-
Verfahren zum Uberziehen von metallischen Bändern mit flüssigem Metall
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überziehen von metallischen Bändern
mit flÜssigem Metall und geht aus von einem Verfahren, bei den, das überziehen mittels
in das flüssige Metall teilweise eintatichender Auftragwalzen erfolgt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Umfangsgesch-win.digkeit der Walzen von der Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes
abweicht.
-
Bei den. bekannten Verfahren war es immer wesentlich, dem Band eine
gleichfÖrmige Geschwindigkeit zu erteilen, um dadurch ein sauberes Abstreichen des
flüssigen Metalls auf der Bandoberfläche zu erzielen, insbesondere auch, weil jede
Änderung der Geschwindigkeit auch eine Änderung der Walzenanord-nung bedingt.
-
Im grundsätzlichen Gegensatz dazu ist es bei Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung möglich, durch Ändern der Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumfang
und Band die Stärke des auf das Band aufzubringenden Überzuges in beliebiger Weise
einzustel.len. Geht man dabei in weiterer Ausbildung der Erfindung beispielsweise
so vor, daß das flüssige Metall Zinn -und die Geschwindigkeit des Bandes größe.-r
als die Umfangsgeschwindigkeit der in den Vorrat eintauchenden Walze ist, so wird
das Zinn ausgezogen und uls düriner Zinnüberzug auf das Band aufgebracht. Wenn dagegen,
die Bandgeschwindigkeit geringer als die Umfangsgeschwindigkeit dieser Walze ist,
erhält niat, auf dem Band einen dicken Überzug.
-
Es ist also durch einfache Regelung der Walzengeschwindigkeit möglich,
die Überzugsstärke auf dem Band in einfacher Weise zu regulieren.
-
Wenn, wie es auch bereits zum Stande der Technik gehört, die Walzen
zwar zurr, Aufträgen des überzuges, gleichzeitig aber auch zur Halterung der Bänder
dienen, ist eine Relativgeschwindigkeit zwischen Wälzen und Band niemals möglich
und mit einer solchen Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfuhren auch nicht den
kar.
-
Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine schematische, teilweise
im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen von Zinn auf
beide Seiten eines Bandes mit Hilfe einer Walze, Fig. 2 eine Abänderung einer Vorrichtung
zur beidseitigen Verzinnung des Bandes, Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform.
Nach Fig. 1 wird das Band 12 unter Spannung von einer Spule 13 abgespult
und durch eine mit Dampf arbeitende Entfettungsvorrichtung 14, welche den üblichen
Kühler 15 aufweist. -und die Ölschichten auf dem Band -beseitigt, geführt.
Das Band wird durch die Führungswalzen 16 und die Kontaktwalzt:
17
geführt und tritt durch eine als Gasabdichtung dienende A,#bestst-opfbüchse
19 in einen Kanal 18 ein. Der Kanal 18 ist gasdicht an einer
Kammer 20 be-
festigt, in die das Band einläuft. Nach dem Einlaufen in die
Kammer 20 läuft das Band über eine Kontaktwalze 21, eine Verzinnungswalze 22, eine
Führungswalze 23 und eine zwelte Verzinnungswalze 24, bevor es die Kammer
über den Kanal 25 verläßt.
-
Die -Verzinnungswalzen. 22 und 24 bringen auf die gegenüberliegenden
Seiten des Bandes Zinn auf und tauchen jeweils in ein Zinnbad, 26. Die Walzen
22 und 24 werden mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die etwas geringer
ist als die Geschwindigkeit, mit der das Band durch die Vorrichtung mit Hilfe der
Wichelspule 27 hindurchgezoggen wird. Infolgedessen wird das von jeder Verzinnungswalze
aufgenommene Zinn durch -das Band ausdein zw#ischenVi#rzinnungs -walze und Band
gebildeten Meniskus ausgezogen. Auf diese Weise wird der durch die Walzen 22, 24
auf das Band aufgebrachte Überzug gestreckt und verfestigt sich im gestreckten Zustand,
so daß man einen sehr dünnen Überzug erhält. Der an sich tinstab-ile, gestreckte
Überzug wird auf deni Band schnell dadurch
verfestigt, daß man
ihn in einern Wasserhad, 28,
in das der Kanal 25 einnifindet, abschreckt,
um züi verhindern, daß sich der flüssige -Überzug infolge der Oberflächenspannung
des Überzugsmaterials örtlich zusammenballt. Das Abschrecken kann auch dadurch erfolgen,
daß man das überzogene Band durch mittels der Einlässe 29, 30 im Kanal
25 eingeführte Dampfstrahlen führt. Vorzugsweise verwendet man im Abschreckbad
28 eine Emulsion von drei Teilen Baumwollsamenöl in 1000Teilen. Wasser. Die gleiche
Ernulsion kann man auch durch die Einlaßdüsen 29,
30 auf das Band versprühen,
Nach dem Abschrecken -wird das Band zwischen Gummiwalzen 31, 32 hindurchgeführt,
die die bei Verw-endung einer Abschreckemulsion vorhandene überschüssige
Emulsion - -entfernen. Anschließend passiert das Band einen Kanal
33, aus dem die Luft durch eine Vakuumpumpe - bei 34 abgezogen wird.
Dieser Kanal wird durch die Leitung 35 mit Warmluft versorgt. Dieses Verfahren
dient dazu, das auf dem Band verbliebene Wasser zu verdampfen. Schließlich wird
das Band auf der Spule 27 aufgespult.
-
Beim Durchlauf durch den Kanal 18 wird das Band mit Hilfe der
Kontaktwalzen 17 und 21 mit starkem Wechselstrom beschickt. Dieser Wechselstrom
steigert die Temperatur des in den Kanal 18 eintretenden Bandes auf etwa
900' C. Die Temperatur wird durch ein Pyrometer bei 36 gemessen. Die
Temperatur im Gehäuse 20 selbst wird bei etwa 300' C gehalten. Diese verhältnismäßig
niedrige Temperatur läßt sich durch Verwendung von Stickstoff in der reduzierenden
Atmosphäre für den Verzinnungsvorgang aufrechterhalten. Das in den Kanal
18 durch die Leitung 37
eingeführte und aus dem Kanal 25 durch
die Leitung 38 austretende Gasgemisch besteht vorzugsweise aus gleichen Teilen
Wasserstoff und Stickstoff, so daß die Oxyde auf dem Band reduziert und gleichzeitig
die Verwendung einer niedrigen Tempera;tur für den Verzinnutigsvorgang möglich wird.
Ohne Stickstoff könnte die Temperatur richt unterhalb 400' C gesenkt werden.
Die Arbeitstemperatur im Gehäuse 20 verhindert eine übermäßige FeSn.-Bildung und
wird durch nicht gezeichnete, an der Oberfläche der Walze 23 und in den Bädern
26 anliegende Thermoelernente gesteuert. Der Gasdruck im Gehäuse 20 verhindert
zusammen mit einer Abdeckplatte 40 an der Einmündungsstelle des Kanals
25 ins Gehäuse 20 den Eintritt von Dampf in dieses Gehäuse, falls solcher
zum Abschrecken Verwendung findet. Das Überziehen von Bändern in einer reduzierenden
Atmosphäre ist an sich bekannt.
-
Die Verzinnungswalzen 22, 24 bestehen vorzugsweise aus hartern Stahl
oder einem Metall, welches eine feste Lösung mit dem Zinn bildet, so# daß sie durch
das Zinn benetzt werden. Geeignete Stoffe hierfür sind beispielsweise Wolfrain oder
Molybdün. Gegebenenfalls kann man die Walzen auch aus einem keramischen Stoff herstellen,
der durch flüssiges Zinn benetzt wird.
-
Die Dicke des durch die Verzinnungswalzen 22, 24 auf das Band aufgebrachten
Überzugs läßt sich durch Veränderung der Walzendurchmesser oder der Eintauchtiefe
der Walzen in die Bäder 26 sowie durch Änderung der Relativgeschwindigkeiten
zwischen Band und Walzen beliebig einstellen. Die Dicke der auf die beiden Oberflächen
der Bänder aufgebrachten Überzüge muß nicht notwendig immer die gleiche sein. Wenn
ferner ein dicker Überzug auf das Band aufgebracht werden soll, was beispielsweise
beim Aufbringen von Zink- oder Aluminiumüberzügen von Bedeutung ist, dann kann man
die Walzen 22 und. 24 mit einer Geschwindigkeit umlaufen lassen, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit
größer als die Bandgeschwindigkeit ist, Es entsteht dann ein dickerer Überzug. Vorzugsweise
eignet sich jedoch die beschriebene und im einzelnen dargestellte Vorrichtung für
das Verzinnen.
-
Die Umlaufgeschwindigkeit der Verzinnungswalzen ist durch den Einfluß
der Zentrifugalkraft auf das durch die Walzen zu übertragende Zinn beschränkt. Macht
man bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung die Durchmesser der Walzen
22 und 24 etwa 5 cm groß, - dann ist eine Bandgeschwindigkeit von
7,5 rn/Min. angemessen. Es lassen sich jedoch auch Bandgeschwindigkeiten
von 30 ni/Min. mit entsprechenden Überzugsdicken erreichen. Bei so hohen
Geschwindigkeiten sollte das Entfetten des Bandes vorzugsweise in einer getrennten
Vorstufe erfolgen, da die Entfettungsvorrichtung 14 der Bandgeschwindigkeit Beschränkungen
auferlegt.
-
Statt die Walzen 22 und 24 im Abstand über der Bandbahn anzuordnen,
können sie auch in unmittelbarer Nachbarschaft aufgestellt werden, wobei das Band
12, wie aus Fig. 2 ersichtlich, zwischen ihnen hindurchläuft. Der aus flüssigem
Zinn bestehende Meniskus wird dann, wie bei 41 erkennbar, durch das Band ausgezogen.
Wie beim ersten Ausführungsb#eispiel können die Walzen 22 und 24 mit gleicher, aber
von der Bandgeschwindigkeit abweichender Geschwindigkeit umlaufen, so daß gleiche
Mengen von Überzugsmaterial auf beiden Seiten des Bandes entstehen. Zur Erzielung
verschieden starker überzüge kann man auch verschiedene Umlaufgeschwindigkeiten
dieser beiden Walzen wählen.
-
Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen können
die Bänder durch die Relativbewegung zwischen ihnen und den Walzen 22, 24 gegebenenfalls
verkratzt werden. Um auch diese Möglichkeit auszuschalten, können zwei Walzen zur
Übertragung des Zinns vom Bad 26 auf eine Seite des Bandes Verwendung finden.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 3
dargestellt, wobei die Walzen
50 in die Bäder 26 eintauchen und das von ihnen aufgenommene Zinn
auf die Walzen 51 übertragen, von wo es auf das Band 12 übergeht. In diesem
Falle tritt keine Berührung zwischen den Walzen 51 und dem Band 12 auf, so
daß die Gefahr eines Verkratzeiis vermieden wird. Die unterschiedliche Bewe
g ung tritt zwischen den Walzen 50 und 51 auf. Für die Verzinnung
haben die Walzen 51 eine etwas größere Umfangsgeschwindigkeit als die Walzen
50, so daß das Zinn auf die Walzen 51 in einem dünnen Film übertragen
wird, der auf das Band 12 übergeht. Soll ein dicker Überzug geschaffen werden, dann
werden die Walzen 51 mit geringerer Geschwindigkeit als die Walzen
50 angetrieben.
-
Die Dicke des auf dein Band 12 aufgebrachten Zinnüberzugs kann ferner
in bekannter Weise durch ein Paar von zur Beseitigung überschüssigen Zinns dienenden
Klemmwalzen vermindert werden. Falls solche Walzen vorgesehen werden, sitzen sie
zweckni,"Lßig zwischen dem Kanal 33 und der Spule 27. Die zwischen
sich das Band aufnehmenden Kleminwalzen arbeiten in einem Flüssigkeitsbad, dessen
Temperatur etwas oberhalb der Schinelztemperatur des Zinns liegt. Beispielsweise
laufen sie in einem Palmölbad um. Gegebenenfalls können die Walzen auch in Luft
in einer erwärmten Atmosphäre umlauf en. Die Walzen selbst weisen eine elastische
Oberfläche auf. Ein geeignetes Metall hierfür ist Silikongummi. Diese
Silikongummiarten
widerstehen den Badtemperaturen von etwa 250' C, ohne ihre Elastizität zu
verlieren. Gegebenenfalls kann dieser Silikongummiüberzug eine dünne und elastische,
aus Metall oder einem anderen geeignetenplastischenMaterial bestebendeAbdeckung
aufweisen, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen, welches den Silikongunimi vor
dheinischen Angriffen durch flüssige Medien im Bad schützt, wobei trotzdem die für
die innige Berührung zwischen der Klemmwalzenoberfläche und dem Band erforderliche
Oberflächenelastizität erhalten bleibt.
-
Die hohe Temperatur, bei der die Klemmwalzen arbeiten, läßt den Zinnüberzug
auf dem Band schmelzen. Die Klemmwalzen entfernen dann überschüssiges Zinn auf dem
Band in bekannter Weise und reduzieren die Dicke des Überzugs auf einen geringen
gleichmäßigen Wert, beispielsweise auf 0,2mm und wesentlich darunter. Die Elastizität
der Walzen sichert eine innige Berührung mit den Bändern und damit eine Gleichmäßigkeit
des Überzugs. Die Wirkung ist wesentlich besser, als wenn harte, nicht elastische
Walzen Verwendung finden.
-
Obwohl sie in den einzelnen Figuren nicht dargestellt sind, können
in bekannter Weise Vorrichtungen zur Erzeugung mechanischer Schwingungen an der
Verzinnungsstelle vorgesehen werden, die seitlich am, Band angreifen, wenn dieses
über die Verzinnungswalzen hinweggeht. Eine solche Schwingungserzeugung unterstützt
die Verzinnung bei hohen Bandgeschwindigkeiten und stellt eine gute Bindung zwischen
Überzug und Band und die Kontinuität des Überzugs sicher. Die Schwingungsfrequenzen
können im Ultraschallbereich liegen und durch bekannte elektromechanische Vorrichtungen
erzeugt und auf das Band übertragen werden.