelement
geführt
wird, das eine Oberseite und eine Unterseite und eine den Blendenkörper von
der Oberseite zur Unterseite durchgreifenden Blendenspalt aufweist,
wobei der Blendenspalt zumindest durch zwei einander zugewandte
Begrenzungsflächen
begrenzt wird, deren Länge
die Spaltlänge,
deren Breite die Spalthöhe
und deren kleinste Beabstandung voneinander die Spaltbreite definieren.
Das Blendenelement ist derart angeordnet, dass die Richtung, in
die sich die Spalthöhe
erstreckt, in Abzugsrichtung des Bandes weist und ein Teil der Begrenzungsfläche in das
Bad eingetaucht ist, so dass die Badoberfläche im Spalt zwischen der Oberseite
und der Unterseite des Blendenelements liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass die Schichtdicke der Beschichtung durch Einstellen
der Spaltbreite, der Eintauchtiefe des Blendenelements in die Flüssigkeit
(= Abstand der Badoberfläche
außerhalb
des Spalts von der Unterseite) und/oder durch Einstellen des Höhenstands
der Flüssigkeit
innerhalb des Spaltes erfolgt.
-
Ergänzend oder
alternativ sieht ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Beschichtung
eines Bandes mit einer Flüssigkeit
vor, dass das Band nach Art eines Tauchbads durch die Flüssigkeit
geführt wird
und das Band an der Badoberfläche
in Bandlängsrichtung
nach oben aus dem Bad abgezogen wird, wobei Flüssigkeit beim Abziehen des
Bandes aus dem Tauchbad an dem Band haften bleibt und unter Bildung
der Beschichtung trocknet, wobei das Band durch ein Blendenelement
geführt
wird, das eine Oberseite und eine Unterseite und eine den Blendenkörper von
der Oberseite zur Unterseite durchgreifenden Blendenspalt aufweist,
wobei der Blendenspalt zumindest durch zwei einander zugewandte
Begrenzungsflächen
begrenzt wird, deren Länge
die Spaltlänge,
deren Breite die Spalthöhe
und deren kleinste Beabstandung voneinander die Spaltbreite definieren.
Das Blendenelement ist derart angeordnet, dass die Richtung, in
die sich die Spalthöhe
erstreckt, in Abzugsrichtung des Bandes weist und ein Teil der Begrenzungsfläche in das
Bad eingetaucht ist, so dass die Badoberfläche im Spalt zwischen der Oberseite
und der Unterseite des Blendenelements liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht
vor, daß in
einer Begrenzungsfläche
zwischen der Unterseite und der Badoberfläche ein Absaugungsschlitz vorgesehen
ist, in den Flüssigkeit
eingesaugt wird, und daß der
Höhenstandes
der Flüssigkeit
innerhalb des Spaltes durch Einstellen des abgesaugten Flüssigkeitsstroms
eingestellt wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist mindestens ein weiteres Stellglied zum Einstellen der Schichtdicke
vorgesehen, beispielsweise eine elektromagnetische Schichtdickenregelung
oder eine Düsenabstreifung.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigen:
-
1 eine
schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
-
2 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
gem. 1 und
-
3 einen
Blendenteilkörper
in einer schematischen Seitenansicht.
-
Bei
der in 1 dargestellten Vorrichtung zur Beschichtung eines
Bandes mit einer Flüssigkeit ist
ein Tauchbad dargestellt, bei dem die Flüssigkeit eine Badoberfläche (Badspiegel)
ausbildet und bei der das Band 1 durch die Flüssigkeit
geführt
wird und an der Badoberfläche
in Bandlängsrichtung
nach oben mit der Geschwindigkeit VBand aus
dem Bad abgezogen wird, wobei Flüssigkeit
beim Abziehen des Bandes aus dem Tauchbad an dem Band haften bleibt
und unter Bildung der Beschichtung erstarrt.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
sieht ein Blendenelement 2 vor, das aus zwei einander gegenüberliegenden
Blendenteilkörpern 3, 4 gebildet
wird. Das Blendenelement 2 weist eine Unterseite 5 und eine
Oberseite 6 auf. Ferner weist das Blendenelement einen
es von der Unterseite 5 bis zur Oberseite 6 durchgreifenden
Blendenspalt 7 auf, durch den das Band 1 geführt wird.
Der Blendenspalt 7 wird durch zwei einander zugewandte
Begrenzungsflächen 8, 9 begrenzt,
deren Länge
b die Spaltlänge,
deren Breite c die Spalthöhe
und deren kleinste Beabstandung voneinander die Spaltbreite (2a)
definieren. Das Blendenelement 2 ist derart angeordnet,
dass die Richtung, in die sich die Spalthöhe c erstreckt in Abzugsrichtung
des Bandes 1 weist, wobei ein Teil der Begrenzungsfläche in das
Bad eingetaucht ist, so dass die Badoberfläche im Blendenspalt 7 zwischen der
Oberseite 6 und der Unterseite 5 des Blendenelements 2 liegt.
-
Es
wird davon ausgegangen, dass sich in dem Bad eine erste Badströmung ausbildet,
die in der 1 als "Wirbel 1" dargestellt wird, und dass sich im
Blendenspalt 7 eine Badströmung ausbildet, die in der 1 mit "Wirbel 2" gekennzeichnet ist. Die
Ausbildung dieses Wirbels 2 trägt
zum "Abstreifen" der Flüssigkeit
bei, noch bevor das Band das Bad verlassen hat.
-
Es
wird davon ausgegangen, dass sich verschiedene Grenzschichtströmungen ausbilden.
So besteht im Bad selbst eine Grenzschichtströmung im Bad ("GSS-Bad"). Diese Grenzschichtströmung wird vermutlich
durch die Blende nicht beeinflusst. Ferner steht eine Grenzschichtströmung in
der Luft ("GSS-Luft"). Dies ist die flüssige Grenzschicht
dicht oberhalb der Blende. In dieser GSS-Luft liegt ein Strömungsprofil
vor, bei dem die Geschwindigkeit von dem Abstand zum Band abhängt (V(X)).
-
Ferner
besteht eine Grenzschicht "Strömung" bei dem die Flüssigkeit
erstarrt ist. Die Geschwindigkeit ist konstant im Abstand vom Band
und entspricht der Bandgeschwindigkeit. Die Dicke dieser Grenzschicht "Strömung" ist die endgültige Schichtdicke.
-
In 2 ist
zu erkennen, dass die Breite B des Bandes geringer ist als die Länge b der
Spaltlänge.
Ferner ist in 2 die Tiefe d eines Blendenteilkörpers 3, 4 zu
erkennen.
-
In 1 ist
zu erkennen, dass die Eintauchtiefe e des Blendenelements der Abstand
der Badoberfläche
außerhalb
des Spalts von der Unterseite 5 des Blendenteilelements
ist.
-
Der
in 3 dargestellte Blendenteilkörper 10 weist eine
konkave Form seiner Begrenzungsfläche 11 zwischen den
Punkten A und B. Ferner weist der Blendenteilkörper 10 einen Absaugschlitz 12 auf, durch
den Flüssigkeit
aus dem Bereich des "Wirbels 2" abgesaugt werden
kann. Hierdurch kann die Ausbildung des "Wirbels 2" unterstützt und verstärkt werden.
Ebenso weist der Blendenteilkörper 10 eine Kante 13 zwischen
der Begrenzungsfläche 11 und der
Unterseite auf, die als keilförmige
Abrisskante ausgebildet ist. Der Blendenteilkörper 10 weist ferner eine
Heizung 14 auf, mit der der Blendenteilkörper 10 erwärmt werden
kann.
-
Für eine Zinkbeschichtung
eines Metallbandes könnte
sich eine Spaltbreite (2a) von 20 mm und eine Eintauchtiefe
(e) von 30 mm eignen.