DE102016222230A1

DE102016222230A1 - Verfahren und Beschichtungseinrichtung zum Beschichten eines Metallbandes

Info

Publication number: DE102016222230A1
Application number: DE102016222230.9A
Authority: DE
Inventors: Holger Behrens; Lutz Kümmel; Thomas Daube; Gernot Richter; Babak Taleb-Araghi; Pascal Fontaine; Michael Zielenbach
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: Fontaine Engineering und Maschinen GmbH
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2018-03-01
Also published as: JP6733047B2; CA3034334A1; ZA201900688B; PL3504352T3; JP2019525008A; AU2017317465B2; ES2812818T3; KR20190039164A; HUE052043T2; BR112019003801B1; US20190194791A1; MX2019002188A; US20220049339A1; EP3504352B1; AU2017317465A1; MY191187A; CN109790613B; BR112019003801A2; RU2713523C1; KR102240149B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Metallbandes mit Hilfe einer Beschichtungseinrichtung. Innerhalb der Beschichtungseinrichtung durchläuft das Band zunächst einen Beschichtungsbehälter mit einem flüssigen Beschichtungsmittel und nachfolgend einer Abstreifdüseneinrichtung zum Abstreifen von überflüssigem Beschichtungsmittel von der Oberfläche des Bandes. Nach der Abstreifdüseneinrichtung durchläuft das Band typischerweise eine Bandstabilisierungseinrichtung mit einer Mehrzahl von Magneten auf beiden Breitseiten des Bandes. Es wird eine Form-Regeldifferenz als Unterschied zwischen einer ermittelten Ist-Form des Bandes und einer vorgegebenen Soll-Form des Bandes ermittelt und diese Form-Regeldifferenz wird zur Ansteuerung der Magnete der Bandstabilisierungseinrichtung verwendet, um die Ist-Form des Bandes in die Soll-Form zu überführen. Als alternative Möglichkeit zum Erzeugen eines Momentes, insbesondere eines Biegemomentes in dem Band werden die Magnete der Bandstabilisierungseinrichtung 130 in Abhängigkeit der Form-Regeldifferenz in Breitenrichtung R des Bandes 200 relativ zu den Magneten auf der jeweils gegenüberliegenden Breitseite des Bandes in eine Verfahrposition verlagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Metallbandes mit Hilfe einer Beschichtungseinrichtung. Innerhalb der Beschichtungseinrichtung durchläuft das Band zunächst einen Beschichtungsbehälter mit einem flüssigen Beschichtungsmittel, z. B. Zink, und nachfolgend eine Abstreifdüseneinrichtung zum Abstreifen von überflüssigem Zink von der Oberfläche des Metallbandes. Nach der Abstreifdüseneinrichtung durchläuft das Band typischerweise eine Bandstabilisierungseinrichtung mit einer Mehrzahl von Magneten auf beiden Breitseiten des Bandes.
In Feuerverzinkungslinien aus dem Stand der Technik variieren heute die Zinkschichtdicken sowohl über die Länge als auch über die Breite des Bandes. Die Schichtdicke kann sich dabei um bis zu 10 g pro m² ändern. Da minimale Schichtdicken garantiert werden müssen, muss die mittlere Schichtdicke so einstellbar sein, dass alle Bereiche des Bandes über dem Grenzwert liegen. Um den Zinkverbrauch zu reduzieren, besteht der Wünsch, die Schwankungsbreite möglichst gering zu halten.
Dieses Ziel verfolgt auch die europäische Patentschrift EP 1 794 339 B1 . Um eine gleichmäßige Zinkauflage über der Bandbreite und Länge zu erzielen, sieht die europäische Patentschrift vor, vorzugsweise eine koordinierte Schichtdicken-Bandschwingungs-, Bandform- und Bandpositionierungs-Regelung einzusetzen. Die Schwingungsregelung, auch Bandstabilisierungseinrichtung genannt, dämpft die Schwingungen des Bandes. Sie umfasst Magnetpaare, die über der Bandbreite vorzugsweise paarweise angeordnet sind und als Stellglieder zur Positionierung des Bandes eingesetzt werden. Jedes Magnetpaar ist vorzugsweise mit einem Sensor zur Abstandsmessung und einem Regler ausgestattet, so dass in Abhängigkeit von auftretenden Schwingungsformen eine über der Bandbreite variierende Kraft auf das Band ausgeübt wird. Darüber hinaus dämpft der Bandform- und Bandpositionsregler die langsamen Bewegungen des Bandes, indem die mittlere Kraft, die über die Bandbreite auf das Band einwirkt, verändert wird. Dabei wird jedes Magnetpaar einzeln mit Hilfe des Reglers insbesondere elektrisch angesteuert. Die einzelnen Regler werden mit Hilfe eines überlagerten Reglers koordiniert, der die Wechselwirkungen der Regler untereinander berücksichtigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lage mindestens eines Magneten derart veränderbar, dass sein Abstand zu dem Band veränderbar ist. Je geringer die Distanz des Magneten zu dem Band ist, desto weniger Strom bzw. elektrische Energie ist erforderlich, um eine gewünschte Kraftwirkung auf das Band auszuüben. Am Anfang eines Beschichtungsprozesses, wenn die Schwingungsamplitude des Bandes noch relativ groß ist, ist ein größerer Abstand der Magnete zu dem Band erforderlich, als in einem eingeschwungenen Zustand des Beschichtungsverfahrens, in dem die Amplitude der Schwingungen des Bandes geringer ist.
Bei der aus der europäischen Patentschrift bekannten gegenüberliegenden Anordnung der Magnete werden grundsätzlich nur reine Zugkräfte auf das Band ausgeübt. Durch diese reinen Zugkräfte können Variationen der Bandposition, d. h. Veränderungen der Ist-Lage des Bandes in beide Richtungen quer zu dem Band vorgenommen werden. Wie bereits gesagt, lassen sich auf diese Weise Bandbewegungen und die Ist-Lage des Bandes gut beeinflussen.
Um jedoch Bandkrümmungen, wie z. B. eine U-, S- oder W-Form auszugleichen, muss ein Moment auf das Band ausgeübt werden. Dies geschieht gemäß der EP 1 794 339 B1 dadurch, dass der übergeordnete koordinierte Regler auch die Kopplungen zwischen den einzelnen untergeordneten Regelkreisen, die den einzelnen Magneten zugeordnet sind, berücksichtigt. Anders ausgedrückt können auf diese Weise die Kraftwirkungen zwischen benachbarten Spulen bzw. Spulenpaaren berücksichtigt werden. Kraft und Abstand bewirken ein Moment und damit lässt sich eine Gegenbiegung in dem wellenförmigen Band erzeugen, die der vorhandenen Krümmung des Bandes vorzugsweise entgegenwirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem bekannten Verfahren und einer Beschichtungseinrichtung zum Beschichten eines Bandes eine alternative Möglichkeit zum Erzeugen eines Momentes in dem Band aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern der Magnete der Bandstabilisierungseinrichtung erfolgt, indem zumindest einer der Magnete in Abhängigkeit von der Form-Regeldifferenz in Breitenrichtung des Bandes relativ zu zumindest einem der Magnete auf der gegenüberliegenden Breitseite des Bandes in eine Verfahrposition verlagert wird.
Somit wird erfindungsgemäß die aus dem Stand der Technik bekannte paarweise Anordnung der einzelnen Magnete in Gegenüberstellung auf beiden Breitseiten des Bandes aufgelöst und die einzelnen Magnete eines (ehemaligen) Magnetpaares werden in Breitenrichtung des Bandes versetzt zueinander angeordnet. Während bei einer paarweisen Gegenüberstellung der Magnete die entgegengesetzten Kräfte der beiden Magnete in einer Linie wirken und deshalb kein Drehmoment erzeugen, bewirkt der erfindungsgemäße Versatz der einzelnen Spulen des (ehemaligen) Magnetpaares in Breitenrichtung einen Abstand zwischen den in entgegengesetzte Richtungen wirkenden Kräfte, wodurch ein gewünschtes Moment in dem bzw. auf das Band generiert wird. Auf diese Weise ergibt sich die besagte Gegenbiegung und deshalb können auf diese Weise wellenförmige Bänder geglättet und in ein ebenes Band überführt werden.
Die Begriffe „Band“ und „Metallband“ werden gleichbedeutend verwendet. Der Begriff „verlagern in Breitenrichtung“ schließt eine beliebige Bewegung des Magneten im Raum ein, solange die Bewegung eine Komponente in Breitenrichtung des Metallbandes aufweist. Der Begriff „stromabwärts“ bedeutet: In Transportrichtung des Metallbandes. Umgekehrt bedeutet „stromaufwärts“ entgegen der Transportrichtung des Metallbandes.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zu der Ist-Form auch die Ist-Lage des Bandes innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung ermittelt werden, kann zusätzlich zu der Form-Regeldifferenz auch eine Lage-Regeldifferenz als Unterschied zwischen der Ist-Lage des Bandes und einer vorgegebenen Soll-Lage des Bandes im Bereich der Abstreifdüseneinrichtung ermittelt werden, und kann die Verlagerung des mindestens einen Magneten in Breitenrichtung des Bandes relativ zu den Magneten auf der gegenüberliegenden Breitseite des Bandes auch in Abhängigkeit der Lage-Regeldifferenz so erfolgen, dass das Band von seiner Ist-Lage in die vorgegebene Soll-Lage überführt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind symmetrisch zu der Mitte des Schlitzes der Bandstabilisierungseinrichtung oder des Bandes – in Breitenrichtung gesehen – ein Magnetpaar oder mehrere Magnetpaare ortsfest angeordnet, wobei sich die beiden Magnete jeweils eines Magnetpaares auf beiden Breitseiten des Bandes gegenüberstehen. In dem Falle, dass nur ein ortsfestes Magnetpaar vorgesehen ist, bedeutet der Begriff symmetrisch, dass das Magnetpaar in der Mitte angeordnet ist. Das ortsfeste Magnetpaar oder die ortsfesten Magnetpaare bilden eine Referenzposition. Relativ zu dem mindestens einen ortsfesten Magnetpaar sind erfindungsgemäß zumindest einzelne der zu dem ortsfesten Magnetpaar benachbarten Magnete in Breitenrichtung des Bandes verlagerbar bzw. verfahrbar.
So können insbesondere zwei weitere Magnete, welche ein Magnetpaar bilden, derart in den Bereich des linken oder des rechten Randes des Bandes verlagert werden, dass derjenige Magnet dieses Magnetpaares, welcher den größeren Abstand zu dem Rand des Bandes aufweist, mit seiner Mitte auf die Höhe des Randes verlagert wird und dass derjenige Magnet des Magnetpaares, welcher den kleineren Abstand zu dem Rand des Bandes aufweist, – gegenüber dem Magneten mit dem größeren Abstand zum Rand des Bandes – ein Stück weit zur Mitte des Metallbandes – in Breitenrichtung gesehen – hin versetzt angeordnet wird. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich sowohl für den linken wie auch für den rechten Rand des Metallbandes. Auch bei dieser beschriebenen Vorgehensweise wird die Gegenüberstellung der beiden einzelnen Magnete des Magnetpaares aufgelöst, indem diese in Breitenrichtung relativ zueinander versetzt werden. Die beschriebene Vorgehensweise empfiehlt sich insbesondere, wie gesagt, für die Randbereiche des Metallbandes, denn die dort oftmals stark variierenden Bandkrümmungen können mit den traditionell gegenüberstehenden Magneten eines Magnetpaares bzw. mit der Kraftwirkung zwischen benachbarten Magnetpaaren oftmals nicht ausreichend ausgeglichen werden. Für diesen speziellen Anwendungsfall ist der erfindungsgemäße Versatz von einzelnen Magneten eines Magnetpaares in Breitenrichtung relativ zueinander wesentlich effektiver.
Allgemein gesprochen, werden zumindest einzelne der Magnete in Breitenrichtung des Bandes so verfahren, dass sie zumindest näherungsweise einem Wellental der Ist-Form des Bandes gegenüberstehen. Bei dieser Anordnung wirken entgegengesetzt gerichtete Zugkräfte beabstandet zueinander auf das Metallband und erzeugen so ein gewünschtes Biegemoment zum Abbau der Krümmungen bzw. Wellenform in dem Band.
Der Begriff „Wellental“ beschreibt die Situation, dass die Differenz zwischen dem Abstand eines Magneten zu dem Metallband in seiner Ist-Form und dem Abstand des Magneten zu dem Metallband in seiner Soll-Form – jeweils gleiche Lage des Metallbandes vorausgesetzt – größer Null, insbesondere maximal ist. Das heißt, der Abstand zwischen dem Magneten und dem Metallband ist im Falle eines Wellentales größer als wenn das Metallband seine Soll-Form aufweisen würde. Dann kann das Wellental durch eine von dem Magneten aufgebrachte Zugkraft oder durch ein von mindestens zwei Magneten aufgebrachtes Biegemoment auf das Metallband „ausgebeult“ werden.
Zu beachten ist, dass mit den Magneten nur Zugkräfte, keine Druckkräfte auf das Metallband ausgeübt werden können.
Bei symmetrischen wellenförmigen Ist-Formen des Bandes empfiehlt sich ein zur Mitte des Bandes symmetrisches Verfahren der Magnete in Breitenrichtung.
Die Verlagerung der Magnete in Breitenrichtung kann in Abhängigkeit der verfügbaren Anzahl von Magneten erfolgen. Bei einer größeren verfügbaren Anzahl von Magneten ist eine feinere Auflösung der Krafteinwirkung auf das Band möglich, wodurch die Wellenform noch genauer ausgeglichen werden kann.
Die Verlagerung der Magnete in Breitenrichtung kann auch in Abhängigkeit der von den einzelnen Magneten generierbaren Kraft auf das Band erfolgen. Dies bietet sich an vor dem Hintergrund, dass das in dem Band erzeugte Moment das Produkt aus Kraft und Abstand ist. Vor diesem Hintergrund kann eine bestimmte gewünschte Größe des Momentes erzeugt werden durch eine wahlweise geeignete Einstellung von entweder der generierten Kraft, oder des Abstandes der Magnete zueinander oder von beidem.
Die Magnete sind vorteilhafterweise in Form von elektromagnetischen Spulen ausgebildet, weil die Spulen eine variable Einstellung der Kraft auf das Metallband gestatten in Abhängigkeit des eingespeisten Stromes. Ergänzend zu der erfindungsgemäß beanspruchten Beeinflussung der Lage und der Form des Bandes durch geeignete Verlagerung einzelner Magnete in Breitenrichtung des Bandes, kann die Lage und die Form der Magnete zusätzlich auch durch eine geeignete Beaufschlagung bzw. Speisung der Spulen mit geeigneten Strömen erfolgen. Konkret wird erfindungsgemäß zumindest eine der Spulen mit einem solchen Strom gespeist, dass das Band aufgrund der durch die stromdurchflossene Spule auf das Band einwirkenden Kraft in seine Soll-Lage in der Mitte der Abstreifdüseneinrichtung überführt und dort stabilisiert wird und/oder dass die Ist-Form des Bandes möglichst gut an die Soll-Form angepasst wird.
Neben der erfindungsgemäßen Verschiebung einzelner Magnete in Breitenrichtung des Bandes und der besagten Möglichkeit zur Wahl geeigneter Ströme für die Spulen bietet auch die Positionierung und Anstellung der Korrekturrolle eine weitere Möglichkeit zur Einflussnahme auf die Form und die Lage des Metallbandes in der Abstreifdüseneinrichtung. Konkret wird erfindungsgemäß beansprucht, dass die Korrekturrolle stromaufwärts der Abstreifdüseneinrichtung derart positioniert und angestellt wird, dass sichergestellt ist, dass die Bandstabilisierungseinrichtung nur innerhalb ihrer Betriebsgrenzen betrieben wird. Anders ausgedrückt besteht durch eine geeignete Positionierung und Anstellung der Korrekturrolle die Möglichkeit, die Lage und/oder die Form des Metallbandes in dem Schlitz der Abstreifdüseneinrichtung bereits so voreinzustellen, dass nur noch so wenig Korrekturbedarf bezüglich der Form und/oder der Lage des Metallbandes besteht, dass die Magnete in der Bandstabilisierungseinrichtung zur Realisierung der Korrektur nicht mit Strömen außerhalb ihrer Betriebsgrenzen betrieben werden müssen. Auch der verbleibende Korrekturbedarf zur Anpassung der Ist-Lage an die Soll-Lage und/oder zur Anpassung der Ist-Form des Bandes an seine Soll-Form erfolgt dann erfindungsgemäß durch geeignete Verlagerung einzelner Magnete in Breitenrichtung sowie durch eine Speisung dieser Magnete mit einem jeweils geeigneten Strom.
Die Korrekturrolle kann nicht nur vor dem Verfahren der Magnete, sondern auch während eines laufenden Beschichtungsprozesses – wie im vorherigen Absatz beschrieben – geeignet verfahren werden. Auch kann die Korrekturrolle nicht nur zur Voreinstellung der Lage und Form des Bandes positioniert und angestellt werden. Vielmehr kann die Korrekturrolle auch automatisch so positioniert und angestellt werden, dass bei Überschreitung von vorgegebenen Kraftgrenzen auf das Band in der Bandstabilisierungseinrichtung die Kräfte wieder in einem Zielbereich liegen. Dies ist insbesondere bei Produktwechseln, d. h. beim Übergang auf Bänder mit unterschiedlichen Dicken oder unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Streckgrenzen erforderlich. Auch kann die Korrekturrolle automatisch so verfahren werden, dass es definierte Wirkrichtungen der Kräfte an den Magneten gibt, um eine einseitige bzw. monotone Krafteinleitung sicherzustellen.
Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verfahrpositionen der Magnete in Breitenrichtung, die Ströme, mit denen die Spulen beaufschlagt werden und/oder die Position und die Anstellung der Korrekturrolle in einer Datenbank abgespeichert werden. Dabei erfolgt die Abspeicherung vorzugsweise klassifiziert nach der Stahlsorte des Bandes, der Streckgrenze des Bandes, der Dicke des Bandes, der Breite des Bandes, der Temperatur des Bandes beim Durchlaufen der Beschichtungseinrichtung und/oder nach der Temperatur des Beschichtungsmittels in dem Beschichtungsbehälter beim Durchlaufen des Bandes. Durch die Speicherung dieser Daten können bei zukünftigen Beschichtungsvorgängen bessere Startwerte insbesondere durch die Verfahrpositionen der Magnete in Breitenrichtung der dann zu beschichtenden neuen Bänder ermittelt werden.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Beschichtungsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 20 bis 24 gelöst. Die Vorteile dieser Beschichtungseinrichtung entsprechen den oben mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren genannten Vorteilen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind vier Figuren beigefügt, wobei

1 eine Beschichtungseinrichtung;
2 bekannte Ist-Formen und eine bekannte Soll-Form des Bandes;
3 bekannte Ist- und Soll-Lagen des Bandes; und
4 ein erfindungsgemäßes Verfahren von Magneten in Breitenrichtung des Bandes

Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt eine Beschichtungseinrichtung 100 zum Beschichten eines Metallbandes 200. Die Beschichtungseinrichtung 100 besteht aus einem Beschichtungsbehälter 110, der mit flüssigem Beschichtungsmittel 112, z. B. Zink gefüllt ist. Das Metallband 200 taucht in den Beschichtungsbehälter ein und wird dort in dem flüssigen Beschichtungsmittel mit Hilfe einer Potrolle 150 umgelenkt. Das Metallband 200 wird dann vorbeigeführt an einer Korrekturrolle 140 und nachfolgend durch den Schlitz einer Abstreifdüseneinrichtung 120 und weiter nachfolgend durch den Schlitz einer Bandstabilisierungseinrichtung 130 geführt. Innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung 120 wird das Band vorzugsweise beidseitig mit einem Luftstrom beaufschlagt, um überschüssiges flüssiges Beschichtungsmittel abzustreifen.
Die Bandstabilisierungseinrichtung 130 besteht aus einer Mehrzahl von Magneten 132, die auf beiden Breitseiten des Bandes bzw. der Bandstabilisierungseinrichtung angeordnet sind. Diese Magnete 132 sind typischerweise in Form von elektromagnetischen Spulen ausgebildet. Die Beschichtungseinrichtung 100 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 160 zum Ansteuern eines Aktuators 136 zum Verschieben bzw. Verfahren der Magnete 132 erfindungsgemäß in Breitenrichtung R des Bandes und zum Einstellen des Stromes I, der in die einzelnen Magnete eingespeist wird. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung einen Ausgang aufweisen zum Ansteuern eines Aktuators 146 zum Positionieren und Anstellen der Korrekturrolle 140. Die Ansteuerung der Aktuatoren 136, 146 sowie die Einstellung des Stromes für die Magnete erfolgt in Abhängigkeit von Messsignalen eines vorzugsweise in Breitenrichtung des Bandes traversierenden Abstandssensor. Der Abstandssensor erfasst die Verteilung des Abstandes des Metallbandes in Breitenrichtung in Bezug auf eine Referenzposition, z. B. den Spalt bzw. Schlitz der Bandstabilisierungseinrichtung. Auf diese Weise wird sowohl die Ist-Form und/oder auch die Ist-Lage des Metallbandes erfasst. Alternativ können auch ein separater Formsensor 170 zur Erfassung der Ist-Form des Bandes und ein separater Lagesonsor 180 zur Erfassung der Ist-Lage des Metallbandes vorgesehen sein.
Das Ermitteln der Ist-Lage und/oder der Ist-Form des Metallbandes innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung 120 erfolgt durch Messen der Lage und/oder der Form des Bandes entweder zwischen der Abstreifdüseneinrichtung 120 und der Bandstabilisierungseinrichtung 130 oder innerhalb der Bandstabilisierungseinrichtung 130 oder stromaufwärts der Bandstabilisierungseinrichtung 130 und durch anschließendes Rückschließen auf die Ist-Lage und/oder die Ist-Form des Bandes innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung aus der jeweils gemessenen Lage und/oder Form des Bandes. Dabei erfolgt das Ermitteln der Ist-Lage und/oder der Ist-Form des Bandes innerhalb der Bandstabilisierungseinrichtung 130 durch Messen des Abstandes des Bandes zu den Magneten der Bandstabilisierungseinrichtung über der Breite des Bandes.
2 zeigt verschiedene Beispiele für mögliche unerwünschte Ist-Formen des Metallbandes 200, konkret ein U-, ein S- und ein W-förmig gewelltes Metallband. Im unteren Bereich zeigt 2 dagegen die gewünschte Soll-Form des Metallbandes 200. Demnach ist das Metallband in seinem Soll-Zustand grade bzw. plan ausgebildet.
3 zeigt verschiedene unerwünschte Ist-Lagen des Metallbandes 200 in dem Schlitz 122 der Abstreifdüseneinrichtung 120. Die verschiedenen Ist-Lagen sind gestrichelt dargestellt während die Soll-Lage SL mit einem durchgezogenen Strich dargestellt ist. Konkret zeichnet sich die Soll-Lage dadurch aus, dass das Metallband 200 einen gleichmäßigen Abstand zu den Seiten des Schlitzes 122 aufweist. Demgegenüber kann das Metallband in einer ersten unerwünschten Ist-Lage I1 gegenüber der Soll-Lage SL um einen Winkel α verdreht bzw. verschwenkt sein. Eine zweite unerwünschte Ist-Lage des Metallbandes I2 des Metallbandes besteht darin, dass das Metallband gegenüber der Soll-Lage SL parallel verschoben ist, so dass das Metallband keine gleichen Abstände mehr zu den Breitseiten des Schlitzes aufweist. Schließlich besteht eine dritte typische unerwünschte Ist-Lage für das Metallband darin, dass das Metallband gemäß der Lage I3 gegenüber der Soll-Lage SL in Längsrichtung verschoben ist, so dass seine Abstände zu den Schmalseiten des Schlitzes 122 der Abstreifeinrichtung nicht mehr gleich sind.
4 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren. Nach der Ermittlung der Ist-Form des Bandes 200 innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung 120 über der Breite des Bandes z. B. in Form der in 2 oben gezeigten Typen, wird die Ist-Form mit einer vorgegebenen Soll-Form des Bandes, typischerweise wie in 2 unten gezeigt, verglichen. Die Abweichungen in der Form bilden eine Form-Regeldifferenz und die Magnete 132 der Bandstabilisierungseinrichtung 130 werden in Abhängigkeit der Form-Regeldifferenz so angesteuert, dass die Ist-Form des Bandes in die Soll-Form des Bandes überführt wird. Erfindungsgemäß werden dabei zumindest einzelne der Magnete 132 in Breitenrichtung R des Bandes 200 relativ zu den Magneten auf der jeweils gegenüberliegenden Breitseite des Bandes in eine Verfahrposition verlagert. Diese Verfahrpositionen sind in 4 beispielhaft dargestellt.
Zusätzlich zu der Ist-Form kann auch die Ist-Lage des Bandes 200 innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung 120 ermittelt werden. Unerwünschte Ausprägungen dieser Ist-Lage wurden oben bereits unter Bezugnahme auf 3 vorgestellt. Zusätzlich zu der Form-Regeldifferenz kann analog auch eine Lage-Regeldifferenz als Unterschied zwischen der Ist-Lage des Bandes und einer vorgegebenen Soll-Lage SL im Bereich der Abstreifdüseneinrichtung 120 ermittelt werden. Die Verlagerung des mindestens einen Magneten 132-A in Breitenrichtung R des Bandes 200 relativ zu den Magneten 132-B auf der gegenüberliegenden Breitseite des Bandes 200 kann demnach auch in Abhängigkeit der Lage-Regeldifferenz so erfolgen, dass das Band von seiner Ist-Lage in die vorgegebene Soll-Lage SL überführt wird.
Allgemein ist es sinnvoll, dass zumindest einzelne der stromdurchflossenen, d. h. der aktiven Magnete 132 in Breitenrichtung R des Bandes 200 so verfahren werden, dass sie in ihrer Verfahrposition, auch Endposition genannt, zumindest näherungsweise einem Wellental in der Ist-Form des Bandes 200 gegenüberstehen, wie dies in 4 veranschaulicht ist. Der Vorteil dieser Verfahrweise ist, dass dann die in unterschiedliche Richtungen wirkenden Kräfte der einzelnen Spule beabstandet voneinander wirken und somit ein Drehmoment bzw. Biegemoment auf das Band 200 erzeugt werden kann zum Ausgleichen von insbesondere Querkrümmungen bzw. unerwünschten Wellenformen. Die durch die Kräfte F der Spulen generierten Biegemomente sind in 4 mit dem Bezugszeichen M bezeichnet.
4 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel für mögliche Verfahrpositionen. Konkret ist bei diesem Ausführungsbeispiel – in Breitenrichtung R gesehen – in der Mitte des Bandes 200 ein Magnetpaar 132-3-A; 132-3-B ortsfest angeordnet. Die beiden Magnete dieses Magnetpaares stehen sich auf beiden Breitseiten A, B des Bandes 200 gegenüber. Demgegenüber sind die übrigen Spulen bzw. Magnete nicht in Form von Magnetpaaren angeordnet, deren Einzelmagnete 132-1, -2, -4, -5 sich direkt gegenüberstehen. Diese übrigen Magnete werden in Breitenrichtung R des Bandes relativ zu Magneten auf der anderen Bandseite verlagert bzw. versetzt angeordnet.
Konkret bilden zwei weitere Magnete 132-1-A und 132-1-B ein linkes Magnetpaar, welches derart in den Bereich des linken Randes des Bandes 200 verlagert wird, dass derjenige Magnet 132-1-B des linken Magnetpaares, welcher den größeren Abstand d_l1 zu dem Rand des Bandes aufweist mit seiner Mitte auf Höhe des linken Randes verlagert ist und dass derjenige Magnet 132-1-A des linken Magnetpaares, welcher den kleineren Abstand d_l2 zu dem linken Rand des Bandes aufweist, – gegenüber dem Magneten 132-1-B mit dem größeren Abstand d_l1 zum Rand des Bandes – ein Stück weit zu dem ortsfesten Magnetpaar 132-3-A, 132-3-B, d. h. zu Bandmitte hin versetzt angeordnet ist. Durch die versetzte Anordnung der beiden Teilspulen 132-1-A und 132-1-B des linken Spulenpaares wird das in 4 gezeigte Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn auf den linken Randbereich des Bandes 200 ausgeübt, wodurch dessen dortige Querkrümmung beseitigt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann ein rechtes Magnetpaar 132-5-A, 132-5-B vorgesehen sein, welches derart in den Bereich des rechten Randes des Bandes 200 verlagert wird, dass sein Teilmagnet 132-5-B, welcher den größeren Abstand d_r1 zu dem rechten Rand des Bandes 200 aufweist mit seiner Mitte auf Höhe des rechten Randes verlagert wird. Weiterhin wird dann derjenige Teilmagnet 132-5-A des rechten Magnetpaares, welcher den kleineren Abstand d_r2 zu dem rechten Rand des Bandes aufweist, - gegenüber dem Magneten mit dem größeren Abstand zum Rand des Bandes – ein Stück weit zur Mitte des Bandes 200 hin versetzt. In diesem Fall bewirken die in 4 durch die Teilspulen generierten Zugkräfte F, die zueinander beabstandet an dem Band 200 angreifen, ein Biegemoment M im Uhrzeigersinn auf das Band 200. Dadurch kann die in 4 noch gezeigte Wellenform am rechten Rand ausgeglichen werden.
Die übrigen Magnete 132-2-A, 132-2-B, 132-4-A und 132-4-B, welche weder dem rechten noch dem linken, noch dem mittleren Magnetpaar angehören, werden in Breitenrichtung R des Bandes 200 vorzugsweise so verfahren, dass sie zumindest näherungsweise jeweils einem Wellental in der Ist-Form des Bandes gegenüberstehen, wie dies in 4 dargestellt ist und wodurch die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung durch die Generierung der Biegemomente erzielt wird.
Wie ebenfalls in 4 erkennbar ist, ergibt sich insbesondere bei symmetrischer unerwünschter Ist-Form des Bandes bei der besagten Verlagerung der Magnete in Breitenrichtung die in 4 gezeigte symmetrische Anordnung der Magnete, insbesondere die symmetrische Anordnung in Bezug auf das ortsfeste Magnetpaar 132-3-A, 132-3-B.
Bezugszeichenliste

100: Beschichtungseinrichtung
110: Beschichtungsbehälter
112: Beschichtungsmittel
120: Abstreifdüseneinrichtung
122: Schlitz der Abstreifdüseneinrichtung
130: Bandstabilisierungseinrichtung
132: Magnete
136: Aktuator
140: Korrekturrolle
150: Potrolle
160: Steuereinrichtung
170: Formsensor
180: Lagesensor
200: Metallband
d_l1: Abstand
d_l2: Abstand
d_r1: Abstand
d_r2: Abstand
F: Kraft
I1: Schrägstellung
I2: Parallelverschiebung
I3: Versatz
M: Biegemoment
R: Breitenrichtung
SL: Soll-Lage
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1794339 B1 [0003, 0005]

Claims

Verfahren zum Beschichten eines Metallbandes (200) mit Hilfe einer Beschichtungseinrichtung (100), in welcher das Band (200) durch einen Beschichtungsbehälter (110) mit flüssigem Beschichtungsmittel (112), nachfolgend durch den Schlitz einer Abstreifdüseneinrichtung (120) und weiter nachfolgend durch den Schlitz einer Bandstabilisierungseinrichtung (130) mit einer Mehrzahl von Magneten (132) auf beiden Breitseiten des Bandes hindurchgeführt wird, aufweisend folgende Schritte: Ermitteln der Ist-Form des Bandes (200) innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung (120) über der Breite des Bandes; Ermitteln einer Form-Regeldifferenz als Unterschied zwischen der Ist-Form des Bandes (200) und einer vorgegebenen Soll-Form des Bandes im Bereich der Abstreifdüseneinrichtung (120); und Ansteuern der Magnete (132) der Bandstabilisierungseinrichtung als Stellglieder so, dass die Ist-Form des Bandes (200) in die Soll-Form des Bandes überführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern der Magnete der Bandstabilisierungseinrichtung erfolgt, indem zumindest einer der Magnete (132-A) in Abhängigkeit von der Form-Regeldifferenz in Breitenrichtung (R) des Bandes (200) relativ zu zumindest einem der Magnete (132-B) auf der gegenüberliegenden Breitseite des Bandes in eine Verfahrposition verlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Ist-Form auch die Ist-Lage des Bandes (200) innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung (120) ermittelt wird; dass zusätzlich zu der Form-Regeldifferenz auch eine Lage-Regeldifferenz als Unterschied zwischen der Ist-Lage des Bandes und einer vorgegebenen Soll-Lage des Bandes (200) im Bereich der Abstreifdüseneinrichtung (120) ermittelt wird; und dass die Verlagerung des mindestens einen Magneten (132-A) in Breitenrichtung (R) des Bandes (200) relativ zu den Magneten (132-B) auf der gegenüberliegenden Breitseite des Bandes (200) auch in Abhängigkeit der Lage-Regeldifferenz so erfolgt, dass das Band von seiner Ist-Lage in die vorgegebene Soll-Lage überführt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Magnete in Breitenrichtung (R) des Bandes (200) so verfahren werden, dass sie in ihrer Verfahrposition zumindest näherungsweise einem Wellental in der Ist-Form des Bandes gegenüberstehen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in Breitenrichtung gesehen – symmetrisch zu der Mitte des Schlitzes der Bandstabilisierungseinrichtung (130) oder des Bandes (200) ein Magnetpaar oder mehrere Magnetpaare (132-3-A; 132-3-B) ortsfest angeordnet ist/sind, wobei die beiden Magnete jeweils eines Magnetpaares auf beiden Breitseiten (A, B) des Bandes gegenüberstehend angeordnet sind; und dass zumindest einzelne der zu dem mindestens einen ortsfesten Magnetpaar benachbarten Magnete (132-1, -2, -4, -5) relativ zu dem ortsfesten Magnetpaar in Breitenrichtung (R) des Bandes (200) verlagert werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung des mindestens einen Magneten in Breitenrichtung (R) symmetrisch zu der Bandmitte erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei weitere Magnete (132-1-A; 132-1-B) ein linkes Magnetpaar bilden, welches derart in den Bereich des linken Randes des Bandes verlagert wird, dass derjenige Magnet (132-1-B) des linken Magnetpaares, welcher den größeren Abstand (d_l1) zu dem Rand des Bandes aufweist, mit seiner Mitte auf die Höhe des linken Randes verlagert wird, und dass derjenige Magnet (132-1-A) des linken Magnetpaares, welcher den kleineren Abstand (d_l2) zu dem linken Rand des Bandes (200) aufweist, – gegenüber dem Magneten (132-1-B) mit dem größeren Abstand (d_l1) zum Rand des Bandes – ein Stück weit, beispielsweise einen Magnetdurchmesser weit, zu der Mitte des Metallbandes – in Breitenrichtung gesehen – hin versetzt angeordnet wird; und/oder dass zwei noch weitere Magnete (132-5-A; 132-5-B) ein rechtes Magnetpaar bilden, welches derart in den Bereich des rechten Randes des Bandes (200) verlagert wird, dass derjenige Magnet (132-5-B) des rechten Magnetpaares, welcher den größeren Abstand (d_r1) zu dem Rand des Bandes (200) aufweist, mit seiner Mitte auf die Höhe des rechten Randes verlagert wird, und dass derjenige Magnet (132-5-A) des rechten Magnetpaares, welcher den kleineren Abstand (d_r2) zu dem rechten Rand des Bandes aufweist, – gegenüber dem Magneten mit dem größeren Abstand zum Rand des Bandes – ein Stück weit, beispielsweise einen Magnetdurchmesser weit, zu der Mitte des Metallbandes – in Breitenrichtung gesehen – hin versetzt angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die übrigen Magnete (132-2-A, 132-2-B, 132-4-A, 132-4-B), welche nicht dem rechten, linken oder mittleren Magnetpaar angehören, in Breitenrichtung (R) des Bandes (200) so verfahren werden, dass sie zumindest näherungsweise jeweils einem Wellental in der Ist-Form des Bandes gegenüberstehen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Ist-Lage und/oder der Ist-Form des Bandes (200) innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung (120) erfolgt durch Messen der Lage und/oder Form des Bandes entweder zwischen der Abstreifdüseneinrichtung (120) und der Bandstabilisierungseinrichtung (130), oder innerhalb der Bandstabilisierungseinrichtung oder stromabwärts der Bandstabilisierungseinrichtung; und durch Rückschließen auf die Ist-Lage und/oder Ist-Form des Bandes (200) innerhalb der Abstreifdüseneinrichtung (120) aus der gemessenen Lage und/oder Form des Bandes.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Ist-Lage und/oder der Ist-Form des Bandes innerhalb der Bandstabilisierungseinrichtung (130) erfolgt durch Messen des Abstandes des Bandes zu den Magneten der Bandstabilisierungseinrichtung über der Breite des Bandes.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung der Magnete in Breitenrichtung (R) zusätzlich in Abhängigkeit der verfügbaren Anzahl der Magnete (132) auf jeder der Breitseiten des Bandes erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung der Magnete (132) in Breitenrichtung (R) in Abhängigkeit der von den einzelnen Magneten generierbaren Kraft (F) auf das Band (200) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (132) in Form von elektromagnetischen Spulen ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Spulen mit einem solchen Strom gespeist wird, dass das Band aufgrund der durch die stromdurchflossene Spule auf das Band einwirkenden Kraft (F) in seine Soll-Lage in der Mitte der Abstreifdüseneinrichtung (120) überführt und dort stabilisiert wird und/oder dass die Ist-Form des Bandes möglichst gut an die Soll-Form angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturrolle (140) stromaufwärts der Abstreifdüseneinrichtung derart positioniert und angestellt wird, dass die Bandstabilisierungseinrichtung und insbesondere deren Magnete innerhalb ihrer Betriebsgrenzen betrieben werden können.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Form des Bandes (200) beispielsweise einen S- oder U-oder W-förmigen Querschnitt des Bandes meint.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Form des Bandes (200) einen rechteckförmigen Querschnitt oder die Planheit des Bandes meint.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Lage des Bandes (200) beispielsweise eine Schrägstellung (I1) oder eine Parallel-Verschiebung (I2) oder einen Versatz (I3) des Bandes (200) gegenüber der Soll-Lage (SL) in dem Schlitz (122) der Abstreifdüseneinrichtung (120) meint.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Lage (SL) des Bandes die Mittenposition in dem Schlitz (122) der Abstreifdüseneinrichtung (120) meint.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrpositionen der Magnete in Breitenrichtung (R), die Ströme, mit denen die Spulen beaufschlagt werden und/oder die Position und Anstellung der Korrekturrolle (140) in einer Datenbank abgespeichert werden, vorzugsweise klassifiziert nach der Stahlsorte des Bandes (200), der Streckgrenze des Bandes, der Dicke des Bandes, der Breite des Bandes, der Temperatur des Bandes und/oder nach der Temperatur des Beschichtungsmittels (112) in dem Beschichtungsbehälter (110) beim Durchlaufen des Bandes (200).
Beschichtungseinrichtung (100) zum Beschichten eines Metallbandes mit einem Beschichtungsmittel (110), beispielsweise Zink, aufweisend: einen Beschichtungsbehälter (110), welcher mit dem flüssigen Beschichtungsmittel befüllt ist; eine Abstreifdüseneinrichtung (120); eine Bandstabilisierungseinrichtung (130) mit einer Mehrzahl von Magneten (132) auf beiden Breitseiten eines Schlitzes der Bandstabilisierungseinrichtung; mindestens einen Sensor (170, 180) zur Erfassung der Ist-Form und/oder der Ist-Lage des Metallbandes in dem Schlitz der Abstreifdüseneinrichtung (120); und eine Steuereinrichtung (160) zum Ermitteln einer Form-Regeldifferenz als Unterschied zwischen der Ist-Form des Bandes (200) und einer vorgegebenen Soll-Form des Bandes im Bereich der Abstreifdüseneinrichtung (120) und zum Ansteuern der Magnete (132) über einen Magnetaktuator (136); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung und der Magnetaktuator (136) weiterhin ausgebildet sind, zumindest einen der Magnete in Abhängigkeit von der Form-Regelabweichung in Breitenrichtung des Bandes relativ zu zumindest einem der Magnete auf der gegenüberliegenden Breitseite des Bandes in eine Verfahrposition zu verlagern.
Beschichtungseinrichtung (100) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (160) und der Magnetaktuator (136) weiterhin ausgebildet sind, den mindestens einen Magneten (132) auch in Abhängigkeit der Lage-Regelabweichung des Bandes (200) in Breitenrichtung zu verlagern.
Beschichtungseinrichtung (100) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (160) weiterhin ausgebildet ist, auch den Aktuator (146) der Korrekturrolle (140) derart anzusteuern, dass die Bandstabilisierungseinrichtung innerhalb ihrer Betriebsgrenzen betreibbar ist.
Beschichtungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (160) weiterhin ausgebildet ist, auch den Strom (I) durch den mindestens einen Magneten (132) in Abhängigkeit der Ist-Form und/oder der Ist-Lage des Bandes (200) so einzustellen, dass möglichst die Soll-Form und/oder die Soll-Lage erreicht wird.
Beschichtungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 20 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Magnete (132) pro Breitseite ungerade, beispielsweise 5 oder 7 ist.