DE1521111C

DE1521111C - Device for coating a metallic strip or wire-shaped material with a molten coating metal

Info

Publication number: DE1521111C
Authority: DE
Inventors: Paul E. Middletown Ohio Schnedler (V.StA.)
Original assignee: Armco Steel Co LP
Current assignee: Armco Steel Co LP
Publication date: 1972-11-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Überziehen eines metallischen band- oder drahtförmigen Materials mit einem geschmolzenen Überzugsmetall, die einen Vorwärmofen, eine von dem Vorwärmofen in das Bad mit dem geschmolzenen Überzugsmetall führende Übertragungszone mit einer Schutzabdeckung umfaßt und die eine hinsichtlich der Temperatur zu überwachende Heiz- oder Kühlvorrichtung aufweist.The invention relates to a device for coating a metallic strip or wire-shaped Material with a molten cladding metal that has a preheating furnace, one of which Preheating furnace in the bath with the molten coating metal leading transfer zone with a Protective cover comprises and a heating or cooling device to be monitored with regard to the temperature having.

Beim Überziehen eines metallischen band- oder drahtförmigen Materials mit einem geschmolzenen Überzugsmetall hat es sich gezeigt, daß eine Konstanthaltung sowohl der Temperatur des zu überziehenden Materials als auch der Temperatur des geschmolzenen Überzugsmetalls in engen Grenzen von besonderer Bedeutung ist. Schwankungen der Bandtemperatur sind durch zahlreiche Faktoren, wie Änderungen der Bandgeschwindigkeit, Übergang von einer Charge auf die nächste, sowie Übergang auf andere Bandabmessungen bedingt, die das thermische Gleichgewicht der Einrichtung verändern. Bei der aus der USA.-Patentschrift 2110 893 bekannten Einrichtung wird angestrebt, unter Benutzung von Thermoelementen Temperaturmessungen vorzunehmen und den Temperaturschwankungen entgegenzuwirken. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche Einrichtung nicht in der Lage ist, die Temperaturschwankungen des Bandes in ausreichendem Maß zu unterdrücken, wodurch die Qualität des Bandes leidet.When coating a metallic strip or wire-shaped material with a molten one Plating metal, it has been shown that keeping constant both the temperature of the to be coated Material and the temperature of the molten coating metal within narrow limits of is of particular importance. Variations in belt temperature are due to numerous factors such as Changes in the belt speed, transition from one batch to the next, as well as transition to other band dimensions that change the thermal equilibrium of the device. In the from US Pat. No. 2,110,893 known device is sought, using Thermocouples to take temperature measurements and to counteract temperature fluctuations. However, it has been shown that such a device is not able to withstand the temperature fluctuations of the tape to a sufficient degree, thereby reducing the quality of the tape suffers.

Aus der deutschen Patentschrift 888 791 ist eine Einrichtung zum Feuerverzinken von Eisen- und Stahldrähten sowie Stahlbändern bekannt, bei der in der Übertragungszone ein Schauloch zur Beobachtung und Messung der Temperatur des erhitzten metallischen band- oder drahtförmigen Materials angeordnet ist. Diese Temperaturmeßstelle liegt jedoch in einem erheblichen Abstand vor der Eintrittsstelle . des band- oder drahtförmigen Materials in das Bad mit dem geschmolzenen Überzugsmetall, wobei noch in der Bewegungsrichtung des zu überziehenden Materials hinter der Temperaturmeßstelle vor dem.From the German patent specification 888 791 is a device for hot-dip galvanizing of iron and Steel wires and steel strips are known, in which there is a peephole in the transmission zone for observation and measuring the temperature of the heated metallic strip or wire-shaped material is. However, this temperature measuring point is at a considerable distance from the entry point. of the strip or wire-shaped material into the bath with the molten coating metal, with still in the direction of movement of the material to be coated behind the temperature measuring point in front of the.

ίο Eintritt des Materials in das Überzugsmetallbad eine Heiz- oder Kühlvorrichtung angeordnet ist. Eine in .der Übertragungszone angeordnete Meßstelle ist jedoch für eine genaue Temperaturregelung ungeeignet, da sie durch die nachgeschaltete Heiz- oder Kühlvorrichtung keinen genauen Aufschluß über die Temperatur des band- oder drahtförmigen Materials kurz vor dem Eintauchen in das Überzugsmetallbad geben kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung ^ zum Überziehen, eines metallischen band- oder drahtförmigen Materials mit einem geschmolzenen Überzugsmetall zu schaffen, bei der das zu überziehende Material mit konstanter Temperatur in das Bad mit dem geschmolzenen Überzugsmetall eintritt. ^. ■-Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß in der Schutzabdeckung hinter der Heiz- oder Kühlvorrichtung und nahe der Eintrittsstelle des Materials in das Bad mit dem geschmolzenen Überzugsmetall ein an sich bekannter wärmeempfindlicher, in dem Infrarotbereich des Spektrums arbeitender Photo-Detektor zur Feststellung der Temperatur des Materials angeordpet ist, der über Regelinstrumente die Temperatur' der Heiz- oder Kühlvorrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur des in das Bad eintretenden Materials in engen Grenzen steuert.ίο A heating or cooling device is arranged for the material to enter the coating metal bath. A measuring point arranged in the transfer zone is unsuitable for precise temperature control, since it cannot give precise information about the temperature of the strip or wire-shaped material shortly before it is immersed in the coating metal bath due to the downstream heating or cooling device.
The object of the invention is to provide a device for coating a metallic strip or wire-shaped material with a molten coating metal, in which the material to be coated enters the bath with the molten coating metal at a constant temperature. ^. According to the invention, the solution to this problem is that in the protective cover behind the heating or cooling device and near the point of entry of the material into the bath with the molten coating metal, a known heat-sensitive photo detector working in the infrared range of the spectrum for detection the temperature of the material is angeordpet, which controls the temperature 'of the heating or cooling device via control instruments to keep the temperature of the material entering the bath constant within narrow limits.

Durch eine Konstanthaltung der Temperatur des metallischen band- oder drahtförmigen Materials kann auch die Badtemperatur des geschmolzenen Überzugsmetalls in engen Grenzen konstant gehalten werden. Beide Faktoren sind von ausschlaggebender Bedeutung für eine Verbesserung der Haftfähigkeit des Überzuges auf dem Grundmetall. Daneben hat sich als weiterer Vorteil gezeigt, daß beispielsweise beim Feuerverzinken die Abschaummenge erheblich verringert wird, wodurch sich auch die Standzeit des Bades verlängert.By keeping the temperature of the metallic strip or wire-shaped material constant the bath temperature of the molten coating metal can also be kept constant within narrow limits will. Both factors are of crucial importance for improving the adhesion of the coating on the base metal. In addition, a further advantage has been shown that, for example when hot-dip galvanizing, the amount of skimmings is significantly reduced, which also increases the service life of the Bath extended.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß vor der Linse des Photo-Detektors eine Spülgasvorrichtung zum Sauberhalten der dem Material zugewandten Linsenoberfläche angeordnet ist.An advantageous development of the device according to the invention is that before Lens of the photo detector a purge gas device to keep the material facing clean Lens surface is arranged.

Durch diese weitere Ausgestaltung der Erfindung wird eine sonst durch eine Verschmutzung der Linsenoberfläche bedingte Fehlmessung der Temperatur des metallischen band- oder drahtförmigen Materials während der ganzen Betriebszeit der Einrichtung vermieden, wodurch auch über lange Betriebszeiten die Sicherheit einer genauen Temperaturmessung gewährleistet ist.This further refinement of the invention would otherwise result in contamination of the lens surface Conditional incorrect measurement of the temperature of the metallic strip or wire-shaped material Avoided during the entire operating time of the facility, which means that the An accurate temperature measurement is guaranteed.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar istThe drawing shows an embodiment of the invention, namely is

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung undF i g. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention and

F i g. 2 ein Längsschnitt durch die Anschlußvorrichtung des Photo-Detektors an die Schutzabdeckung zwischen der Heiz- und Kühlvorrichtung und dem Überzugsbad.F i g. 2 shows a longitudinal section through the connection device of the photo detector to the protective cover between the heating and cooling device and the coating bath.

F i g. 1 zeigt ein Bad 10 mit geschmolzenem Überzugsmetall 12, in welchem eine Umlenkrolle 11 angeordnet ist. Ein zu überziehendes band- oder drahtförmiges Material 13, das im nachfolgenden als Band 13 bezeichnet ist, läuft durch eine Heiz- und Kühlvorrichtung 14, über eine Rolle 15 und durch eine sich schräg nach unten erstreckende Schutzabdeckung 16 in das Bad 10. In dem Bad wird die Bewegungsrichtung des Bandes durch die Umlenkrolle 11 so geändert, daß es aus dem Bad 10 als überzogenes Band 13 α austritt. Die Heiz- und Kühlvorrichtung 14 hat Mittel 17 zum Aufheizen oder Abkühlen des Bandes.F i g. 1 shows a bath 10 with molten coating metal 12 in which a deflection roller 11 is arranged. A strip or wire-shaped material 13 to be coated, hereinafter referred to as strip 13, runs through a heating and cooling device 14, over a roller 15 and through a protective cover 16 extending obliquely downward into the bath 10. In the bath the direction of movement of the tape is changed by the pulley 11 so that it emerges from the bath 10 as a coated tape 13 α . The heating and cooling device 14 has means 17 for heating or cooling the strip.

Die Schutzabdeckung 16 hat eine öffnung 18, an der ein Photo-Detektor 19 angebracht ist. Die Meßwerte des Photo-Detektors 19 werden in bekannter Weise über Leitungen 20 auf ein Aufzeichnuiigs- und Regelinstrument 21 übertragen, und die Impulse des Regelinstrumentes 21 werden wiederum in bekannter Weise über Leitungen 22 zu einem Regelinstrument 23 übertragen. Eine Leitung 24 zeigt schematisch, daß das Regelinstrument 23 die Mittel 17 zum Aufheizen oder Abkühlen des Bandes 13 regelt.The protective cover 16 has an opening 18 which a photo detector 19 is attached. The measured values of the photo detector 19 are known Way transmitted via lines 20 to a Aufzeichnuiigs- and control instrument 21, and the impulses of the Control instrument 21 are in turn in a known manner via lines 22 to a control instrument 23 transferred. A line 24 shows schematically that the control instrument 23 has the means 17 for heating or cooling of the belt 13 regulates.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung 26, durch die der Photo-; Detektor 19 an die öffnung 18 in der Schutzabdekkunglö angeschlossen ist. Da der Photo-Detektor selbst keinen Teil der Erfindung darstellt, wird darauf verzichtet, ihn im Detail zu zeigen. Bei 25 ist das Ende des Photo-Detektors dargestellt, das an der Anschlußvorrichtung 26 befestigt ist. Die Vorrichtung 26 ist durch ein Gewinde 27 an der Schutzabdeckung 16 befestigt. .Fig. 2 shows a preferred embodiment of a connection device 26 through which the photo; Detector 19 to the opening 18 in the protective cover connected. Because the photo detector itself does not form part of the invention, it is dispensed with showing it in detail. At 25 that is The end of the photo detector is shown, which is attached to the connection device 26 is attached. The device 26 is threaded 27 on the protective cover 16 attached. .

Die Vorrichtung 26 besteht aus einem Rohr, an dessen dem Photo-Detektor 19 zugewandten Ende sich ein gasundurchlässiger, transparenter Bauteil 28, beispielsweise eine Quarzlinse, befindet. Die Linse 28 ist durch Dichtungen 29 gasdicht eingebaut, so daß Gase aus der Schutzabdeckung nicht an den Photo-Detektor gelangen können.The device 26 consists of a tube, at its end facing the photo detector 19 there is a gas-impermeable, transparent component 28, for example a quartz lens. The lens 28 is installed gas-tight by seals 29, so that gases from the protective cover do not reach the photo detector can get.

Das Rohr der Vorrichtung 26 hat einen Endteil 30, der einen axialen Durchlaß 31 mit einem gegenüber dem Rohr verringerten Durchmesser aufweist, der an dem der Linse 28 zugewandten Ende mit einer Kammer 32 in Verbindung steht. Der Endteil 30 hat auch einen Kanal 33, durch den ein Spülgas eingeführt werden kann. Dieses Spülgas tritt durch den Kanal 33 in die Kammer 32 ein, streicht quer über die Oberfläche der Linse 28 und strömt dann durch den verengten axialen Durchlaß 31 in den Raum des Rohres der Anschlußvorrichtung 26 ein.The tube of the device 26 has an end portion 30 which has an axial passage 31 with an opposite the tube has reduced diameter, which at the end facing the lens 28 with a Chamber 32 is in communication. The end portion 30 also has a channel 33 through which a purge gas is introduced can be. This purge gas enters the chamber 32 through the channel 33 and sweeps across it the surface of the lens 28 and then flows through the narrowed axial passage 31 into the space of the Tube of the connecting device 26 a.

Das der Schutzabdeckung 16 zugewandte Ende des Rohres 26 hat einen Endteil 34, der ebenfalls einen axialen Durchlaß 35 mit einem gegenüber dem Rohr verringerten Durchmesser aufweist. Der Durchlaß 35 erweitert sich an dem der öffnung 18 benachbarten Ende bei 36 konisch nach außen. In dem Endteil 34 ist eine ringförmige Kammer 37 ausgebildet, die durch eine Reihe von schräg verlaufenden Kanälen 38 mit der konischen Erweiterung 36 des Durchlasses 35 in Verbindung steht. Durch eine Leitung 39 wird in die Kammer 37 ein Gas geleitet. Dieses Gas strömt aus der Kammer 37 durch die Kanäle 38 aus und bildet einen Gasschleier, der zu der Schutzabdeckung 16 hin gerichtet ist, wobei das Gas durch die öffnung 18 in die Schutzabdeckung 16 strömt.The protective cover 16 facing end of the tube 26 has an end portion 34, which also has a has axial passage 35 with a reduced diameter compared to the tube. The passage 35 widens conically outward at 36 at the end adjacent to the opening 18. In the end part 34 an annular chamber 37 is formed, which is formed by a series of inclined channels 38 with the conical extension 36 of the passage 35 is in communication. Through a line 39 is in the Chamber 37 passed a gas. This gas flows out of the chamber 37 through the channels 38 and forms a gas curtain which is directed towards the protective cover 16, the gas flowing through the opening 18 in the protective cover 16 flows.

Das Spülgas aus dem Durchlaß 31 gelangt in den Innenraum des Rohres der Anschlußvorrichtung 26, von da durch den Durchlaß 35, an dessen Ende es sich mit dem aus den Kanälen 38 austretenden Gas mischt und gemeinsam mit diesem dann durch die öffnung 18 in die Schutzabdeckung 16 gelangt.The purge gas from the passage 31 reaches the interior of the pipe of the connecting device 26, from there through the passage 35, at the end of which it is with the gas emerging from the channels 38 mixes and then passes together with this through the opening 18 into the protective cover 16.

Der konische Gasschleier, der durch das· aus den .5 Kanälen 38 austretende Gas gebildet wird, verhindert weitestgehend das Eindringen von Gasen aus der Schutzabdeckung in das Innere des Rohres der Anschlußvorrichtung 26. Falls irgendwelche Gase trotzdem den Gasschleier passieren sollten, so setzt dasThe conical gas curtain which is formed by the gas emerging from the 5 channels 38 prevents this largely the penetration of gases from the protective cover into the interior of the pipe of the connection device 26. If any gases should still pass through the gas curtain, this sets

ίο Spülgas in dem Rohr der Anschlußvorrichtung 26 deren Konzentration weitgehend herab. Das aus dem verengten Durchlaß 31 austretende Spülgas verhindert, daß Schmutzteile enthaltende Gase aus dem Rohr der Anschiußvorrichtung 26 zur Linse 28 gelangen. Auf diese Weise wird die Linse 28 von Ablagerungen freigehalten, die ihre Durchsichtigkeit beeinträchtigen könnten und die daher die Genauigkeit der Messung des dahinter angeordneten Photo-Detektors nachteilig beeinflussen würden. Die zumίο Purge gas in the pipe of the connection device 26 their concentration largely reduced. The purge gas emerging from the narrowed passage 31 prevents that gases containing dirt particles reach the lens 28 from the tube of the connection device 26. In this way, the lens 28 is kept free of deposits that could affect its transparency could affect and therefore the accuracy of the measurement of the photo detector arranged behind it would adversely affect. The for

ao Spülen der Linsenfläche und zur Bildung des Gasschleiers verwendeten Gase sind natürlich Gase, die auf das Band 13 für. das nachfolgende Überziehen mit einem Überzugsmetall keinen schädlichen Einfluß ausüben. ■ ,..ao rinsing of the lens surface and for the formation of the gas curtain The gases used are of course gases that are on the belt 13 for. the subsequent coating with exert no harmful influence on a coating metal. ■, ..

as Bei der Ausführung der Erfindung wurde festgestellt, daß kein Eindringen von Schmutzteilchen enthaltenden Gasen" aus der Schutzabdeckung 16 in die Anschiußvorrichtung 26 erfolgt und so die Linse 28 sauber bleibt, wenn das durch den Kanal 33 zugeführte Gas eine Geschwindigkeit von etwa 0,14 m³ pro Stunde und das durch die Leitung 39 zur Erzeugung des Gasschleiers eingeleitete Gas eine Geschwindigkeit von etwa 0,34m³"pf6 Stunde hat. Diese geringe Gasmenge, die in die Schutzabdeckung 16 eintritt, beeinflußt die Bandtemperatur nicht merklich.When carrying out the invention, it was found that no penetration of gases containing dirt particles "from the protective cover 16 into the connection device 26 and so the lens 28 remains clean when the gas supplied through the channel 33 is at a speed of about 0.14 m ³ per hour and the gas introduced through line 39 to generate the gas ^{curtain has a speed of about 0.34 m 3} "pf6 hour. This small amount of gas entering the protective cover 16 does not noticeably affect the belt temperature.

Da die Temperaturmessung des Bandes kurz vor dem Eintritt in das Bad erfolgt und da sichergestellt ist, daß diese Temperaturmessung genau ist und nicht durch Ablagerungen von Verunreinigungen der Gase in der Schutzabdeckung auf der Linse des Photo-Detektors beeinträchtigt wird, erhält man sehr genaue Informationen über die Temperatur des Bandes.., Durch eine Verwendung dieser Meßwerte zur Regelung der Temperatur in der Heiz- und Kühlvorrichtung kann die Temperatur des Barides bei seinem Eintritt in das Bad in engen Grenzen konstant gehalten werden. Es wurde festgestellt, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung die maximale Änderung der Bandtemperatur etwa 16° C beträgt, während bisher in bekannten Einrichtungen mit Temperaturänderungen von etwa 165° C gerechnet · werdenSince the temperature of the strip is measured shortly before it enters the bath and is ensured there is that this temperature measurement is accurate and not due to deposits of contaminants in the gases is compromised in the protective cover on the lens of the photo detector, one gets very accurate Information about the temperature of the strip .., By using these measured values for regulation the temperature in the heating and cooling device can keep the temperature of the baride at its Entry into the bathroom can be kept constant within narrow limits. It was found that with the invention Device, the maximum change in belt temperature is around 16 ° C, while so far in known facilities with temperature changes of about 165 ° C can be expected

, mußte. Mit einer konstanten Temperatur des in das Bad eintretenden Bandes ist es viel leichter, die Temperatur des geschmolzenen Überzugsmetalls in dem Bad auf einem konstanten Wert zu halten, während bei den bisher bekannten Einrichtungen die Temperatur des geschmolzenen Überzugsmetalls um etwa 25° C schwankte. Es wurde festgestellt, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung diese Schwankung auf etwa 8,3° C zurückgeht., had to. With a constant temperature of the tape entering the bath, it is much easier to control the temperature of the molten coating metal in the bath at a constant level while in the previously known devices, the temperature of the molten coating metal by about 25 ° C fluctuated. It has been found that with the device according to the invention this fluctuation decreases to about 8.3 ° C.

Es wurde außerdem festgestellt, daß beispielsweise bei der Feuerverzinkung durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung der bisher anfallende Abschaum von durchschnittlich einem Kilo pro Tonne überzogenes Band sich auf etwa ein Viertel Kilogramm pro Tonne überzogenes Band verringert.
• Die an der Anschlußstelle des Photo-Detektors gemessene Temperatur des metallischen band- oderIt has also been found that, for example in hot-dip galvanizing, the use of the device according to the invention reduces the amount of scrap hitherto accumulating from an average of one kilo per ton of coated strip to about a quarter of a kilogram per ton of coated strip.
• The temperature measured at the connection point of the photo detector of the metallic ribbon or

drahtförmigen Materials ist mit etwa 540° C je nach dem verwendeten Grundmaterial und Überzugsmetall verhältnismäßig niedrig, und im sichtbaren Bereich des Spektrums ist nur eine geringe Strahlung vorhanden. Optische Pyrometer sind aus diesem Grunde nicht verwendbar. Thermische Detektoren, wie Thermoelemente, die durch die Gesamtstrahlung erhitzt werden, können keine genauen· Meßwerte ergeben, da sie sowohl von der Temperatur der Atmosphäre in der Schutzabdeckung als auch von der Temperatur des Bandes beeinflußt werden. Der gemäß der Erfindung verwendete, an sich bekannte Photo-Detektor arbeitet in dem Bereich der Infrarotstrahlung, die von dem Band emittiert wird. Dabei ist zu beachten, daß die Wandungen der Schutzabdekkung etwas kühler bleiben als das band- oder drahtförmige Material, so daß Reflexionen der Wände die Meßwerte nicht beeinträchtigen.wire-like material is at around 540 ° C depending on the base material and coating metal used relatively low, and there is little radiation in the visible part of the spectrum. For this reason, optical pyrometers cannot be used. Thermal detectors, such as Thermocouples, which are heated by the total radiation, cannot give exact measured values. as they depend on both the temperature of the atmosphere in the protective cover and of the Temperature of the belt can be influenced. The one used according to the invention, known per se Photo-detector works in the range of infrared radiation emitted by the tape. It is It should be noted that the walls of the protective cover remain a little cooler than the ribbon or wire-shaped Material so that reflections from the walls do not affect the measured values.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

J -■ ■»■· J - ■ ■ »■ ·

Claims

1 521 11! Patent claims:

1. Device for covering a metallic strip or wire-shaped material with a molten plating metal, which has a preheating furnace, one from the preheating furnace into the Bath with the molten coating metal leading transfer zone with a protective cover comprises and a heating or cooling device to be monitored with regard to the temperature has, characterized in that in the protective cover (16) behind the heating or Cooling device and near the point of entry of the material (13) into the bath (10) with the molten Coating metal (12) a known heat-sensitive, in the infrared range the spectrum working photo detector (19) to determine the temperature of the material (13) is arranged, the control instruments (21, 23) the temperature of the heating or Cooling device for keeping the temperature of the material entering the bath (10) constant (13) controls within narrow limits.

2. Device according to claim 1, characterized in that in front of the lens (28) of the photo detector (19) a purge gas device (31, 32, 30) for keeping the material (13) facing clean Lens surface is arranged.