DE102014003473A1

DE102014003473A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verzinkungsanlage

Info

Publication number: DE102014003473A1
Application number: DE102014003473.9A
Authority: DE
Inventors: Gerd Waning
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verzinkungsanlage (100) sowie eine entsprechende Verzinkungsanlage (100) mit einem Ofen (111, 112, 113) und einem nachgeschalteten Schmelzbadbehälter (120) zur Verzinkung eines Metallbandes (102), wobei in dem Schmelzbadbehälter (120) ein Schmelzbad (121) aus flüssigem Zink oder einer flüssigen Zinklegierung erzeugt wird, wobei das Metallband (102) durch den Ofen (111, 112, 113) und anschließend durch den Schmelzbadbehälter (120) geführt wird, wobei das Metallband (102) durch einen Rüssel (115) von dem Ofen (111, 112, 113) in den Schmelzbadbehälter (120) geführt wird, wobei dem Ofen (111, 112, 113) ein Schutzgas zugeführt wird, und wobei ein in dem Schmelzbadbehälter (120) entstehendes Abgas (122) aus dem Schmelzbadbehälter (120) mittels einer in Förderrichtung (102a) des Metallbandes (102) gerichteten Schutzgasströmung (135) abgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verzinkungsanlage sowie eine Verzinkungsanlage mit einem Ofen und einem nachgeschalteten Schmelzbadbehälter zur Verzinkung eines Metallbandes, wobei in dem Schmelzbadbehälter ein Schmelzbad aus flüssigem Zink oder einer Zinklegierung erzeugt wird, wobei das Metallband durch den Ofen und anschließend durch den Schmelzbadbehälter geführt wird, wobei das Metallband durch einen Rüssel von dem Ofen in den Schmelzbadbehälter geführt wird und wobei dem Ofen ein Schutzgas zugeführt wird.
Stand der Technik
In Verzinkungsanlagen wie in Bandverzinkungsanlagen wird eine Verzinkung von Metallbändern, insbesondere aus Stahl, durchgeführt. Dabei wird das Metallband in ein Schmelzbad aus schmelzflüssigem Zink oder einer schmelzflüssigen Zinklegierung eingetaucht. Auf dem Metallband bilden sich dabei eine widerstandsfähige Legierungsschicht und darüber eine sehr fest haftende Zinkschicht aus.
Derartige Verzinkungsanlagen wie Bandverzinkungsanlagen können beispielsweise als eine Vertikal- oder Horizontalglühanlagen ausgebildet sein. Eine derartige Verzinkungsanlage weist zumeist eine Bandvorbereitung und eine Verzinkungseinheit auf. In der Bandvorbereitung wird das zu bearbeitende Metallband als ein ”Endlosband” erzeugt. Zu einem Bund (Coil) aufgewickelte Metallbänder werden dabei abgewickelt und miteinander verschweißt, um das Endlosband zu erzeugen. Die Verzinkungsanlage kann somit kontinuierlich gefahren werden.
Dieses Metallband wird in die Verzinkungseinheit eingeschleust. Eine derartige Verzinkungseinheit weist zumeist eine Ofeneinheit und einen Schmelzbadbehälter auf. Die Ofeneinheit kann dabei mehrere einzelne Öfen bzw. unterschiedliche Wärmezonen aufweisen.
In einer Vorwärmzone wird das Metallband schnell auf Temperaturen zwischen 450°C und 650°C erwärmt. In einer Haltezone wird das Metallband weiter in einer reduzierenden Schutzgasatmosphäre auf etwa 800°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten. Zumeist wird dabei ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff als Schutzgas verwendet. In einer Kühlzone wird das Metallband unter Schutzgasatmosphäre auf eine Temperatur abgekühlt, die etwa der Temperatur des flüssigen Zinks in dem Schmelzbadbehälter entspricht (ca. 450°C). Die Kühlzone ist mittels eines Rüssels mit dem Schmelzbadbehälter verbunden. Das Metallband wird über diesen Rüssel von der Ofeneinheit in den Schmelzbadbehälter geführt. Der Rüssel taucht dabei zumindest teilweise in das Schmelzbad ein.
Üblicherweise wird an heutigen Verzinkungsanlagen zumindest ein Teil der Schutzgasmenge für die Schutzgasatmosphäre (zumeist ein Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch) in unmittelbarer Nähe des Schmelzbades eingespeist. Dieses eingespeiste Schutzgas strömt in Richtung der Ofeneinheit ab, wo es in bestimmter Entfernung zum Schmelzbad gezielt abgeleitet werden kann oder undefiniert durch verschiedenste Leckagen entweichen kann.
Eine wesentliche Eigenschaft von Schmelzbädern aus flüssigem Zink besteht darin, dass aus deren Oberfläche Zinkdämpfe entweichen. Abhängig von der Zusammensetzung der über dem Bad befindlichen Schutzgasatmosphäre bildet sich Zinkoxid (ZnO) in Form von Staub oder metallischer Zinkstaub. Beides kann sich innerhalb des Ofenraumes der Ofeneinheit niederschlagen, insbesondere an kalten Stellen. Diese Niederschläge können sich zu Schichten aus Pulver oder auch festen Ansammlungen kumulieren.
Im laufenden Betrieb der Verzinkungsanlage können diese Partikel auf das Metallband gelangen und durch Transportwalzen auf dem Metallband festgewalzt werden, was zu einer fehlerhafter Ausbildung der Verzinkungsschicht führen kann. Ebenso können Partikel auf die Oberfläche des Schmelzbads rieseln und dort von dem einlaufenden Metallband mitgerissen werden, was ebenso zu einer fehlerhafter Ausbildung der Verzinkungsschicht führen kann. Nehmen derartige Fehler überhand, muss gegebenenfalls die komplette Verzinkungsanlage gestoppt werden und der Rüssel muss gegebenenfalls erneuert oder gereinigt werden. Dies ist mit hohen Kosten verbunden.
Um das Entweichen von Zinkdämpfen zu verhindern, kann eine bestimmte Zusammensetzung für die Schutzgasatmosphäre gewählt werden. Eine derartige Schutzgasatmosphäre wirkt dabei reduzierend in Bezug auf das Metall des Metallbandes und oxidierend in Bezug auf Zink. Dabei kann sich eine minimale Zinkoxid-Schicht auf dem Schmelzbad ausbilden, welche das Entweichen von Zinkdämpfen einschränken soll. Dieses Entweichen kann dabei zumeist jedoch nur in sehr begrenztem Maße verhindert werden. Ein Stoppen und Reinigen der die Anlage sowie gegebenenfalls ein Austauschen oder Reinigen des Rüssels kann dennoch nicht verhindert werden.
Es ist daher wünschenswert, eine Verzinkungsanlage dahingehend zu verbessern, dass Fehler und Beschädigungen an der Verzinkungsanlage aufgrund von Zinkdämpfen bzw. aufgrund von Partikeln, die durch Zinkdämpfe entstehen, verhindert werden können.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben einer Verzinkungsanlage sowie eine Verzinkungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Verzinkungsanlage zur Verzinkung eines Metallbandes weist dabei einen Ofen und einen dem Ofen nachgeschalteten Schmelzbadbehälter auf, wobei in dem Schmelzbadbehälter ein Schmelzbad aus flüssigem Zink oder einer flüssigen Zinklegierung erzeugt wird. Das Metallband wird durch den Ofen und anschließend durch den Schmelzbadbehälter geführt. Das Metallband wird durch einen Rüssel von dem Ofen in den Schmelzbadbehälter und somit in das Schmelzbad geführt. Der Rüssel taucht dabei zumindest teilweise in das Schmelzbad ein.
Dem Ofen wird ein Schutzgas zugeführt. Ein in dem Schmelzbadbehälter entstehendes Abgas (insbesondere ein metallhaltiges oder metalloxidhaltiges Abgas) wird aus dem Schmelzbadbehälter mittels einer in Förderrichtung des Metallbandes gerichteten Schutzgasströmung abgeführt.
Die Verzinkungsanlage bzw. die Bandverzinkungsanlage ist insbesondere als eine Vertikal- oder Horizontalglühanlagen ausgebildet. Der Ofen und der Schmelzbadbehälter sind dabei insbesondere Teil einer Verzinkungseinheit der Verzinkungsanlage. Das Metallband ist dabei insbesondere ein ”Endlosband”, welches insbesondere in einer (der Verzinkungseinheit vorgeschalteten) Bandvorbereitung der Verzinkungsanlage erzeugt wird.
Das in dem Schmelzbadbehälter entstehende Abgas besteht dabei insbesondere aus Zinkdämpfen, die aus der Oberfläche des Schmelzbads entweichen. Diese Zinkdämpfe können zu Zinkoxid (ZnO) in Form von Staub oder metallischer Zinkstaub reagieren, welches im Folgenden ebenfalls unter dem Begriff ”Abgas” umfasst sein soll.
Die Verzinkungsanlage soll nicht auf einen Ofen beschränkt sein, sondern kann auch eine Ofeneinheit aus mehreren einzelnen Öfen bzw. aus mehreren unterschiedlichen Wärmezonen aufweisen. Der Begriff ”Ofen” kann daher im Folgenden sowohl einen einzigen Ofen, als auch als eine Ofeneinheit aus mehreren unterschiedlichen Öfen bezeichnen.
Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Zuführen des Schutzgases im Vergleich zu herkömmlichen Verzinkungsanlagen umzugestalten. Wie eingangs erwähnt, wird in herkömmlichen Verzinkungsanlagen ein Schutzgas in unmittelbarer Nähe des Schmelzbades zugeführt und strömt in Richtung des Ofens ab. Somit wird eine Schutzgasströmung von dem Schmelzbadbehälter durch den Rüssel in Richtung des Ofens erzeugt, also eine Schutzgasströmung, die der Förderrichtung des Metallbandes entgegengesetzt ist. Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß das Schutzgas derart dem Ofen zugeführt, dass eine Schutzgasströmung von dem Ofen durch den Rüssel in Richtung des Schmelzbadbehälters erzeugt wird, also eine Schutzgasströmung in Förderrichtung des Metallbandes. Die Verzinkungsanlage weist dabei insbesondere eine geeignete Schutzgaszufuhr auf, die dazu eingerichtet ist, die in Förderrichtung des Metallbandes gerichtete Schutzgasströmung zu erzeugen.
Mittels dieser Schutzgasströmung in Förderrichtung des Metallbandes wird das Abgas aus dem Schmelzbadbehälter abgeführt. Das in dem Schmelzbadbehälter (unweigerlich) entstehende Abgas wird somit über dem Entstehungsbereich, also über dem Schmelzbad, abgeführt. Das Abgas kann sich somit nicht in der Verzinkungsanlage ausbreiten und wird abgeführt, bevor es zu Verunreinigungen der Verzinkungsanlage oder des Metallbandes führen kann. Die Verzinkungsanlage weist dafür eine geeignete Abgasabführung auf.
Somit kann das Abgas den Schmelzbadbehälter nicht verlassen und nicht in den Ofen gelangen. Das Abgas kann sich somit auch nicht innerhalb des Ofens niederschlagen. Somit wird ebenfalls verhindert, dass niedergeschlagenes Abgas zu Schichten aus Pulver oder auch festen Ansammlungen kumuliert. Somit wird das Entstehen von Partikeln verhindert, die auf das Metallband fallen können und durch Transportwalzen auf dem Metallband festgewalzt werden können oder die auf die Oberfläche des Schmelzbads rieseln können und dort von dem einlaufenden Metallband mitgerissen werden können.
In herkömmlichen Verzinkungsanlagen müssen zumeist aufwendige Reinigungs- und Wartungsarbeiten durchgeführt werden, um die Verzinkungsanlage, insbesondere den Ofen, weiter insbesondere die Walzen der Verzinkungsanlage, von diesen Partikeln zu befreien. Gegebenenfalls müssen die Walzen sogar ausgetauscht werden. Diese mit hohem Wartungsaufwand verbundenen Reinigungs- und Wartungsarbeiten der Walzen bzw. des Ofens bzw. der gesamten Verzinkungsanlage können durch die Erfindung eingespart werden. Weiterhin können Materialkosten eingespart werden, da keine Walzen aufgrund des entstehenden Abgases ausgewechselt werden müssen. Darüber hinaus können Stillstandzeiten der Verzinkungsanlage vermieden werden. Somit sind längere Betriebszeiten der Verzinkungsanlage am Stück möglich und es können höhere Tonnagen pro Jahr erzeugt werden.
Weiterhin kann durch die Erfindung eine höhere Produktqualität erzielt werden. Die Toleranzgrenze für Fehler des mit Zink beschichteten Metallbandes, welches das Schmelzbad verlässt, kann niedriger angesetzt werden. Des Weiteren kann eine bessere Haftung des Zinks an der Oberfläche des Metallbandes erzeugt werden. Weiterhin können gegebenenfalls vorhandene Restoxide durch das Schutzgas reduziert werden, was diese bessere Haftung des Zinks an der Oberfläche des Metallbandes mit sich bringt.
Durch die Erfindung wird somit die Möglichkeit gegeben, die Verzinkungsanlage auch mit höher legierten Materialien reduzierend zu fahren. Bei einer Ofenatmosphäre, in welcher sich das Abgas des Schmelzbads, insbesondere Zinkoxid, ausbreitet, würde dies zu Problemen führen, welche durch die Erfindung behoben werden können.
Das Schutzgas bzw. eine Zusammensetzung des Schutzgases kann dabei unabhängig von der Zusammensetzung des Abgases gewählt werden. Das Schutzgas kann insbesondere derart gewählt werden, dass eine bestmögliche Produktqualität des zinkbeschichteten Metallbandes gewährleistet ist. Insbesondere wird ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff als Schutzgas verwendet.
Vorteilhafterweise wird die Schutzgasströmung von dem Ofen durch den Rüssel in Richtung des Schmelzbads geführt. Durch die Erfindung kann verhindert werden, dass der Rüssel aufgrund des Abgases bzw. aufgrund der Partikel, zu welchen das Abgas kumulieren kann, ausgetauscht werden muss. Mit Kosten von ca. EUR 70000 pro Rüssel können somit erhebliche Materialkosten eingespart werden sowie Stillstandzeiten und Wartungsaufwand vermieden werden.
Bevorzugt wird das Abgas (im Wesentlichen) in der Nähe der Oberfläche des Schmelzbads in dem Schmelzbadbehälter abgeführt. Das Abgas wird somit (insbesondere in unmittelbarer Nähe) über dem Entstehungsbereich, also über dem Schmelzbad, abgeführt. Die Abgasabführungen sind dabei insbesondere über der Schmelzbadoberfläche, weiter insbesondere in unmittelbarer Nähe über der Schmelzbadoberfläche, angeordnet.
Vorzugsweise wird das Abgas über Abgasöffnungen abgeführt, wobei die Abgasöffnungen an bzw. in dem Rüssel angeordnet sind. Diese Abgasöffnungen sind insbesondere als Gaseintrittsöffnungen von Abgasleitungen der Abgasabführung ausgebildet. Insbesondere sind diese Abgasöffnungen gleichmäßig über die Breite des gesamten Rüssels angeordnet. Um eine optimale Abführung des Abgases zu gewährleisten bietet es sich insbesondre an, einen Teil des Abgases oberhalb des Metallbandes, einen anderen Teil des Abgases unterhalb des Metallbandes abzuführen. Bevorzugt sind die Abgasöffnungen daher in dem Rüssel oberhalb und/oder unterhalb des Metallbandes angeordnet.
Bevorzugt wird das abgeführte Abgas mit Wasser, insbesondere mit einem Wassersprühnebel, in Verbindung gebracht. Das Abgas kann andernfalls in der Abgasabführung kondensieren und kann dann nur schwer abtransportiert werden. Daher bietet es sich an, spezielle Maßnahmen zu treffen, um das Abgas dennoch effektiv abtransportieren zu können. Eine mögliche derartige Maßnahme ist es, das Abgas durch das Wasser bzw. durch den Wassersprühnebel, insbesondere unmittelbar nach Eintritt in die Abgasabführung, zu kühlen. Das abgekühlte Abgas bildet mit dem Wasser ein Partikel-Wassergemisch, welches leicht abtransportiert werden kann.
Vorzugsweise wird das abgeführte Abgas wiederaufbereitet und ein Teil dieses wiederaufbereiteten Abgases wird dem Ofen als Schutzgas zugeführt. Der Abgasabführung ist dabei eine zweckmäßige Abgaswiederaufbereitung nachgeschaltet. Die Zufuhr von wiederaufbereitetem Abgas und neu zugeführtem Schutzgas wird dabei insbesondere derart aufeinander abgestimmt, dass der Druck in dem Ofen einem vorgegebenen Soll-Wert entspricht. Wird das abgeführte Abgas wie oben beschrieben mit Wasser bzw. einem Wassersprühnebel in Verbindung gebracht, umfasst eine derartige Abgaswiederaufbereitung insbesondere einen Wasserabscheider und/oder eine Trocknungsvorrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Gasströmungsquerschnitt in dem Rüssel verändert. Der Rüssel weist dabei insbesondere einen variablen Gasströmungsquerschnitt auf. Insbesondere weist der Rüssel eine zweckmäßige Vorrichtung zur Veränderung des Gasströmungsquerschnitts auf. Diese Vorrichtung ist bevorzugt als wenigstens eine Blende, insbesondere wenigstens eine Schlitzblende, ausgebildet, die in dem Rüssel angeordnet ist. Insbesondere sind wenigstens zwei Blenden hintereinander in dem Rüssel angeordnet. Insbesondere wird das Metallband kontinuierlich durch die Öffnungen dieser Blenden geführt.
Die Blenden können unabhängig voneinander angesteuert werden und zweckmäßig weit geöffnet bzw. geschlossen werden. Je nachdem, wie weit die einzelnen Blenden in der Rüssel geöffnet sind, ändert sich der Gasströmungsquerschnitt in dem Rüssel. Durch zweckmäßiges Ansteuern der wenigstens einen Blende kann somit der Gasströmungsquerschnitt eingestellt werden.
Insbesondere ist dabei eine Gaszuführung zum Zuführen des Schutzgases von dem Ofen in den Schmelzbadbehälter oberhalb dieser Blenden angeordnet. Unter ”oberhalb dieser Blenden” ist dabei zu verstehen, dass diese Gaszuführung in Förderrichtung des Metallbandes vor der ersten Blende angeordnet ist. Weiter insbesondere ist die Abgasabführung unterhalb dieser Blenden angeordnet. Unter ”unterhalb dieser Blenden” ist zu verstehen, dass die Abgasabführung in Förderrichtung des Metallbandes nach der letzten Blende angeordnet ist.
Vorteilhafterweise wird eine Gasströmungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung in dem Rüssel verändert. Diese Gasströmungsgeschwindigkeit wird bevorzugt mittels des Gasströmungsquerschnitts verändert. Je nachdem, wie die einzelnen Blenden angesteuert sind und welcher Gasströmungsquerschnitt in dem Rüssel eingestellt ist, ergibt sich eine unterschiedliche Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Rüssel. Insbesondere werden dabei die Blenden eingestellt, um einen bestimmten Gasströmungsquerschnitt einzustellen. Mittels dieses bestimmten Gasströmungsquerschnitts wird eine bestimmte Gasströmungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung eingestellt.
Mittels des veränderbaren Gasströmungsquerschnitts bzw. der veränderbaren Gasströmungsgeschwindigkeit kann die Menge an Schutzgas, die dem Ofen zugeführt werden muss, vergleichsweise gering gehalten werden. Durch die Verringerung des Gasströmungsquerschnitts bzw. durch die Erhöhung der Gasströmungsgeschwindigkeit kann auch mit einer vergleichsweise geringen Menge an Schutzgas ein optimales Abführen des Abgases mittels der Schutzgasströmung erzielt werden.
Bevorzugt wird die Schutzgasströmung mit einer Gasströmungsgeschwindigkeit zwischen 0,05 m/s und 0,1 m/s durch den Rüssel geführt. Mit einer derartigen Gasströmungsgeschwindigkeit kann einer Verunreinigung des Ofens mit Zink bzw. Zinkoxid erfolgreich und dauerhaft entgegen gewirkt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verzinkungsanlage zur Verzinkung eines Metallbandes. Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Verzinkungsanlage ergeben sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens in analoger Art und Weise.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verzinkungsanlage.
2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines Rüssels einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verzinkungsanlage.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verzinkungsanlage schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet.
In einer Bandvorbereitung 101 wird ein zu bearbeitendes Metallband 102, insbesondere aus Stahl, als ein ”Endlosband” erzeugt. Dieses Metallband 102 wird in eine Verzinkungseinheit 103 entlang einer Förderrichtung 102a eingeschleust, in welcher eine Verzinkung des Metallbandes 102 durchgeführt wird.
Die Verzinkungseinheit 103 weist eine Ofeneinheit 110 und einen Schmelzbadbehälter 120 auf. Die Ofeneinheit 110 umfasst dabei mehrere einzelne Öfen bzw. Wärmezonen. In einer Vorwärmzone 111 wird das Metallband 102 in einem zweckmäßigen Ofen 111 auf Temperaturen insbesondere zwischen 450°C und 650°C erwärmt. In einer Haltezone bzw. in einem entsprechenden Ofen 112 wird das Metallband 102 in einer reduzierenden Schutzgasatmosphäre auf ca. 800°C erwärmt. In einem weitern Ofen 113 bzw. in einer Kühlzone 113 wird das Metallband 102 auf insbesondere 450°C abgekühlt.
Der Ofen 113 dieser Kühlzone ist mittels eines Rüssels 115 mit dem Schmelzbadbehälter 120 verbunden. Das Metallband 102 wird über diesen Rüssel 115 von der Ofeneinheit 110 in den Schmelzbadbehälter 120 geführt.
In dem Schmelzbadbehälter 120 wird ein Schmelzbad 121 aus schmelzflüssigem Zink erzeugt. Der Schmelzbadbehälter 120 ist oben offen. Der Rüssel 115 dringt teilweise in das Schmelzbad 121 ein. Das Metallband 102, das durch den Rüssel 115 geführt wird, taucht in dieses Schmelzbad 121 ein, wodurch sich auf dem Metallband 102 eine widerstandsfähige Legierungsschicht und darüber eine sehr fest haftende Zinkschicht ausbildet. Das Metallband verlässt als ein verzinktes Metallband 102b den Schmelzbadbehälter 120.
Die Verzinkungsanlage 100 weist eine Schutzgaszufuhr 130 auf. Mittels der Schutzgaszufuhr 130 wird aus einem Schutzgasbehälter 131 über Schutzgasleitungen 132 den Öfen 112 und/oder 113 ein Schutzgas zugeführt. Insbesondere wird dabei ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff als Schutzgas verwendet. Der Schutzgasbehälter 131 kann dabei das fertige Gasgemisch enthalten, es können aber auch getrennte Schutzgasbehälter 131 sowohl für Stickstoff als auch für Wasserstoff vorgesehen sein.
Die Schutzgaszufuhr 130 erzeugt dabei eine Schutzgasströmung 135 (angedeutet durch Pfeile), die in Förderrichtung 102a des Metallbandes 102 gerichtet ist. Es sei angemerkt, dass ein Teil des Schutzgases auch entgegen der Förderrichtung 102a des Metallbandes 102 gerichtet sein kann (angedeutet durch Bezugszeichen 135b) und die Ofeneinheit 110 in Richtung der Bandvorbereitung 101 verlassen kann.
In den Öfen 111, 112 und/oder 113 der Ofeneinheit sind jeweils Drucksensoren 141, 142 und/oder 143 angeordnet, welche den Druck innerhalb des jeweiligen Ofens 111, 112, 113 erfassen. Die Drucksensoren 141, 142 und/oder 143 sind mit einer Steuereinheit 140 verbunden. Die Steuereinheit 140 ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Die Steuereinheit 140 steuert die Schutzgaszufuhr 130 in Abhängigkeit von den erfassten Drücken in den Öfen 111, 112 und/oder 113 derart an (angedeutet durch Bezugszeichen 144), dass den Öfen eine Menge an Schutzgas zugeführt wird, damit die Drücke in den Ofen 111, 112 und/oder 113 einem jeweils vorgegebenen Soll-Wert entsprechen. Somit wird die in Förderrichtung 102a des Metallbandes 102 gerichtete Schutzgasströmung 135 erzeugt. Die Schutzgasströmung 135 wird durch den Rüssel 115 in Richtung des Schmelzbads 121 und somit auf das Schmelzbad 121 geführt.
In dem Schmelzbehälter 120 entsteht ein Abgas 122. Insbesondere ist dieses Abgas 122 Zinkdampf, der aus der Oberfläche des Schmelzbads 121 entweicht. Durch die auf das Schmelzbad 121 geführte Schutzgasströmung 135 können diese Abgase 122 den Schmelzbadbehälter 120 nicht durch den Rüssel 115 verlassen und können nicht in Richtung des Ofens 113 entweichen.
Des Weiteren wird das Abgas 122 mittels dieser in Förderrichtung 102a des Metallbandes 102 gerichteten Schutzgasströmung 135 abgeführt (angedeutet durch die Pfeile 122a). Dafür weist die Verzinkungsanlage 100 eine Abgasabführung 150 auf. Dabei sind Abgasöffnungen 151 in dem Rüssel 115 angeordnet, insbesondere oberhalb und unterhalb des Metallbandes 102. Diese Abgasöffnungen 151 sind als Gaseintrittsöffnungen von Abgasleitungen 152 der Abgasabführung 150 ausgebildet.
An den Abgasöffnungen 151 wird insbesondere ein Wassersprühnebel erzeugt. Somit entsteht ein Partikel-Wassergemisch 153, welches durch die Abgasleitungen 152 abgeführt wird.
Der Abgasabführung 150 ist insbesondere eine schematisch dargestellte Abgaswiederaufbereitung 160 nachgeschaltet. Die Abgaswiederaufbereitung 160 umfasst einen Wasserabscheider und eine Trocknungsvorrichtung, um aus dem Partikel-Wassergemisch 153 das Schutzgas rückzugewinnen.
Insbesondere kann dieses rückgewonnene Schutzgas 162 bzw. dieses wiederaufbereitete Abgas 162 über Leitungen 161 wieder der Ofeneinheit 110 als Schutzgas zugeführt werden. Die Steuereinheit 140 steuert ebenfalls diese Zufuhr an wiederaufbereitetem Abgas 162 in Abhängigkeit des mittels der Drucksensoren 141, 142, 143 erfassten Drucks in den Öfen 111, 112, 113 (angedeutet durch Bezugszeichen 145).
In 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Rüssels 115 schematisch dargestellt. Der Rüssel 115 weist dabei eine Vorrichtung 170 zur Veränderung des Gasströmungsquerschnitts auf. Der Rüssel weist in diesem Ausführungsbeispiel drei Blenden 170a, 170b und 170c auf, die hintereinander in Förderrichtung 102a des Metallbandes 102 angeordnet sind. Die Blenden 170a, 170b und 170c sind dabei insbesondere als Schlitzblenden ausgebildet. Das Metallband 102 wird durch die Öffnungen der Blenden 170a, 170b und 170c geführt.
Ein Öffnungsgrad der Blenden 170a, 170b und 170c bestimmt dabei einen Gasströmungsquerschnitt der Schutzgasströmung 135 durch den Rüssel 115. Die Öffnungen der Blenden 170a, 170b bzw. 170c sind in 2 als 171a, 171b bzw. 171c bezeichnet. Die Blenden 170a, 170b und 170c sind dabei insbesondere stets gleich weit geöffnet, die Öffnungsgrade 171a, 171b bzw. 171c der Blenden 170a, 170b bzw. 170c sind somit stets im Wesentlichen identisch.
Die Steuereinheit 140 steuert die Blenden 170a, 170b, 170c an und stellt die jeweiligen Öffnungsgrade 171a, 171b, 171c ein (angedeutet durch die Bezugszeichen 172a, 172b, 172c). Somit wird der Gasströmungsquerschnitt der Schutzgasströmung 135 durch den Rüssel 115 eingestellt. Mittels dieses eingestellten Gasströmungsquerschnitts wird gleichzeitig eine Gasströmungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung 135 durch den Rüssel 115 eingestellt. Insbesondere wird diese Gasströmungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung 135 durch den Rüssel 115 dabei auf Werte zwischen 0,05 m/s und 0,1 m/s eingestellt.
Bezugszeichenliste

100: Verzinkungsanlage
101: Bandvorbereitung
102: Metallband
102a: Förderrichtung des Metallbandes
102b: verzinktes Metallband
103: Verzinkungseinheit
110: Ofeneinheit
111: Ofen bzw. Vorwärmzone
112: Ofen bzw. Haltezone
113: Ofen bzw. Kühlzone
115: Rüssel
120: Schmelzbadbehälter
121: Schmelzbad
122: Abgas
122a: abgeführtes Abgas
130: Schutzgaszufuhr
131: Schutzgasbehälter
132: Schutzgasleitungen
135: Schutzgasströmung
135b: Schutzgas entgegen der Förderrichtung des Metallbades
140: Steuereinheit
141: Drucksensoren
142: Drucksensoren
143: Drucksensoren
144: Ansteuerung der Schutzgaszufuhr
145: Ansteuerung der Schutzgaszufuhr
150: Abgasabführung
151: Abgasöffnungen
152: Abgasleitungen
153: Partikel-Wassergemisch
160: Abgasrückgewinnung
161: Leitungen
162: rückgewonnenes Schutzgas bzw. wiederaufbereitetes Abgas
170: Vorrichtung zur Veränderung des Gasströmungsquerschnitts
170a: Blende
170b: Blende
170c: Blende
171a: Öffnungsgrad
171b: Öffnungsgrad
171c: Öffnungsgrad
172a: Ansteuerung der Blende
172b: Ansteuerung der Blende
172c: Ansteuerung der Blende

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Verzinkungsanlage (100) mit einem Ofen (111, 112, 113) und einem nachgeschalteten Schmelzbadbehälter (120) zur Verzinkung eines Metallbandes (102) – wobei in dem Schmelzbadbehälter (120) ein Schmelzbad (121) aus flüssigem Zink oder einer flüssigen Zinklegierung erzeugt wird, – wobei das Metallband (102) durch den Ofen (111, 112, 113) und anschließend durch den Schmelzbadbehälter (120) geführt wird, – wobei das Metallband (102) durch einen Rüssel (115) von dem Ofen (111, 112, 113) in den Schmelzbadbehälter (120) geführt wird und – wobei dem Ofen (111, 112, 113) ein Schutzgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – ein in dem Schmelzbadbehälter (120) entstehendes Abgas (122) aus dem Schmelzbadbehälter (120) mittels einer in Förderrichtung (102a) des Metallbandes (102) gerichteten Schutzgasströmung (135) abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schutzgasströmung (135) von dem Ofen (111, 112, 113) durch den Rüssel (115) in Richtung des Schmelzbads (121) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abgas (122) im Wesentlichen in der Nähe der Oberfläche des Schmelzbads (121) in dem Schmelzbadbehälter (120) abgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abgas (122) über Abgasöffnungen (151) abgeführt wird, wobei die Abgasöffnungen (151) in dem Rüssel (115) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Abgasöffnungen (151) in dem Rüssel (115) oberhalb und/oder unterhalb des Metallbandes (102) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das abgeführte Abgas (122) mit Wasser, insbesondere mit einem Wassersprühnebel, in Verbindung gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das abgeführte Abgas (122) wiederaufbereitet wird und ein Teil dieses wiederaufbereiteten Abgases (162) als Schutzgas dem Ofen (111, 112, 113) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Gasströmungsquerschnitt (171a, 171b, 171c) in dem Rüssel verändert wird, insbesondere mittels wenigstens einer in dem Rüssel angeordneten Blende (170a, 170b, 170c).
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eine Gasströmungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung (135) in dem Rüssel (115) verändert wird, insbesondere mittels des veränderten Gasströmungsquerschnitts (171a, 171b, 171c) in einem Verfahren gemäß Anspruch 8.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Schutzgasströmung (135) mit einer Gasströmungsgeschwindigkeit zwischen 0,05 m/s und 0,1 m/s durch den Rüssel (115) geführt wird.
Verzinkungsanlage (100) zur Verzinkung eines Metallbandes (102), mit einem Ofen (111, 112, 113) und einem nachgeschalteten Schmelzbadbehälter (120), – wobei der Schmelzbadbehälter (120) dazu eingerichtet ist, ein Schmelzbad (121) aus flüssigem Zink oder einer flüssigen Zinklegierung zu erzeugen, – wobei die Verzinkungsanlage (100) dazu eingerichtet ist, das Metallband (102) durch den Ofen (111, 112, 113) und anschließend durch den Schmelzbadbehälter (120) zu führen, – wobei zwischen dem Ofen (111, 112, 113) und dem Schmelzbadbehälter (120) ein Rüssel (115) angeordnet ist und wobei die Verzinkungsanlage (100) dazu eingerichtet ist, das Metallband (102) von dem Ofen (111, 112, 113) durch den Rüssel in den Schmelzbadbehälter (120) zu führen, und – wobei der Ofen (111, 112, 113) eine Schutzgaszufuhr (130) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schutzgaszufuhr (130) dazu eingerichtet ist, eine in Förderrichtung (102a) des Metallbandes (101) gerichtete Schutzgasströmung (135) zu erzeugen und dass – der Schmelzbadbehälter (120) eine Abgasabführung (150) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein in dem Schmelzbadbehälter (120) entstehendes Abgas (122) aus dem Schmelzbadbehälter (120) mittels der in Förderrichtung (102a) des Metallbandes (102) gerichteten Schutzgasströmung (135) abzuführen.
Verzinkungsanlage nach Anspruch 11, wobei die Schutzgaszufuhr (130) dazu eingerichtet ist, die Schutzgasströmung (135) von dem Ofen (111, 112, 113) durch den Rüssel (115) in Richtung des Schmelzbads (121) zu führen.
Verzinkungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, wobei in dem Rüssel (115) Abgasöffnungen (151) der Abgasabführung (150) angeordnet sind.
Verzinkungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei innerhalb des Rüssels (115) wenigstens eine Blende (170a, 170b, 170c) angeordnet ist.