DE112016006868B4

DE112016006868B4 - Vorrichtung zum Bilden einer Stickstoffwolke zur Herstellung eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs mit hervorragender Oberflächenqualität und Verfahren zur Herstellung eines mit Zink-Aluminium schmelztauchbeschichteten Stahlblechs unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE112016006868B4
Application number: DE112016006868.9T
Authority: DE
Inventors: Byung Moon Lim; Byung Sun Moon; Young Keun Song; Ick Seok Choi
Original assignee: DONGKUK STEEL MILL CO Ltd
Current assignee: Dongkuk Coated Metal Co Ltd Kr
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2036-05-28
Also published as: KR101758717B1; NZ721156A; ES2725126B1; ES2725126A2; DE112016006868T5; GB201817297D0; WO2017200134A1; GB2564365B; GB2564365A; ES2725126R1

Abstract

Vorrichtung zur Anordnung zwischen einer Oberfläche (10) eines Beschichtungsbades zur Schmelztauchbeschichtung und einer Luftbürsteneinrichtung (2) zum Steuern einer Dicke eines an einer Oberfläche eines Bandes (100) anhaftenden Beschichtungsmetalls, um eine Stickstoffwolke als Vorhang rund um das Band (100) zu bilden, das aus dem Beschichtungsbad (1) kommt, wobei die Vorrichtung von der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades um eine Distanz beabstandet ist, wobei die Vorrichtung umfasst:einen Körper (3),einen Schlitz (32), der an dem Körper (3) ausgebildet ist, so dass das Band (100) hindurchführbar ist,untere Gasausstoßteile (33), die am Umfang eines unteren Endabschnittes des Körpers (3) angeordnet sind, um Stickstoffgas in Richtung der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades (1) zu düsen und Umgebungsluft abzublocken, dadurch gekennzeichnet, dassder Körper (3) eine halbzylindrische Kuppelform aufweist, deren Unterseite in Richtung der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades (1) offen ist, wobei der Schlitz (32) an der Oberseite des Körpers (3) ausgebildet ist,innere Gasausstoßteile (31) zu beiden Seiten des Bandes (100) derart angeordnet sind, dass sie quer über die Unterseite des Körpers (3) in Breitenrichtung des Bandes (100) zueinander ausgerichtet sind, um Stickstoffgas nach unten in Richtung des Bandes (100) zu düsen, undeine Vielzahl von Einspritzdüsen (34) an dem der Körper (3) mit halbzylindrischer Kuppelform oberhalb der inneren Gasausstoßteile (31) zum Düsen von Stickstoffgas in Richtung des Bandes (100) angeordnet sind, um innerhalb des Körpers (3) einen Raum (S) mit einer nicht-oxidierenden Atmosphäre zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schmelztauchbeschichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung im Rahmen eines Herstellungsverfahrens für ein Zink-Aluminium-basiertes, schmelztauchbeschichtetes Stahlblech sowie im Rahmen einer Anlage zur Schmelztauchbeschichtung.
Insbesondere zielt die Erfindung auf eine Vorrichtung zum effektiven Bilden einer nicht oxidierenden Atmosphäre ab, um Umgebungsluft für ein beschichtetes Stahlblech in einer Anlage oder einem Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung eines Metalls, wie beispielsweise Zink oder Aluminium, auf einem Stahlblech zu blockieren.
Schmelztauchbeschichtete Stahlbleche sind weit verbreitet in einem Versuch, die Korrosionsbeständigkeit eines Basisstahlblechs zu sichern. Üblicherweise sind zinkbeschichtete Stahlbleche (GI) basierend auf der wirtschaftlichen Effizienz sowie des Ressourcenreichtums weit verbreitet, wobei es sich dabei um den gängigsten Typ des beschichteten Stahlblechs handelt. Außerdem hat bereits Forschung in großem Umfang zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von zinkbeschichteten Stahlblechen stattgefunden. Insbesondere wurde in den späten 1960er Jahren ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech (sogenanntes „Galvalume“) mit einem Al-Zn-Gehalt von 55 % vorgeschlagen, das eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit sowie ein sehr schönes Erscheinungsbild aufweist.
Ein solches aluminiumbeschichtete Stahlblech weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit im Vergleich zu zinkbeschichteten Stahlblechen auf, und ist somit für den Einsatz bei Schalldämpfern von Automobilen, Haushaltsgeräten, wärmebeständigen Materialien und dergleichen weit verbreitet.
So ist beispielsweise in JP S57- 47 861 A ein Aluminiumstahlblech offenbart, das Ti im Eisen enthält, , und in JP S60- 243 258 A ist ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech offenbart, das 0,01 bis 4,0 % Mangan, 0,001 bis 1,5 % Titan und 3,0 bis 15,0 % Silizium enthält.
Außerdem werden, um das Wachstum einer Fe-Al-Legierungsschicht oder eine rapide Diffusion von Aluminiummetall in das Eisen durch die Reaktion des Aluminiums mit Eisen zu verhindern, dem Aluminiumbeschichtungsbad 10 % oder weniger an Si hinzugefügt. Ein durch dieses Verfahren hergestelltes beschichtetes Stahlblech zeigt eine relativ überlegene Bearbeitungsfähigkeit sowie Wärmebeständigkeit und ist für wärmebeständige Elemente wie beispielsweise Schalldämpfer von Automobilen, Warmwasserversorgung, Wasserkocher oder Innenauskleidungen von elektrischen Reiskochern und weit verbreitet.
Allerdings kann das Silizium, das zum Verhindern der Bildung von Legierungsschichten hinzugefügt wird, das äußere Erscheinungsbild der beschichteten Stahlbleche beschädigen und das äußere Erscheinungsbild in negativer Weise trüb machen. Was dies betrifft, kann die Beschädigung des äußeren Erscheinungsbildes, die durch die Zugabe von Silizium verursacht wird, in gewissem Maße durch die Zugabe einer geringen Menge von Magnesium wettgemacht werden ( US 3 055 771 A ).
Außerdem hat in den vergangenen Jahren die verlängerte Lebensdauer von Komponenten für Abgassysteme von Automobilen die Entwicklung von Stahlblechen mit sich gebracht, die durch die Zugabe von Cr in einem aluminiumbeschichteten Stahlblech erhalten werden. So ist beispielsweise in JP S63- 18 043 A ein beschichtetes Stahlblech mit 1,8 bis 3,0 % Chrom offenbart
Gleichzeitig weist ein Zn-Al- legiertes Stahlblech dahingehend einen Nachteil auf, dass ein bearbeiteter Scherteil keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweist. Dieses Phänomen wird durch eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit einer Oberfläche verursacht, die an dem Scherteil freiliegt, was aus einer Abnahme einer korrosionsbeständigen Opferzinkschicht zum Verhindern der Korrosion von Eisen durch die Zink-Aluminium-Legierungsschicht herrührt. Außerdem weist ein Zn-Al-legierungsbeschichtetes Stahlblech Nachteile hinsichtlich der Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit nach der Bearbeitung auf, da eine Beschichtung entsteht, die keine heterogene Legierungsphase aufweist, und eine Schnittstellenfläche nach einer Biege- oder Ziehbearbeitung empfindlich ist und die Korrosionsbeständigkeit nach der Bearbeitung somit verschlechtert ist.
Um diese Phänomene zu lösen, offenbart KR 10 0 586 437 B1 das Beschichten eines Zn-Al-Mg-Silegierungsbeschichteten Stahlblechmaterials mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit in einem Beschichtungsbad, das 45 bis 70 Gew.-% Al enthält, 3 bis 10 Gew.-% Mg, 3 bis 10 Gew.- % Si, wobei der Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen sind, und in KR 10 0 928 804 B1 ist ein Zn-Al-Mg-legierungsbeschichtetes Stahlblech mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit offenbart.
Die Oberflächenqualität eines schmelztauchbeschichteten Stahlblechs kann durch eine Technik der Oberflächenkontrolle einer Stahlplatte nach einem Galvanisierbad sowie durch die Zusammensetzung des Beschichtungsbades gesichert werden. Die Komponenten einer Schmelztauchbeschichtung, wie beispielsweise Zink (Zn), Aluminium (Al) und Magnesium (Mg) werden in der Luft mit Sauerstoff gebunden, um eine Oxidschicht zu bilden, welche die Oberflächenqualität des beschichteten Stahlblechs herabsetzt. Genauer gesagt weist ein beschichtetes Stahlblechprodukt, das durch die Zugabe von Magnesium (Mg) zu einem Beschichtungsbad erhalten wird, häufig Probleme mit der äußeren Erscheinung der Oberflächenqualität im Vergleich zu einem Fall eines allgemeinen GI oder GL-Beschichtungsbades auf, und das Problem wird durch die Oxidation als Merkmal des Mg-Elements verursacht. Mg ist ein Element, das eine hohe Oxidation aufweist, und die Oxidationsfähigkeit von Mg wird in einem Beschichtungsbad mit einer hohen Temperatur noch zusätzlich gesteigert, und aufgrund dessen wird ein Oxid oder feines Mg-Oxidationsmaterial, das eine Bindung mit anderen Elementen eingegangen ist, in einem Band eingeschlossen und setzt die Oberflächenqualität des beschichteten Stahlblechs herab.
Um dieses Problem zu lösen, sind ein Verfahren zum Bilden einer nichtoxidierenden Atmosphäre zum Verhindern der Oxidation in einem Abschnitt bekannt, in dem ein Band, das in einer Metallschmelze beschichtet wird, das aus einem Beschichtungsbad (Kanal) kommt, freigelegt und in der Luft abgekühlt wird, um die Beschichtung zu bilden, sowie eine Vorrichtung dafür.
Zu Beispielen für den Stand der Technik zählen WO 2011 / 102 434 A1 (D1), JP S55- 141 554 A (D2), JP 2010 - 202 951 A (D3), JP 2002 - 348 651 A (D4), sowie US 4 444 814 A (D5) und US 4 502 408 A (D6).
Allerdings weisen die bestehenden Verfahren und Vorrichtungen zum Bilden der nichtoxidierenden Atmosphäre in dem Abschnitt, in dem das Band in einer Metallschmelze beschichtet und anschließend der Luft ausgesetzt wird, mehrere Probleme auf.
Das heißt, wie in den Zeichnungen (siehe 2 von D1, 2 von D2, 2 von D3, und 3 von D4) des zuvor erwähnten Standes der Technik dargestellt, sind die Vorrichtungen zum Bilden der nichtoxidierenden Atmosphäre nach Stand der Technik als Kastentyp konfiguriert, wobei alles von einer Oberfläche der Beschichtungsmetallschmelze bis zu einer oberen Luftbürstenvorrichtung abgedeckt ist.
Bei der Herstellung der beschichteten Stahlplatte beträgt die Temperatur der einzelnen Beschichtungsbäder etwa 460 °C (allgemeines Beschichtungsbad für ein Zink-Aluminiumbeschichtetes Stahlblech), etwa 600 °C (Beschichtungsbad für ein Galvalume-Stahlblech), und etwa 650 °C (Beschichtungsbad für ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech), wobei dabei aufgrund der abgedichteten Kasten-/Gefäßform eine innere, erwärmte Luft mit hoher Temperatur nicht richtig in die Luft ausgestoßen werden kann und dadurch die Innentemperatur des Kastens/Gefäßes steigt.
Verfahren und Struktur nach Stand der Technik verursachen zahlreiche Probleme bei einem tatsächlichen Prozess, wie folgt:

- Verformung einer Struktur aufgrund der Wärme in dem beschränkten Raum; Strukturen wie Luftbürsten, Riffelwalzen, Senkwalzenarm oder dergleichen werden thermisch verformt.
- Versagen elektrischer Vorrichtungen zum Antrieb einer Luftbürste, wie beispielsweise verschiedener Sensoren oder eines Motors, der an der Luftbürste befestigt ist. Um dies zu verhindern, muss eine Kühlvorrichtung separat angeordnet werden, um einen Temperaturanstieg der verschiedenen elektrischen Vorrichtungen zu verhindern. Ferner wird auch die Lebensdauer der verschiedenen elektrischen Vorrichtungen reduziert.
- Die Steuerung von Zinkblumen nach der Steuerung der Beschichtung und einer Haftungsstärke ist nicht einfach. Die Mikronisierung einer Zinkblumengröße auf einer Oberfläche des beschichteten Stahlblechs wirkt sich signifikant auf die Produktqualität aus, und um Zinkblumen zu mikronisieren, sollte die Abkühlung schnell durchgeführt werden, nachdem eine Haftungsmenge kontrolliert wurde, wobei jedoch im Falle des Kastentyps die Abkühlungseffizienz aufgrund der latenten internen Wärme herabgesetzt ist. Um eine Abkühlungsgeschwindigkeit des Bandes nach der Beschichtung zu erhöhen, kommen verschiedene andere Techniken wie beispielsweise das Versprühen von Nebel oder das Versprühen von Metallpulver zusätzlich zu einer Abkühlungstechnik zum Zerstäuben von Luft tatsächlich zum Einsatz, jedoch ist die Kastentypstruktur eine Struktur oder ein Verfahren, was die Abkühlung nach der Beschichtung stark behindert.
- Die Entfernung von Oberflächenschlacke, die in einem oberen Teil des Beschichtungsbades entsteht, ist nicht einfach. Der Zweck zum Bilden einer nichtoxidierenden Atmosphäre durch Versprühen eines Stickstoffgases besteht darin, die Entstehung von Oxidation der Tauchschmelze und die Adsorption des entstandenen Oxids in das Band zu unterdrücken, doch weist der Kastentyp eine Struktur auf, welche die Entfernung von oberer Schlacke, die auf der Oberfläche der Metallschmelze entsteht, erschwert. Es entsteht tatsächlich eine beträchtliche Menge an Oxid auf der Oberfläche des Bandes, selbst unter der nichtoxidierenden Atmosphäre, welches periodisch unter Verwendung von Personal oder einer Robotervorrichtung entfernt werden muss, dabei muss jedoch die kastenartige Struktur mit einer versiegelten Form eine Tür zum Öffnen und Schließen aufweisen, und die Tür zu Öffnen und Schließen muss für den Vorgang zum Entfernen des Oxids von der Bandoberfläche wiederholt geöffnet und geschlossen werden. In diesem Fall verursacht das wiederholte Öffnen und Schließen Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer stabilen Stickstoffatmosphäre innerhalb des Kastens.
- Anstieg der Kosten für Stickstoffgas; Es gibt zwei Arten von Verfahren zum Füllen des Innenraums der kastenähnlichen Struktur mit Stickstoff, und zwar ein Verfahren zum Füllen des Innenraums der kastenähnlichen Struktur unter Verwendung von Stickstoff, der zum Steuern einer Beschichtungshaftungsmenge aus einer Luftbürste eingesprüht wird, und ein Verfahren zum Einleiten des Stickstoffes durch eine andere Zufuhrleitung von außen. Eine Stickstoffmenge, die aus der Luftbürste einer tatsächlichen kontinuierlichen Zinkbeschichtungsstraße gesprüht wird, beträgt im Allgemeinen etwa 3000 bis 6000 m³/Std, was zum Füllen des Sauerstoffs in der kastenartigen Struktur mit Stickstoff nicht ausreicht, und wie oben bereits erwähnt, sollte, um Wärme aufgrund einer Temperatur der Metallschmelze nach außen abzugeben, zusätzlich ein Stickstoffgas von außen zugeführt werden. Zu diesem Zweck muss Stickstoff mit etwa 3000 bis 4000 m³/Std zusätzlich zu dem aus der Luftbürste eingeleiteten Stickstoff eingeleitet werden, was doppelt so viel oder mehr wie die allgemein übliche Stickstoffmenge ist und einen beträchtlichen Teil der Herstellungskosten ausmacht.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus US 2016 / 0 076 127 A1 bekannt. Bei dieser wird Stickstoff über entsprechende Düsen in Richtung des Beschichtungsbades nach unten abgegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Alternativen zur Bereitstellung einer nichtoxidierenden Atmosphäre für ein Stahlblech bei den Schmelztauchbeschichtung anzugeben, um eine hohe Beschichtungsqualität zu erzielen.
Diese Aufgabe wir durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Besondere Ausführungsarten der Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche. Ferner werden ein Herstellungsverfahren für ein Zink-Aluminium-basiertes, schmelztauchbeschichtetes Stahlblech gemäß Patentanspruch 4 nebst einer besonderen Ausführungsart in Anspruch 5 sowie eine Anlage zur Schmelztauchbeschichtung gemäß Patentanspruch 6 angegeben.
Gemäß der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird durch Bilden einer Stickstoffwolke als Vorhang rund um das Stahlblech, das aus dem Beschichtungsbad kommt, verhindert, dass das Stahlblech (Band) mit einer Umgebungsluft in Kontakt kommt, bevor es eine Luftbürsteneinrichtung erreicht. Insbesondere wird in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Stickstoffgas in einen Körper eingesprüht, um den gesamten Innenraum des Körpers zu füllen, eine Öffnung einer Unterseite des Körpers wird gegen eine Umgebungsluft durch das Stickstoffgas durch untere Gasausstoßteile blockiert, die auf der Unterseite des Körpers ausgebildet sind, und das Stickstoffgas wird in Richtung eines Bandes, das von einer Oberfläche des Beschichtungsbades kommt, durch innere Gasausstoßteile von beiden Seiten des Bandes ausgestoßen, so dass ein Beschichtungsmetall, das an dem Band haftet, von der Umgebungsluft ab dem Moment blockiert wird, in dem das Band beginnt, von der Oberfläche des Beschichtungsbades zu kommen.
Gleichzeitig kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung des Weiteren einen oberen Gasausstoßteil zum Ausstoßen eines Stickstoffgases in Richtung des Bandes, das durch den Schlitz verläuft, auf beiden Seiten des Schlitzes aufweisen.
Folglich wird verhindert, dass die Sauerstoff enthaltende Umgebungsluft durch den Schlitz in den Körper gelangt.
Dabei beinhaltet der innere Gasausstoßteil einen runden Rohrkörper, an dem eine Vielzahl von Düsen zum Ausstoßen eines Stickstoffgases so ausgebildet ist, dass sie einander mit einem vorgegebenen Abstand in einer Längenrichtung beabstanden, ein Gehäuse, in dem eine Nut in einer Längenrichtung ausgebildet ist, um eine Seite des Rohrkörpers aufzunehmen, und Befestigungsblöcke, die jeweils eine Aussparung entsprechend dem Rohrkörper aufweisen, damit der Rohrkörper daran an beiden Endabschnitten des Rohrkörpers montiert werden kann, wobei ein oder mehrere Kanäle, in welchen sich ein Stickstoffgas bewegt, in dem Rohrkörper bzw. dem Gehäuse ausgebildet sind.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert, dass das Stahlblech, das aus dem Beschichtungsbad kommt, mit einer Umgebungsluft in Kontakt kommt, bevor das Stahlblech die Luftbürste durchläuft, wodurch die Qualität des schmelztauchbeschichteten Stahlblechs verbessert wird.
Außerdem kann Wärme, die aus dem Beschichtungsbad und dem Band in die Vorrichtung übertragen wird, mühelos zur Außenseite der Vorrichtung abgegeben werden.
Die oben genannten und weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich:

1 ist eine Seitenansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine perspektivische Darstellung eines Körpers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung eines Körpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine perspektivische Darstellung eines Körpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Darstellung eines inneren Gasausstoßteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines inneren Gasausstoßteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Querschnittdarstellung entlang der Linie A-A' in 6.
9 ist eine Ansicht von unten eines Körpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
Wie in 1 bis 3 dargestellt, beabstandet eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Oberfläche 10 eines Beschichtungsbades um eine vorgegebene Distanz und ist unter einer Luftbürsteneinrichtung 2 positioniert. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat einen Körper 3. Der Körper 3 weist eine halbzylindrische Kuppelform auf, und ein Schlitz 32, damit ein beschichtetes Band 100 hindurchgeführt werden kann, ist so ausgebildet, dass er sich in einer Längenrichtung des Körpers 3 auf einer Oberfläche davon erstreckt. Der Schlitz 32 ist so ausgebildet, dass er größer als eine Dicke und eine Breite des Bandes 100 ist. Der Körper 3 kann aus einer Eisenplatte bestehen.
Eine Unterseite des Körpers 3 ist in Richtung der Oberfläche des Beschichtungsbades offen. Ferner ist ein unteres Gasausstoßteil 33 zum Ausstoßen eines Stickstoffgases in Richtung der Oberfläche 10 des Beschichtungsbades auf einer rechtwinkligen Kante der Unterseite des Körpers 3 angeordnet. Das untere Gasausstoßteil 33, das ähnlich einer Vorrichtung ist, die als Luftvorhang bezeichnet wird, stößt nach unten ein unter Druck stehendes Stickstoffgas durch einen Schlitz 33a aus (siehe 9), um einen Vorhang zu bilden und eine Innenseite und eine Außenseite des unteren Gasausstoßteils 33 gegen eine Umgebungsluft abzusperren.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Vielzahl von Düsen 34 zum Ausstoßen eines Stickstoffgases in den Körper 3. Die Düsen 34 stoßen ein Stickstoffgas in Richtung der Mitte des Körpers 3 aus, um eine Stickstoffwolke S in dem Körper 3 zu bilden.
Ferner beinhaltet die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung innere Gasausstoßteile 31, die auf beiden Seiten des Bandes 100 so angeordnet sind, dass sie über eine Unterseite des Körpers 3 in einer Breitenrichtung des Bandes 100 zueinander ausgerichtet sind und ein Stickstoffgas in Richtung des Bandes 100 ausstoßen. Das innere Gasausstoßteil 31 beginnt ab dem Moment ein Stickstoffgas auszustoßen, ab dem das Band 100 von der Oberfläche 10 des Beschichtungsbades kommt, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Sauerstoff eine Oberfläche des Bandes 100 beeinträchtigt. Außerdem kann ein Effekt zum Ausstoßen von Wärme, die von dem Band 100 emittiert wird, nach außen erzielt werden. Das heißt, da die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung so angeordnet ist, dass sie die Oberfläche 10 des Beschichtungsbades beabstandet, und eine Unterseite davon offen ist, kann Wärme, die von dem Band 100 und einer Metallschmelze 1 emittiert wird, durch das Stickstoffgas, das aus der Düse 34 und dem inneren Gasausstoßteil 31 ausgestoßen wird, mühelos nach außen abgegeben werden,
Der Druck des Stickstoffgases, das von der Düse 34, dem unteren Gasausstoßteil 33 und dem inneren Gasausstoßteil 31 ausgestoßen wird, wird in Abhängigkeit von einer Bewegungsgeschwindigkeit, einer Beschichtungshaftungsmenge des Bandes 100 oder dergleichen variabel angepasst, was sich einem Fachmann von alleine erschließt.
Im Allgemeinen ist das Ausstoßen von Stickstoff auf ein Stahlblech, das aus einem Beschichtungsbad kommt, um eine nicht oxidierende Atmosphäre zu bilden, im Stand der Technik bereits bekannt (D1 bis D6), wie oben erläutert. Wenn allerdings, wie im Stand der Technik erwähnt, ein geschlossener Raum (wie eine Kastenform), einschließlich einer Einrichtung zum Anpassen einer Beschichtungsmenge des Stahlblechs gebildet wird und der Stickstoff dann dort hinein eingeleitet wird, wird eine Wärme von einer Stahlschmelze nicht nach außen abgeleitet, so dass Maschinen und verschiedene Sensoren darin beschädigt werden und versagen. Da außerdem der geschlossene Raum geöffnet werden muss, um den Vorgang zum periodischen Entfernen von Oxid durchzuführen, das auf einer Oberfläche des Beschichtungsbades entsteht, sollte der Betrieb der Vorrichtung gestoppt werden, da andernfalls das Einleiten von Umgebungsluft die Qualität herabsetzt.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist unter der Luftbürsteneinrichtung 2 angeordnet, um eine Menge des Beschichtungsmetalls anzupassen, das an dem Band 100 haftet. Ferner stößt in einem Zustand, in dem der kuppelförmige Körper 3 eine Abdeckung bildet und die Umgebungsluft durch den Stickstoff blockiert wird, der von dem unteren Gasausstoßteil 33 ausgestoßen wird, welches an dem Rand des unteren Endabschnitts des Körpers ausgebildet ist, das innere Gasausstoßteil 31 den Stickstoff direkt auf das Stahlblech 100 aus, und der verbleibende Raum wird mit Stickstoff gefüllt, das aus der Einspritzdüse 34 ausgestoßen wird, so dass in dem Raum S eine nicht oxidierende Atmosphäre entsteht, die durch den Stickstoff gebildet wird, wie in 1 dargestellt.
In einem Zustand, in dem der Vorhang S durch das Stickstoffgas gebildet wird, kann die Wärme mühelos nach außen ausgestoßen werden, während gleichzeitig verhindert wird, dass die Oberfläche des Bandes 100 mit Sauerstoff in Kontakt kommt, so dass die verschiedenen Komponenten (nicht dargestellt) nicht beeinträchtigt und damit weder beschädigt werden, noch versagen.
Da die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung außerdem die Oberfläche des Beschichtungsbades um eine vorgegebene Distanz beabstandet, können Geräte zum Entfernen von Oxid von der Oberfläche der Metallschmelze durch Personal oder eine Vorrichtung mühelos eingesetzt werden, und selbst während des Entfernungsvorgangs kann kontinuierlich Stickstoff ausgestoßen werden, was den Vorteil bietet, dass die Vorrichtung nicht gestoppt werden muss.
Ferner kann selbst bei dem nach Stand der Technik geschlossenen Raum das Anhaften eines Metallschmelzenoberflächenoxids, das auf der Oberfläche der Metallschmelze entsteht, an dem Stahlblech oder die Entstehung einer feinen Oxidbeschichtung aufgrund von Magnesium, wenn das Stahlblech aus der Metallschmelze entnommen wird, vollständig verhindert werden. Dagegen wird in der vorliegenden Erfindung Stickstoff, der von dem inneren Gasausstoßteil 31 ausgestoßen wird, nach unten in Richtung des Stahlblechs 100 ausgestoßen und erzeugt eine Kraft, die das Oberflächenoxid der Metallschmelze von dem Stahlblech 100 nach außen schiebt, so dass die Einführung des Stahlschmelzenoberflächenoxids in das Stahlblech 100 oder die Entstehung einer feinen Oxidschicht auf dem Stahlblech 100 effektiv unterdrückt werden kann.
In 1, 2 und 4 kennzeichnet die nicht erläuterte Bezugsziffer 50 einen Meniskus, der von der Metallschmelze gebildet wird, die auf beiden Seiten des Stahlblechs 100 haftet und von der Oberfläche des Beschichtungsbades kommt. Eine Menge der Stahlschmelze, die in dem Meniskus enthalten ist, entspricht einer Dicke des beschichteten Metalls, das an dem Stahlblech 100 haftet, die durch eine Bewegungsgeschwindigkeit des Stahlblechs, einen Druck des Stickstoffgases, das von der Luftbürste 2 ausgestoßen wird, oder dergleichen eingestellt wird. Das innere Gasausstoßteil 31 dient dazu, Schlacke, die auf der Oberfläche des Meniskus entsteht, physisch zu entfernen, so dass sie nicht an dem beschichteten Stahlblech 100 haftet, oder eine Oxidationsatmosphäre zu unterdrücken, in der Schlacke entstehen kann.
4 und 5 zeigen eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 und 5 dargestellt, ist zusätzlich ein Paar aus oberen Gasausstoßteilen 35 zum Ausstoßen eines Stickstoffgases in Richtung des Schlitzes 32, der an einer Oberseite des Körpers 3 der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, zu beiden Seiten des Schlitzes 32 angeordnet.
Die Luftbürsteneinrichtung 2, die über der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist, passt eine Beschichtungsmenge des Stahlblechs 100 an, während gleichzeitig Stickstoff mit relativ hohem Druck ausgestoßen wird, wobei dabei das Stickstoffgas, das mit hohem Druck ausgestoßen wird, mit Umgebungsluft gemischt werden kann, um die Bildung eines Wirbelstroms zu verursachen. Der Wirbelstrom wird sehr wahrscheinlich durch den Schlitz 32 in den Körper 3 gelangen. Um dies zu verhindern, sind die oberen Gasausstoßteile 35 über dem Schlitz 32 angeordnet, durch den das Stickstoffgas ausgestoßen wird, um zu verhindern, dass Sauerstoff, der mit dem Wirbelstrom gemischt wird, durch den Schlitz 32 in den Körper 3 strömt.
6 bis 8 zeigen eine Konfiguration des inneren Gasausstoßteils 31. Wie in 6 bis 8 dargestellt, beinhaltet das innere Gasausstoßteil 31 einen runden Rohrkörper 31a, an dem eine Vielzahl von Düsen 311 zum Ausstoßen eines Stickstoffgases so ausgebildet ist, dass sie einander mit einem vorgegebenen Abstand in einer Längenrichtung beabstanden, ein Gehäuse 31b, in dem eine Nut 314 in einer Längenrichtung ausgebildet ist, um eine Seite des Rohrkörpers 31a aufzunehmen, und Befestigungsblöcke 31c, die jeweils eine Aussparung 330 entsprechend dem Rohrkörper 31a aufweisen, damit der Rohrkörper 31a daran an beiden Endabschnitten des Rohrkörpers 31a montiert werden kann.
Dabei sind ein oder mehrere Stickstoffzufuhröffnungen 315 und 312 zum Bilden eines Kanals zum Zuführen eines Stickstoffgases in dem Rohrkörper 31a bzw. dem Gehäuse 31b ausgebildet.
Das Gehäuse 31b, der Rohrkörper 31a und die Befestigungsblöcke 31c sind durch eine Befestigungsschraube 318 fixiert, welche durch die Schraubenlöcher 316 und 317 verlaufen.
Außerdem sind auf beiden Endabschnitten des Rohrkörpers 31a Kappen 313 ausgebildet, deren Außendurchmesser größer als der des Rohrkörpers 31a ist. Bei Bedarf kann ein Arbeiter, um einen Ausstoßwinkel der Düse 311 anzupassen, die Befestigungsschraube 318 lösen und die Kappe 313 greifen, um den Rohrkörper 31a auf einen vorgegebenen Winkel zu drehen.
In 8 ist zu erkennen, dass eine Vielzahl von Düsen 311 an dem Rohrkörper 31a ausgebildet ist, doch kann ein Stickstoffgas auch durch einen Schlitz, der in langgestreckter Weise ausgeschnitten ist, wie der Luftvorhang ausgestoßen werden.
9 zeigt einen Zustand, in dem das schlitzähnliche innere Gasausstoßteil 31 an dem Körper 3 angeordnet ist. 9 ist eine Ansicht von unten des Körpers 3, an dem das innere Gasausstoßteil 31 mit den Schlitzen 31f zum Ausstoßen eines Stickstoffgases an dem Körper 3 durch eine Haltebrücke 39 befestigt ist.
In der obigen Beschreibung und den Zeichnungen ist eine Komponente zum Leiten eines Stickstoffgases zu den Gasausstoßteilen 31, 33 und 35 sowie den Düsen 34 und 311 der Vorrichtung der vorliegenden Offenlegungsschrift von außen nicht speziell abgebildet, doch ist dies eine Konstruktionsbedingung, die sich Fachleuten von alleine erschließt.
Die Vorteile der Vorrichtung zum Bilden einer Stickstoffwolke der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung werden im Vergleich zu den Vorrichtungen D1 bis D6 nach Stand der Technik beschrieben.

1) Da die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Stickstoffwolke nur in einem Teilraum an einem unteren Ende der Luftbürste bildet, wird die Struktur aufgrund von latenter Wärme, die durch die kastenartige Form nach Stand der Technik gebildet wird, nicht verformt, und es gibt keinen Faktor, der die Mikronisierung von Zinkblumen aufgrund einer Verschlechterung der Abkühlungsgeschwindigkeit nach der Beschichtung behindert.

Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren (oder eine Struktur) zum Bilden eines Stickstoffdammes durch Bilden eines Stickstoffvorhangs (Stickstoffwolke) unter Verwendung einer Düse in einem Abschnitt eines unteren Endabschnittes der Luftbürste (2), in der die Oxidation zuerst auftreten kann oder in der eine Schlacke auf der Oberfläche der Beschichtungsmetallschmelze an das Band (100) adsorbiert werden kann, anstelle eines solchen kastenartigen Typs, wie in den erwähnten Erfindungen, in dem die gesamte Luftbürste zum Steuern einer Beschichtungshaftungsmenge von der Oberfläche der Beschichtungsmetallschmelze abgedeckt ist.
Da die Stickstoffwolke (S) unter Verwendung der Stickstoffdüse an dem oberen und unteren Teil des Abschnitts des unteren Endabschnitts der Luftbürste gebildet wird und der Innenraum davon unter einer Stickstoffatmosphäre gehalten wird, anstelle des Verfahrens, bei dem der geschlossene Raum mit Stickstoff gefüllt wird, kann ein Gas ungehindert von der Innenseite der Vorrichtung nach außen strömen, so dass keine latente Hitze erhalten wird.
Da, wie an den Zeichnungen zu erkennen, die Stickstoffwolke (S) der vorliegenden Erfindung nur in einem Teilraum des unteren Endes der Luftbürste entsteht, wirkt sie sich auf keine andere Struktur (Komponente) als die Oberfläche der Beschichtungsmetallschmelze oder das Band aus, an dem die Beschichtung durchgeführt wird. Somit ist die Gefahr einer Verformung der Struktur aufgrund von Hitze, die durch den kastenartigen Typ nach Stand der Technik entsteht, oder die Entstehung eines Fehlers aufgrund von Hitze einer elektrischen Vorrichtung zum Antreiben der Luftbürste, wie beispielsweise verschiedener Sensoren oder eines Motors, gering.
2) Die Oberflächenschlacke kann mühelos entfernt werden
Da die Herstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Oberfläche der Beschichtungsmetallschmelze um eine vorgegebene Distanz beabstandet, anstelle einer Atmosphäre, in der ein direkter Kontakt mit der Oberfläche der Beschichtungsmetallschmelze oder der beschichteten Metallschmelze besteht, kann Schlacke durch Personal oder einen Roboter durch den Raum ohne Störung entfernt werden. Da außerdem die Wolke in Form eines Stickstoffvorhangs, der durch die Düse gesprüht wird, konstant beibehalten wird, selbst wenn die Vorrichtung oder ein Werkzeug in den getrennten Raum eingesetzt wird, um Oberflächenschlacke zu entfernen, kann die Stickstoffatmosphäre auch effektiv aufrechterhalten werden.
3) Effekt zum Verhindern der Adsorption von Oberflächenschlacke des oberen Abschnitts der Beschichtungsmetallschmelze an das Band
Auch wenn der Öffnungsabschnitt der Beschichtungsmetallschmelze bei der Herstellung eines Mg-angereicherten, legierungsbeschichteten Stahlblechs mit Stickstoff gefüllt ist, kann eine feine Oxidschicht durch die partielle Oberflächenschlacke und Mg mit hoher Oxidation nicht perfekt verhindert werden kann. Da jedoch die Menge beträchtlich reduziert werden kann, wird das Herstellungsverfahren zum Einsprühen des Stickstoffgases eingesetzt.
Um in der vorliegenden Erfindung eine feine Oxidschicht auf dem oberen Abschnitt der Beschichtungsmetallschmelze und die Oberflächenschlacke zu unterdrücken, wird die Stickstoffatmosphäre gebildet und kann die Adsorption der Oberflächenschlacke und der feinen Oxidschicht an dem Band auch physisch verhindert werden.
Wenn in der vorliegenden Erfindung ein Stickstoff nach unten von unteren Stickstoffausstoßabschnitt 33 ausgestoßen wird, bildet sich eine Stickstoffwolke in einer Seitenrichtung der Beschichtungsöffnung (siehe 1). Dadurch entsteht der Effekt, eine Bewegung der Oberflächenschlacke und ein Aufschwimmen einer feinen Oxidschicht in einem oberen Abschnitt des Beschichtungsbades in der Nähe des Bandes physisch zu verhindern, und dadurch die Adsorption desselben an dem Band zu verhindern.
Somit erzielt die vorliegende Erfindung den Effekt, die Adsorption an dem Band nach der Beschichtung gleichzeitig zu verhindern, wenn die Stickstoffatmosphäre gebildet wird, im Gegensatz zu der Vorrichtung nach Stand der Technik zum Unterdrücken eines Oxids durch Bilden von nur der Stickstoffatmosphäre.
4) Reduzierung der Kosten für Stickstoffgas
Da die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Stickstoffatmosphäre nur an dem benötigten räumlichen Teil am unteren Ende der Luftbürste bildet, kann die Stickstoffwolke mit nur einer geringen Menge von Stickstoff erzielt werden, der aus der unteren Stickstoffausstoßöffnung 33 kommt, und ist im Vergleich zu dem kastenartigen Typ nach Stand der Technik zum Zuführen von Stickstoff bei gleichzeitigem Erhalt eines höheren Drucks als dem Normaldruck effektiver.
Somit kann die vorliegende Erfindung die Menge des Stickstoffverbrauchs im Vergleich zum Verfahren nach Stand der Technik reduzieren, bei dem der Innenraum vom Kastentyp mit Stickstoff gefüllt wird. Außerdem ist das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren, das einen beträchtlichen Effekt bei der effizienten Unterdrückung der Oxidentstehung und Verhinderung der Adsorption effizient erzielen kann, im Vergleich zum Stand der Technik, selbst mit derselben Stickstoffmenge.
Gleichzeitig sieht die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein Zink-Aluminium-basiertes, legierungsbeschichtetes Stahlblech vor, das eine hervorragende Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, durch Beschichten eines Zink-Aluminium-basierten, legierungsbeschichteten Stahlblechs in dem Beschichtungsbad, das 33 bis 55 Gew.-% Zink enthält, 0,5 bis 3 Gew.-% Silizium, 0,005 bis 1,0 Gew.-% Chrom, 0,01 bis 3,0 Gew.-% Magnesium, 0,001 bis 0,1 Gew.-% Titan, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Indem in der vorliegenden Erfindung ein Stickstoffdamm an einem Abschnitt gebildet wird, der die Oberfläche des Beschichtungsbades um eine vorgegebene Distanz beabstandet und sich an einem unteren Endabschnitt der Luftbürsteneinrichtung befindet, wird verhindert, dass eine feine Oxidschicht, die auf der Oberfläche des Beschichtungsbades entsteht, wenn Sauerstoff damit in Kontakt kommt, an das Zink-Aluminium-basierte, legierungsbeschichtetes Stahlblech adsorbiert wird, das in dem Beschichtungsbad mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Beschichtungsbad 35 bis 55 Gew.- % Zink. Zink weist einen anodischen Schutz im Vergleich zu einem Basisstahlblech auf und dient zur Unterdrückung von Korrosion. Es wird Zink mit 35 Gew.-% oder mehr benötigt, da, wenn Zink mit weniger als 35 Gew.-% vorhanden ist, die Fließfähigkeit des Beschichtungsbades herabgesetzt wird und die Korrosionsbeständigkeit abnimmt, und wenn Zink mit mehr als 35 Gew.-% vorhanden ist, eine Temperatur des Beschichtungsbades erhöht werden muss, wodurch die Oberflächenschlacke zunimmt und eine Behinderung des Betriebsablaufes verursacht, was zu einer Verschlechterung der Bearbeitbarkeit führt. Wenn Zink mit mehr als 55 Gew.-% vorhanden ist, nimmt außerdem ein Verhältnis des Aluminiums in dem beschichteten Stahlblech zu, wodurch die Kosten ansteigen und die wirtschaftliche Effizienz herabgesetzt wird.
Das Beschichtungsbad der vorliegenden Erfindung enthält 0,5 bis 3,0 Gew.-% Silizium. Silizium dient dazu, das Wachstum einer Legierungsschicht zu verhindern, ist effektiv bei der Verbesserung der Fließfähigkeit des Beschichtungsbades, verleiht demselben Glanz und sollte in einer Menge von 0,5 Gew.-% oder mehr hinzugefügt werden. Eine entscheidende Rolle des Siliziums in der Beschichtung besteht darin, die Bildung einer Legierungsschicht eines Basisstahlblechs mit Aluminium zu steuern. Wenn die Menge des hinzugefügten Siliziums 0,5 Gew.-% oder weniger beträgt, ist die Funktion des Siliziums eingeschränkt und die Bearbeitungsfähigkeit ist beträchtlich herabgesetzt. Wenn dagegen Silizium mit einer Menge zugegeben wird, die 3 Gew.-% überschreitet, wird Mg₂Si, das als Faktor bei der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung dient, übermäßig erzeugt und auf der Oberfläche der Beschichtung ausgebildet, wodurch die Oberfläche rau wird und in einem frühen Stadium eine Verfärbung der Oberfläche und damit eine Verschlechterung der Beschichtungseigenschaften für die Nachbehandlung bewirkt. Somit beträgt die Menge des zugegebenen Siliziums vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%.
Chrom, das dem Beschichtungsbad zugefügt wird, dient zur Bildung einer dichten und passiven Oxidschicht auf der Oberfläche der Beschichtung, zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des aluminiumbeschichteten Stahlblechs und zur Bildung von einer feinen Körnung der Beschichtung, da Chrom in dem Beschichtungsbad gleichmäßig verteilt wird.
Chrom dient zur Bildung einer vorgegebenen Form eines Al-Zn-Si-Cr-Mischphasenbandes, das in die Beschichtung integriert ist (2). Das in der Beschichtung vorhandene Chrom reagiert mit Aluminium zur Bildung einer AlCr₂-Phase und dient zur Verbesserung der Bearbeitungsfähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit auf einer Bruchebene nach der Bearbeitung. Chrom ermöglicht die Regelung des Siliziumgehalts auf 3 Gew.-% oder weniger und verhindert somit eine übermäßige Ausfällung des Siliziums in Form einer Nadel in der Beschichtung.
Bekanntermaßen beträgt der Gehalt an Chrom, der diese Effekte bietet, 0,1 oder mehr ( US 3 055 771 A ). Allerdings beträgt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Chromgehalt 0,005 bis 1,0 Gew.-%. Wenn der Gehalt an Chrom 0,005 Gew.-% oder weniger beträgt, wird das Chrom nicht ohne weiteres homogen in dem Beschichtungsbad verteilt, und wenn der Gehalt 1,0 Gew.- % oder mehr beträgt, ist aufgrund des erhöhten Chromgehaltes eine Erhöhung der Temperatur des Beschichtungsbades erforderlich, die Schlacke nimmt zu und das Erscheinungsbild wird aufgrund der Schlacke, die der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs anhaftet, in unvorteilhafter Weise beschädigt.
Folglich beträgt die Menge an Chrom vorzugsweise 0,005 bis 1,0 Gew.-%.
Das Beschichtungsbad der vorliegenden Erfindung enthält außerdem 0,01 bis 3,0 Gew.-% Magnesium.
Magnesium, das zusammen mit Chrom zugegeben wird, bindet sich an Sauerstoff, der in der Luft vorhanden ist, und kommt mit der Beschichtung in Kontakt, um eine passive Schicht zu bilden, verhindert, dass Sauerstoff in die Legierungsschicht diffundiert, verhindert zusätzlich die Korrosion und verbessert dadurch die Korrosionsbeständigkeit. Die Präsenz einer Mg₂Si-Phase (siehe 1 und 2), die durch die Reaktion zwischen Magnesium und Silizium entsteht, und einer MgZn₂-Phase, die durch die Reaktion zwischen Magnesium und Zink in der Beschichtung entsteht, dient zur Verringerung der Korrosionsgeschwindigkeit durch die Opferkorrosionsbeständigkeit von Zink während der Korrosion und Bildung einer lokalen Batterie. Außerdem reagiert Magnesium mit Aluminium, blockiert die Permeation von Sauerstoff und verbessert somit beträchtlich die Korrosionsbeständigkeit einer Scherfläche.
Wenn eine Menge des zugegebenen Magnesiums 0,01 Gew.-% oder weniger beträgt, sind die Dispergierbarkeit und ein Verbesserungseffekt der Korrosionsbeständigkeit im Zusammenhang mit den Oxidationseigenschaften gering, und wenn die Menge 3,0 Gew.-% übersteigt, ist das Beschichtungsbad gesättigt, ein Schmelzpunkt steigt, die Bearbeitungsfähigkeit wird verschlechtert, die Oberflächenqualität wird aufgrund der kontinuierlichen Entstehung von Schlacke auf der Oberfläche herabgesetzt, die Produktionskosten steigen und die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit den Produktionsprozessen werden ernst.
Die Menge des zugegebenen Magnesiums beträgt vorzugsweise 0,01 bis 3,0 Gew.-%.
Das Beschichtungsbad der vorliegenden Erfindung enthält außerdem Calcium in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% bezüglich des Gewichtes an Magnesium. Calcium, das zusammen mit Magnesium und Chrom zugegeben wird, verhindert die Bildung von Magnesiumoxid auf der Schnittfläche einer Beschichtungsmetallschmelze und verhindert dadurch die Verschlechterung der Erscheinungsqualität durch eine feine Magnesiumoxidschicht, die an der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs haftet.
Die Zugabe von Ca, Be, Al oder dergleichen zu einem Mg-Schmelzbad verhindert bekanntermaßen nachhaltig die Oxidation und Verbrennung des Mg-Schmelzbades selbst bei einer hohen Temperatur. Gemäß einem Mechanismus, der die Oxidation des Mg-Schmelzbades durch die Zugabe von Calcium verhindert, steigt eine Verbrennungstemperatur des Mg-Schmelzbades auf 200 °C oder mehr aufgrund der Zugabe des Calciums. Dieser Anstieg der Verbrennungstemperatur einer Mg-Legierung bewirkt, dass sich eine Oxidschicht, die im Allgemeinen auf der Oberfläche entsteht, von einer porösen Oxidschicht zu einer dichten Oxidschicht ändert und die Permeation von Sauerstoff effizient blockiert.
Wenn der Calciumgehalt 1,0 Gew.-% oder weniger bezüglich des Gewichtes an Magnesium beträgt, wird die Dispergierbarkeit verschlechtert und der Effekt zum Verhindern der MgO-Oxidschicht ist gering, und wenn der Gehalt 10 Gew.-% bezüglich des Gewichtes an Magnesium übersteigt, kann eine Verschlechterung der Bearbeitungsfähigkeit der Beschichtung aufgrund der Bildung einer metallischen Verbindung aus Aluminium und Calcium auftreten. Somit beträgt die Menge des zu gegebenen Calciums vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% bezüglich des Gewichtes an Magnesium.
Die vorliegende Erfindung sieht den Einsatz eines Stickstoffdammes durch eine Sprühdüse vor, die eine Stickstoffspülung ermöglicht und verhindert, dass eine Oxidschicht an Bändern an einer Unterseite einer Luftbürste des Beschichtungsbades anhaftet. Die Bildung einer Oxidschicht wird durch Spülen der Unterseite der Luftbürste, die zu der Schnittstelle des Beschichtungsbades aufsteigt, nachdem ein Band in das Beschichtungsbad eingetaucht wurde, mit einer Stickstoffatmosphäre verhindert und es erfolgt ein Abstreifen mit Stickstoff der Unterseite des Stickstoffdammes durch eine Stickstoffvorhangdüse, um die Einleitung einer feinen Oxidschicht, die nach dem Kontakt der Luft in einer Umgebung der Oberfläche des Beschichtungsschmelzbades entsteht, in den Damm und die Haftung derselben an dem Band zu verhindern.
Ferner enthält das Beschichtungsbad der vorliegenden Erfindung außerdem 0,001 bis 0,1 Gew.- % Titan, um die Größe von Zinkblumen zu reduzieren, welche das Erscheinungsbild der Beschichtung darstellen, und eine Blumenform der Beschichtung zu bilden. Wenn die Menge des zugegebenen Titans 0,001 Gew.-% oder weniger beträgt, wird die Dispergierbarkeit auf dem Stahlblech herabgesetzt, und wenn die Menge desselben 0,1 Gew.-% oder mehr beträgt, ist die Auflösung in dem Beschichtungsbad schwierig und das Titan bewirkt im Endeffekt keine Verbesserung.
Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Größenreduktion von Zinkblumen, welche durch eine erhöhte Wahrscheinlichkeit der Keimbildung auf einem konventionellen Galvalumebeschichteten Stahlblech durch die Zugabe von geeigneten Mengen an Chrom, Magnesium, Calcium und Titan zu einem Beschichtungsbad realisiert wird, das Aluminium, Zink und Silizium enthält.
Da heißt, die zugegebenen Komponenten werden in der Beschichtung dispergiert, um verschiedene Keime wie beispielsweise Mg₂Si, MgZn₂ und AlCr₂-Phasen zu bilden, nachdem das Stahlblech beschichtet wurde, und die wechselweise Interferenz zwischen den Korngrenzen steuert das Wachstum der Körner.
Folglich wird ein sehr schönes Oberflächenerscheinungsbild sichergestellt, die Korrosion zwischen den Korngrenzen wird verhindert und die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Außerdem wird das Wachstum einer Legierungsschicht aus Aluminium und Eisen verhindert, so dass eine Beschichtung mit hervorragender Bearbeitungsfähigkeit entsteht.
Gleichzeitig wird die Temperatur des Basisstahlblechs, das in das Beschichtungsschmelzbad getaucht wird, vorzugsweise auf 570 bis 650 °C und eine Temperatur des Beschichtungsschmelzbades auf 550 bis 650 °C eingestellt.
Wenn die Badtemperatur des Basisstahlblechs weniger als 550 °C beträgt, wird die Fließfähigkeit des Beschichtungsbades herabgesetzt, das Erscheinungsbild der Beschichtung ist schlecht und die Haftung der Beschichtung herabgesetzt. Wenn die Badtemperatur dagegen 650 °C oder mehr beträgt, bewirkt die rapide thermische Diffusion des Basisstahlblechs ein abnormales Wachstum der Legierungsschicht, eine Verschlechterung der Bearbeitungsfähigkeit und die Bildung von einer übermäßigen Fe-Oxidschicht in dem Beschichtungsschmelzbad.
Eine Beschichtungsmenge beträgt vorzugsweise 20 bis 100 g/m² auf einer Basis einer Seite. Wenn die Beschichtungsmenge 20 g/m² oder weniger beträgt, steigt der Luftdruck des Luftbürstengerätes zum Steuern der Beschichtungsmenge übermäßig stark an, eine Schwankung bei der Beschichtungsmenge tritt auf, und es treten Schäden am Erscheinungsbild der Schicht sowie eine Anhaftung von Oxidschlacke daran aufgrund des rapiden Anstiegs des Oberflächenoxids in dem Beschichtungsschmelzbad auf.
Wenn die Beschichtungsmenge dagegen 100 g/m² oder mehr beträgt, entsteht eine übermäßig starke Legierungsschicht und die Bearbeitungsfähigkeit wird beträchtlich herabgesetzt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlicher anhand eines Vergleiches zwischen Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben. Diese Beispiele dienen lediglich der detaillierteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und sind keinesfalls als Einschränkung für den Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung aufzufassen.
Ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer Dicke von 0,8 mm, einer Breite von 120 mm und einer Länge von 250 mm wurde unter Verwendung eines Schmelzbeschichtungssimulators gemäß der Vorrichtung nach Anspruch beschichtet. Wie in Tabelle 1 dargestellt, wurde durch Änderung einer Zusammensetzung des Beschichtungsbades ein Zink-Aluminium-basiertes, legierungsbeschichtetes Stahlblech hergestellt. I
Die Menge der anhaftenden Beschichtung wurde unter Verwendung einer Luftbürste (2) kontrolliert und die Beschichtungsmenge an dem Zink-Aluminium-basierten, legierungsbeschichteten Stahlblech, die basierend auf einer Seite evaluiert wurde, ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Evaluierungselemente waren die Korrosionsbeständigkeit und die Bearbeitungsfähigkeit. Die Korrosionsbeständigkeit wurde mit einer anfänglichen Rostentstehungszeit (5 %) bei 35 °C unter einer NaCl-Salzsprühversuchsatmosphäre gemäß KSD 9504 verglichen und evaluiert. Die Bearbeitungsfähigkeit wurde durch Beobachten einer Breite (Rissbreite) der Risse verglichen und evaluiert, die nach einem 180° OT-Biegeversuch gemäß einem KSD 0006-Testverfahren unter Verwendung eines 30 bis 50fach Stereomikroskops entstanden, und durch Messen der Breite der Rissoberfläche. Die Beobachtung der Legierungsphase wurde unter Verwendung von Röntgenstrahlenbeugung ausgeführt.
Die detaillierten Testergebnisse, die durch das Prüfverfahren erhalten wurden, sind unten aufgeführt.

1. Bearbeitungsfähigkeit: beobachtet entsprechend einem Maß der Rissbreite.
- ⊚: Bruchbreite von 10 bis 20 µm
- △: Bruchbreite von 20 bis 30 µm
- X: Bruchbreite von 40 bis 50 µm
2. Schlackepegel: Menge der Schlacke, die in einem oberen Teil des Beschichtungsbades nach der Schmelzbeschichtung von Teststücken gemäß der Beschichtungszusammensetzung entstand.
- ⊚: Entstehung von 5 % oder weniger an Schlacke bezüglich des Beschichtungsbades
- △: Entstehung von 10 bis 20 % oder weniger an Schlacke bezüglich des Beschichtungsbades
- X: Entstehung von 20 % oder mehr an Schlacke bezüglich des Beschichtungsbades
3. Oberflächenerscheinungsbild: Sichtbarkeit (Abstand) und Ausbildungsmaß von Zinkblumen des Oberflächenerscheinungsbildes der Beschichtung, wie mit bloßem Auge zu erkennen
- ⊚: Deutliche Bildung von Zinkblumen mit starkem Glanz
- △: Undeutliche Bildung von Zinkblumen
- X: Geringe Bildung von Zinkblumen mit fehlerhaftem Aussehen
4. Korrosionsbeständigkeit der Scherfläche: Anteil an Rost, der nach dem Salzsprühversuch nach 1000 Stunden entstanden ist
- ⊚: Rostanteil von 5 % oder weniger
- △: Rostanteil von 10 bis 20 %
- X: Rostanteil von 30 % oder mehr
5. Korrosionsbeständigkeit des flachen Teils: Anteil an Rost, der nach dem Salzsprühversuch nach 2.500 Stunden entstanden ist
- ⊚: Rostanteil von 5 % oder weniger
- △: Rostanteil von 20 bis 30%
- X: Rostanteil von 30 % oder mehr

Wie in Tabelle 1 dargestellt, zeigt sich, dass, wenn die Beschichtung unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, eine Menge der entstandenen Schlacke gering ist und die Bearbeitungsfähigkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit des gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung beschichteten Stahlblechs hervorragend ist.
Das heißt, die Beispiele der vorliegenden Erfindung zeigten einen Riss (Rissoberfläche), der nach 180° OT-Biegen entstand, von etwa 10 bis 20 µm und damit eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen. Die Beispiele der vorliegenden Erfindung zeigten die Entstehung von Rost im gesamten Querschnitt nach 3000 Stunden oder länger in einer Menge einer anhaftenden Beschichtung von 50 g/m² auf einer Basis von einer Seite sowie die Entstehung von Rost auf dem Querschnitt nach 1000 Stunden oder länger. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Beispiele der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu konventionellen Zusammensetzungen aufweisen.
Wie durch Prüfung mit dem bloßen Auge zu erkennen, zeigten die Beispiele ein hervorragendes Oberflächenerscheinungsbild im Vergleich zu konventionellen Beispielen. Dies wird durch die Reduzierung der Zinkblumengröße erreicht.
2. (Tabelle 1)

Claims

Vorrichtung zur Anordnung zwischen einer Oberfläche (10) eines Beschichtungsbades zur Schmelztauchbeschichtung und einer Luftbürsteneinrichtung (2) zum Steuern einer Dicke eines an einer Oberfläche eines Bandes (100) anhaftenden Beschichtungsmetalls, um eine Stickstoffwolke als Vorhang rund um das Band (100) zu bilden, das aus dem Beschichtungsbad (1) kommt, wobei die Vorrichtung von der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades um eine Distanz beabstandet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Körper (3), einen Schlitz (32), der an dem Körper (3) ausgebildet ist, so dass das Band (100) hindurchführbar ist, untere Gasausstoßteile (33), die am Umfang eines unteren Endabschnittes des Körpers (3) angeordnet sind, um Stickstoffgas in Richtung der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades (1) zu düsen und Umgebungsluft abzublocken, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) eine halbzylindrische Kuppelform aufweist, deren Unterseite in Richtung der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades (1) offen ist, wobei der Schlitz (32) an der Oberseite des Körpers (3) ausgebildet ist, innere Gasausstoßteile (31) zu beiden Seiten des Bandes (100) derart angeordnet sind, dass sie quer über die Unterseite des Körpers (3) in Breitenrichtung des Bandes (100) zueinander ausgerichtet sind, um Stickstoffgas nach unten in Richtung des Bandes (100) zu düsen, und eine Vielzahl von Einspritzdüsen (34) an dem der Körper (3) mit halbzylindrischer Kuppelform oberhalb der inneren Gasausstoßteile (31) zum Düsen von Stickstoffgas in Richtung des Bandes (100) angeordnet sind, um innerhalb des Körpers (3) einen Raum (S) mit einer nicht-oxidierenden Atmosphäre zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zusätzlich obere Gasausstoßteile (35) zum Düsen von Stickstoffgas in Richtung des Bandes (100), das aus dem Schlitz (32) kommt, zu beiden Seiten des Schlitzes (32) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein besagtes inneres Gasausstoßteil (31) umfasst: einen runden Rohrkörper (31a), an dem eine Vielzahl von Düsen (311) zum Ausstoßen von Stickstoffgas so angeordnet ist, dass sie voneinander in Längsrichtung jeweils durch ein Intervall beabstandet sind; ein Gehäuse (31b), in dem eine Nut (314) in Längsrichtung ausgebildet ist, um eine Seite des Rohrkörpers (31a) aufzunehmen; und Befestigungsblöcke (31c), die jeweils eine Aussparung (330) entsprechend dem Rohrkörper (31a) aufweisen, so dass der Rohrkörper (31a) an diesen mit beiden Endabschnitten des Rohrkörpers (31a) montiert ist, wobei ein oder mehrere Stickstoffzufuhröffnungen (315, 312) zum Bereitstellen von Kanälen, in welchen sich Stickstoffgas bewegt, jeweils in dem Rohrkörper (31a) und dem Gehäuse (31b) ausgebildet sind.
Herstellungsverfahren für ein Zink-Aluminium-basiertes, schmelztauchbeschichtetes Stahlblech mit hervorragender Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren das Beschichten eines Stahlblechs in einem Beschichtungsbad umfasst, das 35 bis 55 Gew.-% Zink, 0,5 bis 3 Gew.-% Silizium, 0,005 bis 1,0 Gew.-% Chrom, 0,01 bis 3,0 Gew.-% Magnesium und 0,001 bis 0,1 Gew.-% Titan enthält, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Beschichtungsbad des Weiteren 1 bis 10 Gew.-% Calcium umfasst, basierend auf dem Gesamtgewicht an Magnesium.
Anlage zur Schmelztauchbeschichtung, umfassend: ein Beschichtungsbad (1), eine Luftbürsteneinrichtung (2) zum Steuern einer Dicke eines an einer Oberfläche eines Bandes (100) anhaftenden Beschichtungsmetalls, und eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, um eine Stickstoffwolke als Vorhang rund um das Band (100) zu bilden, das aus dem Beschichtungsbad (1) kommt, wobei die Vorrichtung von der Oberfläche (10) des Beschichtungsbades um eine Distanz beabstandet ist.