DE102007050131A1

DE102007050131A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes

Info

Publication number: DE102007050131A1
Application number: DE102007050131A
Authority: DE
Inventors: Peter De Kock
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes (1), das zur Beschichtung seiner Oberfläche mit einem Beschichtungsmetall durch einen mit Metallschmelze (2) gefüllten Beschichtungsbehälter (3) geführt wird, wobei der Bechichtungsbehälter (3) von einem Vorratsbehälter (4) aus mit Metallschmelze (2) versorgt wird. Um die Reinhaltung des Beschichtungsmetalls im Beschichtungsbehälter einfacher zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass während des Beschichtungsprozesses dem Beschichtungsbehälter (3) zumindest zeitweise kontinuierlich Metallschmelze (2) aus dem Vorratsbehälter (4) zugeführt wird, wobei der Volumenstrom der Menge der zugeführten Metallschmelze (2) größer ist als der Verbrauch an Metallschmelze (2) durch Austrag durch das beschichtete Metallband (1) und wobei an mindestens einer Abflussstelle (5, 6) des Beschichtungsbehälters (3) Metallschmelze (2) vom Beschichtungsbehälter (3) in den Vorratsbehälter (4) wieder abfließt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes, das zur Beschichtung seiner Oberfläche mit einem Beschichtungsmetall durch einen mit Metallschmelze gefüllten Beschichtungsbehälter geführt wird, wobei der Beschichtungsbehälter von einem Vorratsbehälter aus mit Metallschmelze versorgt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten.
Solche Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Bandes sind aus der EP 1 070 765 A1 , aus der US 5 558 715 und aus der EP 1 038 043 B1 bekannt. Ein Beschichtungsbehälter wird mit flüssigem Beschichtungsmetall, zumeist Zink, gefüllt und das zu beschichtende Band dann durch die Metallschmelze hindurchgeführt. Gemäß einer weit verbreiteten Lösung kommt dabei eine in der Schmelze laufende Umlenkrolle zum Einsatz. Bekannt ist auch das Abdichten eines unten offenen Beschichtungsgefäßes mittels eines elektromagnetischen Induktors.
Bei den vorbekannten Lösungen, beispielsweise in der genannten EP 1 070 765 A1 , ist dabei vorgesehen, dass der Beschichtungsbehälter, durch den das Band läuft, von einem Vorratsbehälter aus mit Metallschmelze versorgt wird. Im vorliegenden Falle ist der Beschichtungsbehälter quasi in den Vorratsbehälter integriert.
Das Nachführen von Schmelze vom Vorratsbehälter in den Beschichtungsbehälter ist erforderlich, da das durch den Beschichtungsbehälter durchlaufende Band im Laufe der Zeit Beschichtungsmetall austrägt.
Bei den genannten kontinuierlich betriebenen Beschichtungsanlagen für metallische Überzüge befinden sich Teile der benötigten Einrichtungen, wie der Ofenrüssel und die Rollen, im Metallbad bzw. sie ragen in das Metallbad hinein.
Bei den vorbekannten Lösungen wird die in den Beschichtungsbehälter nachzuführende Schmelze im Vorratsbehälter aufbereitet. Hier werden gemäß dem Bedarf Metallbarren der Schmelze zugeführt und aufgeschmolzen. Seltener wird flüssiges Metall in den Vorratsbehälter eingegeben. Vom Vorratsbehälter gelangt dann die Schmelze in den Beschichtungsbehälter, um die durch den Beschichtungsvorgang aus diesem entnommene Menge Metall zu ersetzen.
In allen Fällen bilden sich bei der Schmelztauchbeschichtung, insbesondere bei der Verzinkung, unerwünschte Nebenprodukte, wie z. B. Zinkoxide und Zink-Eisen-Verbindungen. Diese setzen sich an der Oberfläche des Zinkbades bzw. auf dem Grund des Beschichtungsbehälters ab. Diese Stoffe müssen regelmäßig von der Oberfläche entfernt werden, da sie die Badoberfläche stören und so die Qualität der Schmelztauchbeschichtung negativ beeinflussen. Auch die Ablagerungen auf dem Grund des Beschichtungsbehälters müssen regelmäßig entfernt werden, da diese ebenfalls die Produktion stören.
Zu diesem Zweck muss in der Regel der Beschichtungsbehälter außer Betrieb gesetzt werden. Dafür muss entweder ein Wechselbehälter zur Verfügung stehen oder die Produktion muss unterbrochen werden. Dies alles ist aufwändig und führt zu Produktionsunterbrechungen und Produktionsbeeinträchtigungen mit den entsprechenden Kostenfolgen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten und eine zugehörige Vorrichtung hierfür zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, diesbezüglich Verbesserungen zu erzielen. Es wird insbesondere angestrebt, die Reinhaltung des Beschichtungsmetalls im Beschichtungsbehälter einfacher zu ermöglichen
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass während des Beschichtungsprozesses dem Beschichtungsbehälter zumindest zeitweise kontinuierlich Metallschmelze aus dem Vorratsbehälter zugeführt wird, wobei der Volumenstrom der Menge der zugeführten Metallschmelze größer ist als der Verbrauch an Metallschmelze durch Austrag durch das beschichtete Metallband und wobei an mindestens einer Abflussstelle des Beschichtungsbehälters Metallschmelze vom Beschichtungsbehälter in den Vorratsbehälter wieder abfließt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass vom Vorratsbehälter ein Volumenstrom Metallschmelze in den Beschichtungsbehälter gefördert wird, der zwischen 120% und 1.000% des Volumenstroms Metall liegt, der durch das beschichtete Metallband aus dem Beschichtungsbehälter ausgetragen wird. Das zeigt, dass sehr viel mehr Schmelze vom Vorratsbehälter in den Beschichtungsbehälter gefördert werden kann, als es dem eigentlichen Verbrauch an Schmelze entspricht. Die überschüssige Schmelze wird zurück in den Vorratsbehälter geführt, d. h. die Differenz wird im Kreis gepumpt, wobei sie gleichzeitig Verunreinigungen bzw. potentielle Ablagerungen aus dem Beschichtungsbehälter abführt und diesen so sauber hält.
Die vorgeschlagene Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten zeichnet sich dadurch aus, dass der Beschichtungsbehälter mindestens eine Abflussstelle aufweist, über die Metallschmelze vom Beschichtungsbehälter in den Vorratsbehälter abfließen kann, wobei mindestens eine Abflussstelle im Bereich der Badoberflä che der Metallschmelze im Beschichtungsbehälter oder im Bodenbereich des Beschichtungsbehälters angeordnet ist.
Der Beschichtungsbehälter ist mit Vorteil oberhalb des Vorratsbehälters angeordnet. Dabei hat der Vorratsbehälter vorzugsweise mindestens das dreifache Aufnahmevolumen für Metallschmelze wie der Beschichtungsbehälter.
Der Beschichtungsbehälter und/oder der Vorratsbehälter und/oder Mittel zum Fördern von Metallschmelze vom Vorratsbehälter zum Beschichtungsbehälter können mit Heizelementen versehen sein.
Im Beschichtungsbehälter kann eine Umlenkrolle für das Metallband angeordnet sein, was einer typischen Verfahrensweise entspricht.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung einer Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung werden die Bereiche der Beschichtung und die der Badpflege räumlich durch die Verwendung eines Vorlagebehälters der genannten Spezifikation getrennt.
Die Beschichtung selber findet in einem kleineren Behälter als dem Vorratsbehälter statt. Der Vorratsbehälter dient zur Materialzufuhr und zur bequemen Entfernung der unerwünschten Verbindungen.
Als positiver Nebeneffekt ergibt sich bei der vorgeschlagenen Lösung ein System mit einem sehr stabilen Zinkbadspiegel im Beschichtungsbehälter.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 schematisch eine Schmelztauchbeschichtungsanlage für die Verzinkung in der Seitenansicht; und
2 eine zu 1 entsprechende Darstellung, wobei die Anlage mehr schematisch dargestellt ist.
In den Figuren ist eine Schmelztauchbeschichtungsanlage zu sehen, mit der ein Metallband 1 mit einer Verzinkung versehen wird. Hierfür ist ein Beschichtungsbehälter 3 vorgesehen, der mit einer Metallschmelze 2 in Form flüssigen Zinks gefüllt ist. Das Metallband 1 wird durch einen Ofenrüssel 14 – von einem Ofen kommend – in den Beschichtungsbehälter 3 geleitet. In der Metallschmelze 2 ist eine Umlenkrolle 11 angeordnet, mit der das Metallband in die vertikale Richtung umgelenkt und dann senkrecht nach oben wieder aus dem Beschichtungsbehälter 3 herausgeführt wird.
Im Beschichtungsbehälter 3 wird ein konstanter Badspiegel aufrecht erhalten, d. h. die Badoberfläche 7 bleibt konstant. Hierfür wird dem Beschichtungsbehälter 3 von einem Vorratsbehälter 4 aus Metallschmelze 2 zugeführt.
Im Vorratsbehälter 4 wird Metallschmelze in bekannter Weise aufbereitet. Dies geschieht üblicherweise so, dass Metallbarren 12 (s. 1) in den Vorratsbehälter 4 eingebracht werden. Die Barren 12 schmelzen dann auf und stellen Beschichtungsmaterial zur Verfügung, das in den Beschichtungsbehälter 3 geleitet wird. Hierfür ist eine Leitung 8 und eine in der Leitung angeordnete Pumpe 9 vorhanden.
Wesentlich ist, dass während des Beschichtungsprozesses dem Beschichtungsbehälter 3 mittels der Pumpe 9 stetig Metallschmelze 2 aus dem Vorratsbehälter 4 zugeführt wird. Dabei ist der Volumenstrom (Volumen pro Zeit) der zugeführten Metallschmelze 2 größer als der Verbrauch an Metallschmelze 2, der sich durch den Austrag durch das beschichtete Metallband ergibt. Mithin wird mehr Schmelze dem Beschichtungsbehälter 3 zugeführt, als dort eigentlich benötigt wird. Die Fol ge ist, dass Schmelze 2 wieder aus dem Beschichtungsbehälter 3 abfließen muss, um den Badspiegel konstant zu halten.
Hierfür sind im Ausführungsbeispiel insgesamt drei Abflussstellen 5 und 6 vorgesehen, über die Schmelze 2 vom Beschichtungsbehälter 3 wieder in den Vorratsbehälter 4 abfließen kann.
Zwei der Abflussstellen 5 sind im Bereich der Badoberfläche 7 im Seitenbereich des Beschichtungsbehälters 3 angeordnet und wirken hier als Überlauf. Eine weitere Abflussstelle 6 ist im Bodenbereich des Beschichtungsbehälters 3 angeordnet. Die Lage der Abflussstellen 5, 6 ist so gewählt, dass Ablagerungen, die sich typischer Weise auf der Badoberfläche und im Bodenbereich des Beschichtungsbehälters 3 bilden, durch den Abfluss von Schmelze zurück in den Vorratsbehälter 4 ausgespült werden. In 1 ist angedeutet, dass sich die Ablagerungen 13 im Vorratsbehälter 4 sowohl im Bodenbereich als auch auf der Badoberfläche wiederfinden, von wo aus sie leicht und ohne Prozessbeeinflussung entfernt werden können. Sowohl von den Abflussstellen 5 als auch von der Abflussstelle 6 leiten Abflussleitungen 10 die Schmelze samt Ablagerungen in den Vorratsbehälter 4.
Die Metallpumpe 9 fördert also kontinuierlich Zink in den Beschichtungsbehälter 3, und zwar mit einer so bemessenen Fördermenge, dass mehr Metallflüssigkeit in den Beschichtungsbehälter 3 fließt, als durch die Abflussstelle 6 im Bodenbereich abfließen kann.
Die an der Bodenöffnung austretende Zinkmenge spült eventuell vorhandene Ablagerungen 13 aus bzw. verhindert deren Ansetzen im Beschichtungsbehälter 3. Der überschüssige Volumenstrom an Metallschmelze 2 tritt an den Abflussstellen 5 in Form von Überläufen vom Beschichtungsbehälter 3 aus und wird in den Vorratsbehälter 4 zurückgeleitet. Dabei werden die Ablagerungen an der Zinkbad oberfläche im Beschichtungsbehälter 3 abgetragen bzw. eine Ablagerung dort verhindert.
Gemäß Ausführungsbeispiel befindet sich der Beschichtungsbehälter 3 oberhalb des Vorratsbehälters 4, um den freien Rückfluss zum Transport der austretenden bzw. überlaufenden Schmelze zu nutzen.
Es sind aber auch beliebige andere Anordnungen der Behälter unter Verwendung von zusätzlichen Metallpumpen für den Abfluss der Bodenöffnung und für die Überläufe denkbar.
Der Vorratsbehälter ist zweckmäßigerweise so zu bemessen, dass er den Inhalt des Beschichtungsbehälters zusätzlich aufnehmen kann. Dann kann der Beschichtungsbehälter schnell geleert werden, was z. B. für Wartungsarbeiten an den Umlenkrollen im Beschichtungsbehälter vorteilhaft ist.
Je nach dem Temperaturhaushalt der Vorrichtung kann es notwendig sein, die Behälter und die Rohrleitungssysteme zu beheizen.
Darüber hinaus kann man durch die Erhöhung der Anzahl der Vorratsbehälter die zur Verfügung stehende Anzahl an verschiedenen Zinkschmelzen erhöhen. Mit Hilfe von Umschaltventilen und/oder zusätzlichen Metallpumpen kann man dann schnell zwischen den verschiedenen Schmelzen umschalten.
Hierdurch ergibt sich eine sehr hohe Flexibilität für die Verzinkungsanlage.

1: Metallband
2: Metallschmelze
3: Beschichtungsbehälter
4: Vorratsbehälter
5: Abflussstelle
6: Abflussstelle
7: Badoberfläche
8, 9: Mittel zum Fördern von Metallschmelze
8: Leitung
9: Pumpe
10: Abflussleitung
11: Umlenkrolle
12: Metallbarren
13: Ablagerung
14: Ofenrüssel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1070765 A1 [0002, 0003]
- US 5558715 [0002]
- EP 1038043 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes (1), das zur Beschichtung seiner Oberfläche mit einem Beschichtungsmetall durch einen mit Metallschmelze (2) gefüllten Beschichtungsbehälter (3) geführt wird, wobei der Beschichtungsbehälter (3) von einem Vorratsbehälter (4) aus mit Metallschmelze (2) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Beschichtungsprozesses dem Beschichtungsbehälter (3) zumindest zeitweise kontinuierlich Metallschmelze (2) aus dem Vorratsbehälter (4) zugeführt wird, wobei der Volumenstrom der Menge der zugeführten Metallschmelze (2) größer ist als der Verbrauch an Metallschmelze (2) durch Austrag durch das beschichtete Metallband (1) und wobei an mindestens einer Abflussstelle (5, 6) des Beschichtungsbehälters (3) Metallschmelze (2) vom Beschichtungsbehälter (3) in den Vorratsbehälter (4) wieder abfließt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Vorratsbehälter (4) ein Volumenstrom Metallschmelze (2) in den Beschichtungsbehälter (3) gefördert wird, der zwischen 120% und 1.000% des Volumenstroms Metall liegt, der durch das beschichtete Metallband (1) aus dem Beschichtungsbehälter (3) ausgetragen wird.
Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes (1), die einen mit Metallschmelze füllbaren Beschichtungsgehälter (3) aufweist, durch den das Metallband (1) zur Beschichtung seiner Oberfläche führbar ist, wobei die Vorrichtung weiterhin einen mit Metallschmelze (2) füllbaren Vorratsbehälter (4) und Mittel (8, 9) aufweist, mit denen Metallschmelze (2) vom Vorratsbehälter (4) in den Beschichtungsbehälter (3) gefördert werden kann, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsbehälter (3) mindestens eine Abflussstelle (5, 6) aufweist, über die Metallschmelze (2) vom Beschichtungsbehälter (3) in den Vorratsbehälter (4) abfließen kann, wobei mindestens eine Abflussstelle (5) im Bereich der Badoberfläche (7) der Metallschmelze (2) im Beschichtungsbehälter (3) oder im Bodenbereich des Beschichtungsbehälters (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Abflussstellen (5) im Seitenbereich des Beschichtungsbehälters (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsbehälter (3) oberhalb des Vorratsbehälters (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (4) mindestens das dreifache Aufnahmevolumen für Metallschmelze (2) wie der Beschichtungsbehälter (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsbehälter (3) und/oder der Vorratsbehälter (4) und/oder Mittel (8, 9) zum Fördern von Metallschmelze (2) vom Vorratsbehälter (4) zum Beschichtungsbehälter (3) mit Heizelementen versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Beschichtungsbehälter (3) eine Umlenkrolle (11) für das Metallband (1) angeordnet ist.