DE10316138A1

DE10316138A1 - Method and device for hot-dip coating a metal strand

Info

Publication number: DE10316138A1
Application number: DE2003116138
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Behrens; Rolf Brisberger; Hans Georg Dr. Hartung; Bernhard Tenckhoff; Walter Dr. Trakowski; Michael Zielenbach
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-10-28
Also published as: WO2004090190A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges (1), insbesondere eines Stahlbandes, bei dem der Metallstrang (1) vertikal durch einen das geschmolzener Beschichtungsmetall (2) aufnehmenden Behälter (3) und durch einen vorgeschalteten Führungskanal (4) hindurchgeführt wird, wobei zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls (2) im Behälter (3) im Bereich des Führungskanals (4) ein elektromagnetisches Feld mittels mindestens zwei beiderseits des Metallstranges (1) angeordneter Induktoren (5) erzeugt wird. Zur Beruhigung des Beschichtungsbades ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass beim Anfahren des Beschichtungsprozesses mittels der Induktoren (5) ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das sich im Wesentlichen über die gesamte Breite (B) des Führungskanals (4) erstreckt, und dass nach dem Erreichen eines im Wesentlichen stationären Betriebszustandes das elektromagnetische Feld der Induktoren (5) in mindestens einem seitlichen Endbereich (6) des Führungskanals (4) geschwächt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges.The invention relates to a method for hot dip coating a metal strand (1), in particular a steel strip, in which the metal strand (1) is passed vertically through a container (3) holding the molten coating metal (2) and through an upstream guide channel (4), whereby To retain the coating metal (2) in the container (3) in the region of the guide channel (4), an electromagnetic field is generated by means of at least two inductors (5) arranged on both sides of the metal strand (1). To calm the coating bath, the invention provides that when starting the coating process by means of the inductors (5) an electromagnetic field is generated which extends essentially over the entire width (B) of the guide channel (4), and that after reaching an im Essentially stationary operating state, the electromagnetic field of the inductors (5) is weakened in at least one lateral end region (6) of the guide channel (4). Furthermore, the invention relates to a device for hot-dip coating a metal strand.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges, insbesondere eines Stahlbandes, bei dem der Metallstrang vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall aufnehmenden Behälter und durch einen vorgeschalteten Führungskanal hindurchgeführt wird, wobei zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls im Behälter im Bereich des Führungskanals ein elektromagnetisches Feld mittels mindestens zwei beiderseits des Metallstranges angeordneter Induktoren erzeugt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges.The The invention relates to a method for hot dip coating a Metal strand, in particular a steel strip, in which the metal strand vertically by a receiving the molten coating metal container and is led through an upstream guide channel, being for restraint of the coating metal in the container in the area of the guide channel an electromagnetic field by means of at least two on both sides the metal strand arranged inductors is generated. Furthermore concerns the invention a device for hot dip coating a Metal strand.

Klassische Metall-Tauchbeschichtungsanlagen für Metallbänder weisen einen wartungsintensiven Teil auf, nämlich das Beschichtungsgefäß mit der darin befindlichen Ausrüstung. Die Oberflächen der zu beschichtenden Metallbänder müssen vor der Beschichtung von Oxidresten gereinigt und für die Verbindung mit dem Beschichtungsmetall aktiviert werden. Aus diesem Grunde werden die Bandoberflächen vor der Beschichtung in Wärmeprozessen in einer reduzierenden Atmosphäre behandelt. Da die Oxidschichten zuvor chemisch oder abrasiv entfernt werden, werden mit dem reduzierenden Wärmeprozess die Oberflächen so aktiviert, dass sie nach dem Wärmeprozess metallisch rein vorliegen.Classical Metal dip coating systems for metal strips are maintenance-intensive Part on, namely the coating vessel with the one in it equipment. The surfaces the metal strips to be coated have to cleaned of oxide residues before coating and for connection be activated with the coating metal. For this reason become the belt surfaces before coating in heat processes in a reducing atmosphere treated. Since the oxide layers are removed chemically or abrasively beforehand, be with the reducing heat process the surfaces activated in such a way that they are metallically pure after the heating process available.

Mit der Aktivierung der Bandoberfläche steigt aber die Affinität dieser Bandoberflächen für den umgebenden Luftsauerstoff. Um zu verhindern, dass Luftsauerstoff vor dem Beschichtungsprozess wieder an die Bandoberflächen gelangen kann, werden die Bänder in einem Tauchrüssel von oben in das Tauchbeschichtungs bad eingeführt. Da das Beschichtungsmetall in flüssiger Form vorliegt und man die Gravitation zusammen mit Abblasvorrichtungen zur Einstellung der Beschichtungsdicke nutzen möchte, die nachfolgenden Prozesse jedoch eine Bandberührung bis zur vollständigen Erstarrung des Beschichtungsmetalls verbieten, muss das Band im Beschichtungsgefäß in senkrechte Richtung umgelenkt werden. Das geschieht mit einer Rolle, die im flüssigen Metall läuft. Durch das flüssige Beschichtungsmetall unterliegt diese Rolle einem starken Verschleiß und ist Ursache von Stillständen und damit Ausfällen im Produktionsbetrieb.With the activation of the belt surface but the affinity increases of these tape surfaces for the surrounding atmospheric oxygen. To prevent atmospheric oxygen get back to the strip surfaces before the coating process can, the tapes in a diving trunk introduced into the dip coating bath from above. Because the coating metal in liquid Form is present and you get the gravitation together with blow-off devices would like to use the following processes to adjust the coating thickness however a band touch until complete To prevent solidification of the coating metal, the strip must Coating vessel in vertical Direction to be redirected. That happens with a role that in liquid metal running. Through the liquid Coating metal is subject to heavy wear and tear Cause of downtimes and with it failures in production.

Durch die gewünschten geringen Auflagedicken des Beschichtungsmetalls, die sich im Mikrometerbereich bewegen können, werden hohe Anforderungen an die Qualität der Bandoberfläche gestellt. Das bedeutet, dass auch die Oberflächen der bandführenden Rollen von hoher Qualität sein müssen. Störungen an diesen Oberflächen führen im allgemeinen zu Schäden an der Bandoberfläche. Dies ist ein weiterer Grund für häufige Stillstände der Anlage.By the desired low thickness of the coating metal, which is in the micrometer range can move high demands are placed on the quality of the belt surface. The means the surfaces too the band leader High quality rolls have to be. Malfunctions these surfaces to lead generally damage on the belt surface. This is another reason for frequent downtimes the plant.

Um die Probleme zu vermeiden, die im Zusammenhang mit den im flüssigen Beschichtungsmetall laufenden Rollen stehen, sind Lösungen bekannt, die ein nach unten offenes Beschichtungsgefäß einsetzen, das in seinem unteren Bereich einen Führungskanal definierter Höhe zur vertikalen Banddurchführung nach oben aufweist und zur Abdichtung einen elektromagnetischen Verschluss einzusetzen. Es handelt sich hierbei um elektromagnetische Induktoren, die mit zurückdrängenden, pumpenden bzw. einschnürenden elektromagnetischen Wechsel- bzw. Wanderfeldern arbeiten, die das Beschichtungsgefäß nach unten abdichten.Around to avoid the problems associated with those in the liquid coating metal standing roles are solutions known who use a coating vessel open at the bottom, that in its lower area a guide channel of a defined height to the vertical Band implementation upwards and for sealing an electromagnetic Insert closure. These are electromagnetic Inductors with pushing back, pumping or constricting electromagnetic alternating or traveling fields work that the Coating vessel down caulk.

Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der EP 0 673 444 B1 bekannt. Einen elektromagnetischen Verschluss zur Abdichtung des Beschichtungsgefäßes nach unten setzt auch die Lösung gemäß der WO 96/03533 bzw. diejenige gemäß der JP 5086446 ein.Such a solution is for example from the EP 0 673 444 B1 known. The solution according to WO 96/03533 or that according to US Pat JP 5086446 on.

Für eine genaue Regelung der Lage des Metallstranges im Führungskanal sehen die DE 195 35 854 A1 und die DE 100 14 867 A1 spezielle Lösungen vor. Gemäß den dort offenbarten Konzepten ist vorgesehen, dass neben den Spulen zur Erzeugung des elektromagnetischen Wanderfeldes zusätzliche Korrekturspulen vorgesehen sind, die mit einem Regelungssystem in Verbindung stehen und dafür Sorge tragen, dass das Metallband beim Abweichen von der Mittellage in diese wieder zurückgeholt wird.For a precise control of the position of the metal strand in the guide channel see the DE 195 35 854 A1 and the DE 100 14 867 A1 special solutions. According to the concepts disclosed there, it is provided that, in addition to the coils for generating the electromagnetic traveling field, additional correction coils are provided which are connected to a control system and ensure that the metal strip is brought back into the middle position when it deviates.

Der bei den vorstehend diskutierten Lösungen zum Einsatz kommende elektromagnetische Verschluss zur Abdichtung des Führungskanals stellt insoweit eine magnetische Pumpe dar, die das Beschichtungsmetall im Beschichtungsbehälter zurückhält.The used in the solutions discussed above electromagnetic closure for sealing the guide channel represents a magnetic pump that the coating metal in the coating container restrains.

Die industrielle Erprobung derartiger Anlagen hat ergeben, dass das Strömungsbild auf der Oberfläche des Metallbades, d. h. die Badoberfläche, relativ unruhig ist, was auf die elektromagnetischen Kräfte durch den Magnetverschluss zurückgeführt werden kann. Die Unruhe im Bad hat zur Folge, dass die Qualität der Schmelztauchbeschichtung negativ beeinflusst wird.The Industrial testing of such systems has shown that flow pattern on the surface the metal bath, d. H. the bathroom surface, what is relatively restless on the electromagnetic forces can be returned through the magnetic closure can. The unrest in the bathroom has the consequence that the quality of the hot-dip coating is adversely affected.

Aus der FR 2 798 396 A ist eine Schmelztauchbeschichtungsanlage zur Durchführung des gattungsgemäßen Verfahrens bekannt, bei der vorgesehen ist, dass sich der elektromagnetische Induktor nicht über die gesamte Breite des Führungskanals erstreckt. Damit soll erreicht werden, dass es in den Seitenbereichen des Führungskanals zu einem Schmelzestrom nach unten kommt, der durch den elektromagnetischen Pumpeffekt in der Mitte des Führungskanals wieder nach oben gefördert wird. Die "elektromagnetische Pumpe" läuft damit nicht mehr im Leerlauf, womit die Turbulenzen im Beschichtungsbad vermindert werden können. Diese Anordnung ist aber nicht anfahrbar.From the FR 2 798 396 A a hot-dip coating system for carrying out the generic method is known, in which it is provided that the electromagnetic inductor does not extend over the entire width of the guide channel. This is to ensure that a melt flow occurs in the side areas of the guide channel, which is caused by the electromagnetic pump effect in the middle of the Guide channel is promoted up again. The "electromagnetic pump" is no longer idling, which can reduce the turbulence in the coating bath. However, this arrangement cannot be approached.

Im Stand der Technik sind auch andere Lösungen bekannt, bei denen durch eine besondere Ausgestaltung des Führungskanals erreicht werden soll, dass sich insgesamt eine nach oben gerichtete Strömung im Beschichtungsmetall ergibt, was zu einer Verbesserung der Dichtwirkung des elektromagnetischen Verschlusses genutzt wird. Es wird diesbezüglich auf die DE 101 60 948 A1 , auf die DE 101 60 949 A1 und auf die DE 101 60 950 A1 hingewiesen, bei denen im Bereich des Führungskanals ein separater Beschichtungsmetall-Schmelzestrom nach oben gerichtet zugeleitet wird, was einen Rückhalteeffekt erzeugen soll.Other solutions are also known in the prior art, in which a special configuration of the guide channel is intended to result in an overall upward flow in the coating metal, which is used to improve the sealing effect of the electromagnetic closure. In this regard, it will refer to the DE 101 60 948 A1 , on the DE 101 60 949 A1 and on the DE 101 60 950 A1 pointed out, in which a separate coating metal melt flow is fed upwards in the region of the guide channel, which is to produce a retention effect.

Bei allen vorbekannten Ausgestaltungen gattungsgemäßer Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung ist bisher keine befriedigende Lösung dafür gefunden worden, dass auf der einen Seite hinreichende Dichtigkeit des elektromagnetischen Verschlusses und auf der anderen Seite eine möglichst ruhige Strömung im Beschichtungsbad mit einer möglichst ruhigen Badoberfläche vorliegen.at all known configurations of the generic hot-dip coating device is not yet a satisfactory solution found for that been that on the one hand adequate tightness of the electromagnetic Closure and on the other hand a flow as calm as possible in the Coating bath with a calm as possible bath surface available.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallstranges zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, den genannten Nachteil zu überwinden. Es soll also sichergestellt werden, dass das Tauchbad beim Einsatz eines elektromagnetischen Verschlusses – bei hinreichender Dichtigkeit des Verschlusses – ruhig bleibt, wodurch die Qualität der Beschichtung erhöht werden soll.The The invention is therefore based on the object of a method and associated Device for hot dip coating a metal strand create, with which it is possible, the disadvantage mentioned to overcome. It should therefore be ensured that the immersion bath is used of an electromagnetic lock - with sufficient tightness of closure - calm remains what the quality the coating increased shall be.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren des Beschichtungsprozesses mittels der Induktoren ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Führungskanals erstreckt, und dass nach dem Erreichen eines im wesentlichen stationären Betriebszustandes das elektromagnetische Feld der Induktoren in mindestens einem seitlichen Endbereich des Führungskanals geschwächt wird.The solution this object of the invention is according to the method characterized in that when starting the coating process by means of of the inductors an electromagnetic field is generated which is essentially about the entire width of the guide channel extends, and that after reaching a substantially steady state of operation the electromagnetic field of the inductors in at least one lateral one End area of the guide channel weakened becomes.

Damit wird zunächst erreicht, dass während des Anfahrens der Schmelztauch-Beschichtungsanlage zuverlässig sichergestellt ist, dass kein Beschichtungsmetall nach unten durch den Führungskanal ausfließen kann. Die Dichtigkeit des magnetischen Verschlusses ist also gewährleistet. Nach Erreichen eines stationären Zustandes wird dann jedoch in zumindest einem Seitenbereich das elektromagnetische Feld der Induktoren geschwächt oder ganz abgeschaltet, was zur Folge hat, dass hier Beschichtungskanal nach unten über die sonst übliche Höhenlinie (Meniskus) hinaus abfließen kann, dann jedoch durch das sich über die sonstige Breite des Führungskanals unverändert erstreckende Magnetfeld wieder nach oben "gepumpt" wird, so dass der "magnetischen Pumpe" Fördervolumen zur Verfügung gestellt wird.In order to will first achieved that during the Start-up of the hot-dip coating system reliable it is ensured that no coating metal goes down the guide channel flow out can. The tightness of the magnetic closure is therefore guaranteed. After reaching a stationary The condition is then in at least one side area electromagnetic field of the inductors weakened or completely switched off, which means that here the coating channel down over the otherwise usual contour line (Meniscus) drain out can, but then by the other width of the guide channel unchanged extending magnetic field is "pumped up" again, so that the "magnetic pump" delivery volume to disposal is provided.

Mit der vorgeschlagenen Maßnahme wird also erreicht, dass der Verschluss zur Abdichtung des Führungskanals, der eine "elektromagnetische Pumpe" darstellt, nicht mehr quasi im Leerlauf arbeitet, sondern einen gewissen Volumenstrom Beschichtungsmetall fördert. Das überraschende Resultat ist, dass es auf der Oberfläche des Metallbades zu einer Beruhigung des Bades kommt, was die Qualität der Schmelztauchbeschichtung sehr positiv beeinflusst.With the proposed measure it is thus achieved that the closure for sealing the guide channel, which is an "electromagnetic pump", not works more or less at idle, but a certain volume flow Coating metal promotes. The surprising The result is that there is a build-up on the surface of the metal bath Soothing of the bath comes down, which affects the quality of the hot-dip coating influenced very positively.

Eine erste verfahrensmäßige Weiterbildung sieht vor, dass die Abschwächung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren über eine vorgegebene, d. h. definierte Breite erfolgt. Ferner hat es sich bewährt, dass die Abschwächung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren in beiden seitlichen Endbereichen erfolgt.A sees first procedural training before that weakening the electromagnetic field of the inductors over a predetermined, d. H. defined width takes place. It has also proven useful that the weakening the electromagnetic field of the inductors in both lateral end areas he follows.

Damit in den Seitenbereichen Beschichtungsmetall nach unten fließen kann, ist es von Vorteil, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Breite des Metallstranges kleiner gewählt wird als die Breite des Führungskanals; dabei beträgt besonders bevorzugt die Breite des Metallstranges höchstens 90 % der Breite des Führungskanals.In order to coating metal can flow down in the side areas, it is an advantage if according to a further embodiment, the width of the metal strand is chosen to be smaller than the width of the guide channel; is the width of the metal strand is particularly preferably at most 90 % of the width of the guide channel.

Die Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung des Metallstranges, in der der Metallstrang vertikal durch den das geschmolzene Beschichtungsmetall aufnehmenden Behälter und durch den vorgeschalteten Führungskanal hindurchgeführt wird, weist mindestens zwei beiderseits des Metallstranges im Bereich des Führungskanals angeordnete Induktoren zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls im Behälter auf. Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß durch Mittel zur Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren in mindestens einem seitlichen Endbereich des Führungskanals aus.The Device for hot dip coating the metal strand, in the metal strand vertically through which the molten coating metal receiving container and through the upstream guide channel passed has at least two on both sides of the metal strand in the area of the guide channel arranged inductors for generating the electromagnetic field to hold back of the coating metal in the container on. According to the invention, the device is characterized by means for influencing the electromagnetic field of the inductors in at least one lateral end area of the guide channel out.

Dabei erstrecken sich die Induktoren bevorzugt über die gesamte Breite des Führungskanals.there the inductors preferably extend over the entire width of the Guide channel.

Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Mittel zur Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren aus mindestens einem zwischen den Führungskanal und die Induktoren einbringbaren Blech bestehen. Das Blech kann dabei rechteckförmig oder keilförmig ausgebildet sein oder seine Breite kann sich gemäß einer vorgegebenen Kurvenform über die Höhe verändern.According to one embodiment, it is provided that the means for influencing the electromagnetic field of the inductors include at least one between the guide channel and the inductors bringable sheet metal exist. The sheet can be rectangular or wedge-shaped, or its width can change according to a predetermined curve shape over the height.

Eine alternative oder additive Ausgestaltung sieht vor, dass die Mittel zur Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren aus mindestens einer Kurzschlussspule bestehen. Bevorzugt ist eine Anzahl Kurzschlussspulen in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Dabei hat es sich bewährt, dass die mindestens eine Kurzschlussspule mit einer innenliegenden Kühlung, insbesondere einer Flüssigkeitskühlung, versehen ist. Die mindestens eine Kurzschlussspule steht mit Vorteil mit einer elektronischen Steuerung oder Regelung in Verbindung.A alternative or additive design provides that the means to influence the electromagnetic field of the inductors consist of at least one short-circuit coil. One is preferred Number of short-circuit coils arranged one above the other in the vertical direction. there has it proven that the at least one short-circuit coil with internal cooling, in particular a liquid cooling is. The at least one short-circuit coil is advantageously provided an electronic control or regulation in connection.

Eine günstige Lenkung des Beschichtungsmetalls im Führungskanal wird weiterhin dadurch möglich, dass im Führungskanal mindestens ein Wehr angeordnet ist, mit dem die Strömung des Beschichtungsmetalls beeinflusst werden kann.A favorable Control of the coating metal in the guide channel continues thereby possible that in the lead channel at least one weir is arranged with which the flow of the Coating metal can be influenced.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing are exemplary embodiments of the Invention shown. Show it:

1 schematisch eine Schmelztauch-Beschichtungsvorrichtung mit einem durch diese hindurch geführten Metallstrang in der Seitenansicht im Schnitt, 1 schematically a hot-dip coating device with a metal strand passed through it in side view in section,

2 den Schnitt A-A gemäß 1, 2 the section AA according to 1 .

3a, 3b und 3c drei verschiedene Ausführungen eines zwischen Führungskanal und Induktor einschiebbaren Bleches in der Seitenansicht, 3a . 3b and 3c three different versions of a sheet that can be inserted between the guide channel and inductor, in a side view,

4 die Seitenansicht des zwischen Führungskanal und Induktor einschiebbaren Bleches mit drei verschiedenen Höhenerstreckungen, 4 the side view of the insertable plate between the guide channel and inductor with three different heights,

5 die Seitenansicht von sechs übereinander angeordneten Kurzschlussspulen, die zwischen Führungskanal und Induktor angeordnet sind, 5 the side view of six short-circuit coils arranged one above the other, which are arranged between the guide channel and inductor,

6 in perspektivischer Ansicht den Schnitt durch eine Kurzschlussspule mit schematisch angedeuteter Innenkühlung und 6 in perspective view the section through a short-circuit coil with schematically indicated internal cooling and

7 die Seitenansicht eines Ausschnitts des Führungskanals mit in diesem angeordneten Wehren zur Lenkung der Strömung des Beschichtungsmetalls. 7 the side view of a section of the guide channel with weirs arranged in it for guiding the flow of the coating metal.

Die in den Figuren in verschiedenen Varianten dargestellte Vorrichtung zur Schmelztauch-Beschichtung eines Metallstranges 1 weist einen Behälter 3 auf, der mit schmelzflüssigem Beschichtungsmetall 2 gefüllt ist. Bei diesem kann es sich beispielsweise um Zink oder Aluminium handeln. Der zu beschichtende Metallstrang 1 in Form eines Stahlbandes passiert den Behälter 3 in Förderrichtung R vertikal nach oben (s. 1). Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es grundsätzlich auch möglich ist, dass der Metallstrang 1 den Behälter 3 von oben nach unten passiert.The device for hot-dip coating a metal strand shown in the figures in various variants 1 assigns a container 3 on that with molten coating metal 2 is filled. This can be zinc or aluminum, for example. The metal strand to be coated 1 in the form of a steel belt passes the container 3 in the conveying direction R vertically upwards (see 1 ). It should be noted at this point that it is basically also possible that the metal strand 1 the container 3 happened from top to bottom.

Zum Durchtritt des Metallstranges 1 durch den Behälter 3 ist dieser im Bodenbereich geöffnet; hier befindet sich ein übertrieben groß bzw. breit dargestellter Führungskanal 4. Dieser weist dabei eine vorgegebene Höhe H auf (s. 4, 5).For the passage of the metal strand 1 through the container 3 is this open in the floor area; here is an exaggeratedly large or wide guide channel 4 , This has a predetermined height H (s. 4 . 5 ).

Damit das schmelzflüssige Beschichtungsmetall 2 nicht durch den Führungskanal 4 nach unten abfließen kann, befinden sich beiderseits des Metallstranges 1 zwei elektromagnetische Induktoren 5, die ein magnetisches Feld erzeugen, das der Schwerkraft des Beschichtungsmetalls 2 entgegenwirkt und damit den Führungskanal 4 nach unten hin abdichtet.So that the molten coating metal 2 not through the guide channel 4 can flow downwards are located on both sides of the metal strand 1 two electromagnetic inductors 5 that generate a magnetic field that is due to the gravity of the coating metal 2 counteracts and thus the guide channel 4 seals towards the bottom.

Bei den Induktoren 5 handelt es sich um zwei gegenüber angeordnete Wechselfeld- oder Wanderfeldinduktoren, die im Frequenzbereich von 2 Hz bis 10 kHz betrieben werden und ein elektromagnetisches Querfeld senkrecht zur Förderrichtung R aufbauen. Der bevorzugte Frequenzbereich für einphasige Systeme (Wechselfeldinduktoren) liegt zwischen 2 kHz und 10 kHz, der für mehrphasige Systeme (z. B. Wanderfeldinduktoren) zwischen 2 Hz und 2 kHz.With the inductors 5 are two alternating field or traveling field inductors arranged opposite one another, which are operated in the frequency range from 2 Hz to 10 kHz and which build up a transverse electromagnetic field perpendicular to the conveying direction R. The preferred frequency range for single-phase systems (AC field inductors) is between 2 kHz and 10 kHz, that for multi-phase systems (e.g. traveling field inductors) between 2 Hz and 2 kHz.

Zur Stabilisierung des Metallstranges 1 in der Mittenebene des Führungskanals 4 können – nicht dargestellte – Korrekturspulen beiderseits des Führungskanals 4 bzw. des Metallstranges 1 angeordnet sein. Diese werden von Regelungsmitteln so angesteuert, dass die Überlagerung der magnetischen Felder der Induktoren 5 und der Korrekturspulen den Metallstrang 1 stets mittig im Führungskanal 4 hält.To stabilize the metal strand 1 in the middle level of the guide channel 4 can - not shown - correction coils on both sides of the guide channel 4 or the metal strand 1 be arranged. These are controlled by control means so that the superimposition of the magnetic fields of the inductors 5 and the correction coils the metal strand 1 always in the middle of the guide channel 4 holds.

Mittels der Korrekturspulen kann das magnetische Feld der Induktoren 5 je nach Ansteuerung verstärkt oder abgeschwächt werden (Superpositionsprinzip der Magnetfelder). Auf diese Weise kann auf die Lage des Metallstranges 1 im Führungskanal 4 Einfluss genommen werden.The magnetic field of the inductors can be corrected by means of the correction coils 5 depending on the control can be amplified or weakened (superposition principle of the magnetic fields). In this way, the position of the metal strand 1 in the guide channel 4 Be influenced.

Um eine Beruhigung der Badoberfläche im Behälter 3 zu erreichen, ist folgendes vorgesehen:
Während des Anfahrens des Beschichtungsprozesses werden die Induktoren 5 aktiviert. Wie 1 entnommen werden kann, erstrecken sich die Induktoren seitlich über die Breite B des Führungskanals 4 hinaus, so dass über die gesamte Breite B Dichtigkeit des Führungskanals 4 sichergestellt ist. Ein Abfließen von Beschichtungsmetall 2 nach unten ist ausgeschlossen.To calm the bath surface in the tank 3 To achieve this, the following is provided:
During the start of the coating process, the inductors 5 activated. How 1 can be removed, the inductors extend laterally across the width B of the guide channel 4 addition, so that the entire width B tightness of the guide channel 4 is ensured. A drainage of coating metal 2 down is out closed.

Hat sich ein stationärer Betriebszustand herausgebildet, wird in den seitlichen Endbereichen 6 des Führungskanals 4 die Wirkung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren 5 geschwächt. Hierzu sind Mittel 7 vorgesehen, die eine Schwächung des Magnetfeldes in diesem Bereich veranlassen. Anzumerken ist, dass sich die Schwächung des elektromagnetischen Feldes lediglich auf die Breite e (s. 1) beschränkt, d. h. über die wesentliche Breitenerstreckung des Führungskanals 4 liegt nach wie vor die elektromagnetische Dichtwirkung vor.Has a steady operating state developed, is in the side end areas 6 of the guide channel 4 the effect of the electromagnetic field of the inductors 5 weakened. There are means for this 7 provided that cause a weakening of the magnetic field in this area. It should be noted that the weakening of the electromagnetic field only extends to the width e (see 1 ) limited, ie over the substantial width of the guide channel 4 there is still the electromagnetic sealing effect.

Die Mittel 7 zur Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren 5 bestehen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 bis 4 aus Blechen 8, die mit einem Linearaktuator in Verbindung stehen können. Wie es insbesondere 2 entnommen werden kann, ist dabei vorgesehen, dass die Bleche 8 seitlich in den Bereich zwischen Führungskanal 4 und Induktor 5 eingeschoben werden können, und zwar veranlasst durch den Aktuator 13, der für eine gewünschte lineare Verschiebung der Bleche 8 sorgt.The means 7 to influence the electromagnetic field of the inductors 5 exist according to the embodiment 1 to 4 from sheet metal 8th that can be connected to a linear actuator. Like it in particular 2 can be removed, it is provided that the sheets 8th laterally in the area between the guide channel 4 and inductor 5 can be inserted, prompted by the actuator 13 , for a desired linear displacement of the sheets 8th provides.

Bei den Blechen 8 handelt es sich um plattenförmige Elemente, wie es der Zusammenschau der 1 bis 4 entnommen werden kann. Dabei ist in den 3a, 3b und 3c dargestellt, dass für die Ausformung der Bleche 8 unterschiedliche Möglichkeiten bestehen. Gemäß 3a ist das Blech 8 rechteckförmig ausgebildet, während die Lösung gemäß 3b ein keilförmig ausgebildetes Blech 8 vorsieht, das im oberen Bereich des Führungskanals breiter ist als im unteren Bereich.With the sheets 8th it is plate-shaped elements, as it is the synopsis of 1 to 4 can be removed. It is in the 3a . 3b and 3c shown that for the shaping of the sheets 8th there are different options. According to 3a is the sheet 8th rectangular, while the solution according to 3b a wedge-shaped sheet 8th provides that is wider in the upper region of the guide channel than in the lower region.

3c gibt schließlich an, dass sich die Blechbreite über die Höhe gemäß einer beliebigen Kurvenform ändern kann. In dieser Teilfigur ist im übrigen zu sehen, dass für die Bewegung des Blechs 8 nicht nur eine translatorische Bewegung vorgesehen werden kann, sondern auch eine in 3c schematisch angedeutete Schwenkbewegung. 3c finally indicates that the sheet width can change over the height according to any curve shape. In this part of the figure you can see that for the movement of the sheet 8th not only a translatory movement can be provided, but also an in 3c schematically indicated pivoting movement.

Wie 1 ferner entnommen werden kann, ist die Breite B des Führungskanals 4 größer ausgebildet als die Breite b des zu beschichtenden Metallstranges 1. Hat sich der stationäre Betriebszustand des Beschichtungsprozesses eingestellt, werden die Bleche 8 in den Bereich zwischen Führungskanal 4 und Induktor 5 eingeschoben; dieser Zustand ist in 2 illustriert.How 1 can also be seen is the width B of the guide channel 4 formed larger than the width b of the metal strand to be coated 1 , Once the steady state of the coating process has been established, the sheets are 8th in the area between the guide channel 4 and inductor 5 inserted; this state is in 2 illustrated.

Durch das Einschieben der Bleche 8 aus elektrisch gut leidendem Material (z. B. Kupfer oder Aluminium) erfolgt eine Schwächung des magnetischen Wanderfeldes. Die in dem Blech 8 erzeugten Wirbelströme schwächen das normale Wanderfeld des Induktors 5 und vermindern so die Levitationskraft des Induktors 5 auf das Beschichtungsmetall 2 im Führungskanal 4. Das Ergebnis ist, dass im seitlichen Endbereich 6 die nach oben gerichtete elektromagnetische Pumpwirkung des Induktors 5 herabgesetzt ist, so dass hier Beschichtungsmetall 2 im Füh rungskanal 4 nach unten gelangen kann. Da im Mittenbereich des Führungskanals 4 die Levitationskraft des Induktors 5 unverändert aufrecht erhalten ist, ergibt sich eine Strömung, die in 1 schematisch mit Pfeilen angedeutet ist.By inserting the sheets 8th the magnetic traveling field is weakened from electrically well-suffering material (e.g. copper or aluminum). The one in the sheet 8th eddy currents generated weaken the normal traveling field of the inductor 5 and thus reduce the levitation force of the inductor 5 on the coating metal 2 in the guide channel 4 , The result is that in the side end area 6 the upward electromagnetic pumping action of the inductor 5 is reduced, so here coating metal 2 in the guide channel 4 can get down. Because in the middle of the guide channel 4 the levitation force of the inductor 5 is maintained unchanged, a flow results in 1 is indicated schematically with arrows.

Die als elektromagnetische Pumpe wirkenden Induktoren 5 fördern damit einen gewissen Volumenstrom Beschichtungsmetall 2, was zur Folge hat, dass die Strömungen im Beschichtungsbad vergleichmäßigt werden und die Badoberfläche beruhigt wird.The inductors that act as an electromagnetic pump 5 promote a certain volume flow of coating metal 2 , which has the consequence that the currents in the coating bath are evened out and the bath surface is calmed.

Das vorgeschlagene Konzept sieht also vor, dass im stationären Betriebszustand den als magnetische Pumpe fungierenden Induktoren 5 Beschichtungsmetall 2 im Führungskanal 4 zur Verfügung gestellt wird. Durch die Maßname, dass die Schwächung des elektromagnetischen Feldes der Induktoren 5 erst im stationären Zustand erfolgt, ich sichergestellt, dass insbesondere beim Anfahren der Anlage kein Beschichtungsmetall 2 nach unten durch den Führungskanal 4 austreten kann.The proposed concept therefore provides that in the stationary operating state the inductors functioning as magnetic pumps 5 coating metal 2 in the guide channel 4 is made available. By the measure that the weakening of the electromagnetic field of the inductors 5 Only in the steady state, I ensured that no coating metal, especially when starting up the system 2 down through the guide channel 4 can leak.

Die Sicherstellung der Dichtigkeit des Führungskanals 4 hat deshalb eine besondere Bedeutung, da ohne sie beim Anfahren der Anlage das Beschichtungsmetall ungebremst nach unten stürzen würde, was bereits nach einem Meter Fallhöhe eine Fallgeschwindigkeit von ca. 4,5 m/s zur Folge hat. Infolge der hohen Dichte des Beschichtungsmetalls 2 und des daraus resultierenden hohen Impulses würden schwere Beschädigungen an der Anlage entstehen.Ensuring the tightness of the guide channel 4 is therefore of particular importance, since without it the coating metal would fall down without being braked when starting up the system, which results in a fall speed of approx.4.5 m / s after just one meter of fall. Due to the high density of the coating metal 2 and the resulting high impulse would cause severe damage to the system.

Wie bereits erläutert, kann das seitliche Einschieben der Bleche 8 durch lineare Verstellantriebe (Aktuatoren 13) erfolgen; gleichermaßen ist ein drehender Verstellantrieb möglich (s. 3c).As already explained, the sheet can be pushed in laterally 8th through linear adjustment drives (actuators 13 ) respectively; a rotating adjustment drive is also possible (see 3c ).

4 kann entnommen werden, dass sich auch für die Wahl der Höhe der Bleche 8 verschiedene Möglichkeiten ergeben. In dieser Figur sind mit ausgezogenen Linien, mit gestrichelten Linien bzw. mit strichpunktierten Linien drei unterschiedliche Bleche 8 einskizziert, die sich über unterschiedliche Höhenbereiche des Führungskanals 4 erstrecken. 4 can be seen that also for the choice of the height of the sheets 8th result in different possibilities. In this figure there are three different sheets with solid lines, with dashed lines or with dash-dotted lines 8th outlined that cover different height ranges of the guide channel 4 extend.

Wie 5 entnommen werden kann, besteht auch eine andere Möglichkeit der Schwächung des magnetischen Feldes der Induktoren 5, nämlich auf elektrischem Wege. Hierzu sind im seitlichen Endbereich 6 des Führungskanals 4 mehrere Kurzschlussspulen 9 übereinander im Führungskanals 4 angeordnet. Die Kurzschlussspulen 9 werden im Falle des Anfahrens der Anlage nicht aktiviert, so dass sie wirkungslos bleiben. Sobald jedoch der stationäre Betriebszustand erreicht wird, werden die Kurzschlussspulen 9 mittels einer Steuerung oder Regelung 10 aktiviert, d. h. die elektronische Steuerung bzw. Regelung 10 erzeugt in den Spulen 9 die Kurzschlusswirkung, was dazu führt, dass eine gezielte Einstellung der Schwächung des magnetischen Feldes der Induktoren 5 im seitlichen Endbereich 6 des Führungskanals 4 möglich wird. Durch die Kurzschlussspulen 9 ist damit eine einfache Einstellung der Eindringtiefe des Beschichtungsmetalls 2 im seitlichen Endbereich 6 des Führungskanals 4 möglich.How 5 can be removed, there is also another possibility of weakening the magnetic field of the inductors 5 , namely by electrical means. For this are in the side end area 6 of the guide channel 4 several short-circuit coils 9 one above the other in the guide channel 4 arranged. The short-circuit coils 9 in the fall Start-up of the system is not activated, so that they remain ineffective. However, as soon as the stationary operating state is reached, the short-circuit coils 9 by means of a control or regulation 10 activated, ie the electronic control or regulation 10 generated in the coils 9 the short circuit effect, which leads to a targeted adjustment of the weakening of the magnetic field of the inductors 5 in the side end area 6 of the guide channel 4 becomes possible. Through the short-circuit coils 9 is a simple adjustment of the penetration depth of the coating metal 2 in the side end area 6 of the guide channel 4 possible.

Die Kurzschlussspulen 9 weisen gegenüber den Blechen 8 einen Vorteil auf: Die Feldschwächung des elektromagnetischen Wanderfeldes kann immer nur über die Bildung von Wirbelströmen erfolgen. Diese erzeugen jedoch einen hohen Wärmeeintrag in die Bleche 8 bzw. Kurzschlussspulen 9. Beim Einsatz der Kurzschlussspulen 9 lässt sich eine Kühlung dieser Elemente in sehr einfacher Weise bewerkstelligen. Hierzu wird auf 6 hingewiesen, wo schematisch angedeutet ist, wie die Kurzschlussspule 9, angesteuert von der Steuerung bzw. Regelung 10, über einen innenliegenden Kanal mit einer Flüssigkeitskühlung, insbesondere Wasserkühlung, versorgt werden kann, so dass die Spule 9 keiner übermäßigen Erhitzung ausgesetzt. ist.The short-circuit coils 9 point towards the sheets 8th one advantage: The field weakening of the electromagnetic traveling field can only ever be achieved by the formation of eddy currents. However, these generate a high heat input into the sheets 8th or short-circuit coils 9 , When using the short-circuit coils 9 cooling of these elements can be accomplished in a very simple manner. This is done on 6 pointed out, where is indicated schematically, such as the short-circuit coil 9 , controlled by the control system 10 , can be supplied with liquid cooling, in particular water cooling, via an internal channel, so that the coil 9 not exposed to excessive heating. is.

In 7 ist eine weitere Ausgestaltung skizziert. Dort ist zu sehen, dass im Bereich des Führungskanals 4 Wehre 11 und 12, nämlich ein Seitenwehr 11 und ein Umlenkwehr 12, angeordnet sind. Mit den Wehren 11, 12 wird es möglich, den abwärts gerichteten Strom an Beschichtungsmetall 2 zu lenken und erst an einer relativ tief liegenden Stelle im Führungskanal 4 eine Zuführung zum Hauptpumpstrom in Richtung der Mitte des Führungskanals 4 vorzunehmen. Die für den gebremsten, abwärts gerichteten Strom erforderlichen Mittel der Feldschwächung sind – wie oben beschrieben – in vollem Umfang dafür einsetzbar. Die Induktoren 5 müssen auch hier breiter als der Führungskanal 4 sein. Die Umlenkung der Strömung an der Unterkante der zusätzlichen Wehre in die Mitte des Führungskanals 4 kann wieder nur durch den Pumpeffekt oder aber durch weitere kleine umlenkende Wehre erfolgen oder unterstützt werden. Die Tiefe, wie weit die Wehre in den Führungskanal hineinreichen, sind durch die strömungstechnischen Randbedingungen einer ruhigen Badoberfläche vorgegeben.In 7 a further embodiment is outlined. There you can see that in the area of the guide channel 4 weirs 11 and 12 , namely a side weir 11 and a diversion weir 12 are arranged. With the weirs 11 . 12 it becomes possible the downward flow of coating metal 2 to steer and only at a relatively low point in the guide channel 4 a supply to the main pump flow in the direction of the center of the guide channel 4 make. The means of weakening the field required for the braked, downward current can - as described above - be fully used for this. The inductors 5 have to be wider than the guide channel 4 his. The deflection of the flow at the lower edge of the additional weirs into the middle of the guide channel 4 can be done or supported only by the pump effect or by other small deflecting weirs. The depth, how far the weirs extend into the guide channel, is determined by the fluidic boundary conditions of a calm bath surface.

11: Metallstrang (Stahlband)metal strand (Steel strip)
22: Beschichtungsmetallcoating metal
33: Behältercontainer
44: Führungskanalguide channel
55: Induktorinductor
66: seitlicher Endbereich des Führungskanalslateral End area of the guide channel
77: Mittel zur Beeinflussung des elektromagnetischen Feldesmedium to influence the electromagnetic field
: der Induktorenthe inducers
88th: Blechsheet
99: KurzschlussspuleShort circuit coil
1010: Steuerung oder Regelungcontrol or regulation
11, 1211 12: Wehrweir
1313: Aktuatoractuator
BB: Breite des Führungskanalswidth of the guide channel
bb: Breite des Metallstrangeswidth of the metal strand
ee: Breite der Abschwächung deswidth the weakening of
: elektromagnetischen Feldes der Induktorenelectromagnetic Field of inductors
RR: Förderrichtungconveying direction
HH: Höhe des FührungskanalsHeight of the guide channel

Claims

Process for hot-dip coating a metal strand ( 1 ), in particular a steel strip in which the metal strand ( 1 ) vertically through a the molten coating metal ( 2 ) receiving container ( 3 ) and through an upstream guide channel ( 4 ) is passed through, to retain the coating metal ( 2 ) in the container ( 3 ) in the area of the guide channel ( 4 ) an electromagnetic field by means of at least two on both sides of the metal strand ( 1 ) arranged inductors ( 5 ) is generated, characterized in that when starting the coating process by means of the inductors ( 5 ) an electromagnetic field is generated that extends essentially over the entire width (B) of the guide channel ( 4 ) and that after reaching an essentially steady operating state, the electromagnetic field of the inductors ( 5 ) in at least one side end area ( 6 ) of the guide channel ( 4 ) is weakened.

A method according to claim 1, characterized in that the weakening of the electromagnetic field of the inductors ( 5 ) over a given width (e).

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the weakening of the electromagnetic field of the inductors ( 5 ) in both lateral end areas ( 6 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the width (b) of the metal strand ( 1 ) is chosen smaller than the width (B) of the guide channel ( 4 ).

A method according to claim 4, characterized in that the width (b) of the metal strand ( 1 ) at most 90% of the width (B) of the guide channel ( 4 ) is.

Device for hot-dip coating a metal strand ( 1 ), in particular a steel strip in which the metal strand ( 1 ) vertically through a the molten coating metal ( 2 ) receiving container ( 3 ) and through an upstream guide channel ( 4 ) is passed through, with at least two on both sides of the metal strand ( 1 ) in the area of the guide channel ( 4 ) arranged inductors ( 5 ) to generate an electromagnetic field to retain the coating metal ( 2 ) in the container ( 3 ), in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized by means ( 7 ) to influence the electromagnetic field of the inductors ( 5 ) in at least one side end area ( 6 ) of the guide channel ( 4 ).

Apparatus according to claim 6, characterized in that the inductors ( 5 ) over the entire width (B) of the guide channel ( 4 ) extend.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the means ( 7 ) to influence the electromagnetic field of the inductors ( 5 ) at least one between the guide channel ( 4 ) and the inductors ( 5 ) insertable sheet ( 8th ) consist.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the sheet ( 8th ) is rectangular or wedge-shaped or its width changes according to a predetermined curve shape.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the means ( 7 ) to influence the electromagnetic field of the inductors ( 5 ) from at least one short-circuit coil ( 9 ) consist.

Apparatus according to claim 10, characterized in that a number of short-circuit coils ( 9 ) are arranged one above the other in the vertical direction.

Device according to claim 10 or 11, characterized in that the at least one short-circuit coil ( 9 ) is provided with internal cooling, in particular liquid cooling.

Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the at least one short-circuit coil ( 9 ) with an electronic control or regulation ( 10 ) is connected.

Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that in the guide channel ( 4 ) at least one weir ( 11 . 12 ) is arranged with which the flow of the coating metal ( 2 ) can be influenced.