DE1946896A1

DE1946896A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Koerpers mit Metall

Info

Publication number: DE1946896A1
Application number: DE19691946896
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Ungerholm
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1970-09-17
Also published as: SE328454B; ES371620A1; FR2018482A1; BE739130A; GB1221905A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Körpers mit Metall

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines

■v

Körpers mit geschmolzenem Metall, bei dem auf den Körper mehr geschmolzenes Metall als "benötigt aufgetragen und der Überschuß anschließend entfernt wird. Vorzugsweise betrifft die Erfindung das kontinuierliche Beschichten eines strangförmi- gen Materials, z.B. eines Blechstreifens oder eines Drahtes, und zwar vorwiegend das Beschichten von metallischem Material mit einem anderen Metall, z.B. das Beschichten von Stahl mit Zink, Aluminium oder Zinn.

Beim Beschichten eines strangförmigen Materials, z.B. eines Bandes oder Drahtes, wird das Material kontinuierlich durch ein geschmolzenes Metallbad gezogen. Wenn das Material das Metallbad verläßt, bleibt eine Schicht des geschmolzenen Metalles am Material haften. Das Material passiert danach eine Kühlzone, in der das noch geschmolzene Metall erstarrt. Dabei ist es wichtig, daß die Schicht gleichmäßig ist und die genannte

0098 38/1331

-2 -

'^; ■ ■■' ■ . ^: - ² '■* ■ ■ ' .■■

Dicke-erhält.-. Oft wird eine dünnere Schicht verlangt als sie nach einem Durchlauf durch das Bad aufgrund der Adhäsionskraft erreicht wird. Um eine dünnere Schicht zu erhalten, werden verschiedene Arten von Abstreifern über der Oberfläche des Metallbades angebracht. Diese bestehen z.B. aus Abquetschrollen oder aus Schlitzen bzw. Düsen oder in gewissen Fällen auch aus Dampf- oder Luftstrahlen, die gegen den Metallstrang gerichtet werden.

Die bekannten Methoden zum Entfernen des Überschusses an geschmolzenem Metalllfoaben gewisse Nachteile. Es ist beispielsweise schwer, genau die gewünschte Schichtdicke zu erhalten. Besonders dünne Schichten können mit mechanischen Abstreifern überhaupt nicht erhalten werden. Im Prinzip können dünne Schichten mit einem Dampfgebläse erreicht werden, aber die Anwendung von Dampf für geschmolzene Metalle ist an sich schon ein Nachteil. '■ .

Die Erfindung bezweckt, metallische Schichten von genau vorausbestimmbarer Dicke zu erhalten, und zwar auch dann, wenn es sich um sehr dünne Schichten handelt. Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird der Überschuß an geschmolzenem Metall dadurch entfernt, daß der beschichtete Körper durch ein Magnetfeld geführt wird und durch das Magnetfeld in dem geschmolzenen Metall eine elektrodynamische Kraft erzeugt wird, die auf das

009838/1331 _ ₃. _

geschmolzene Metall eine abstreifende Wirkung ausübt.

Die Erfindung nutzt die elektrodynamische Kraft aus, die in dem geschmolzenen Metall entsteht, wenn es in einem Magnetfeld bewegt wird. In dem Metall wird ein elektrischer Strom erzeugt, der zusammen mit dem Magnetfeld eine Kraft ergibt, die entgegen der Bewegungsrichtung des Stranges gerichtet ist. Bewegt sich der Strang von einem Bad aus geschmolzenem Metall aufwärts, so wirkt die Kraft abwärts, d.h. das geschmolzene Metall, mit Λ dem der Strang beschichtet wurde, fließt nach unten, d.h. dem Bad zu.

Um einen guten Abstreifeffekt zu erreichen, muß der magnetische Fluß kräftig sein. Mit einem elektromagnetischen Umrührer kann man bei einer Feldstärke an der Oberfläche des Umrührers von 100 kA/m ca. 500 N/m erreichen. Die elektrodynamische Kraft wird von einer hohen Relativgeschwindigkeit zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Magnetfeld begünstigt. Die Relativ- . _a geschwindigkeit sollte mindestens 0,5 m/sek und vorzugsweise * 5 m/sek betragen. Beim kontinuierlichen Beschichten von strangförmigem Material wird der Strang, nachdem das geschmolzene Metall aufgetragen ist, an einem oder mehreren elektromagnetischen Melirphasenumrührern, d.h. stationären Magneten, die Permanent- oder Elektromagneten sein können, vorbeibewegt. Das Aufbringen von s:eschinolzenem Metall auf ein Band beim Durchlauf

009838/13 31

-A-

BAD ORIGINAL

durch ein Metallbad geschieht im allgemeinen mit einer so ' > niedrigen Bandgeschwindigkeit, daß die daraus resultierende elektrodynamische Kraft niedrig ist, um einen guten Abstreifeffekt zu ergeben. Bei elektromagnetischen Umrührern hingegen · hat die Bandgeschwindigkeit geringere Bedeutung, auch wenn die Frequenz der Umrührer niedrig ist und im allgemeinen bei 0,1 - 10 Hz liegt. Bei gleichstromgespeisten Magneten werden diese beweglich angebracht, z.B. auf einem Rotor., der mit passender Drehzahl rotiert. Ein bewegliches Magnetfeld kann wie bereits erwähnt auch mit Hilfe mehrerer stationärer Elektromagneten erzeugt werden, die derart an einen Mehrphasenwechselstrom angeschlossen werden, daß man ein sogenanntes Wanderfeld erhält, oder mit einer Mehrphasenwicklung auf einem geschichteten Eisenkern ähnlich dem Stator eines Asynchronmotors.

Um zu verhindern, daß das geschmolzene Metall erstaiÄ, ehe der Überschuß entfernt worden ist, muß das Metall erwärmt werden. Das kann mit Hilfe von Flammen oder mittels Widerstandserwärmung'geschehen, indem man elektrischen Strom durch das aufgebrachte noch geschmolzene Metall oder durch den bandförmigen Gegenstand leitet, falls dieser elektrisch leitend ist. Vorteilhafter ist es jedoch, das geschmolzene Metall mit Hilfe des Magnetfeldes zu erwärmen, und zwar durch Erzeugung eines kräftigeren Magnetfeldes als es zur Erreichung der gewünschten elektrodynamischen Kraft erforderlich ist, oder durch Anwendung von Hochfrequenzwechselstrom zur Erzeugung des

009838/1331

■ ■ . ' - 5.«■■'■

BAD ORIGINAL

.Magnetfeldes, wobei in bekannter Weise in dem geschmolzenen Metall Wärme erzeugt wird. Durch Amplituden- und/oder Frequenzmodulation des Wechselstromes kann man sowohl den Abstreifais auch den Erwärmungseffekt nach Wunsch regeln. Es hat sich gezeigt, daß man in gewissem Maß das Aussehen der aufgetragenen Metallschicht beeinflußen kann, indem man die Amplitude und/oder Frequenz des Wechselstromes regelt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Magneten aus auf einem Rotor angeordneten Gleiehstrommagneten bestehen und

Fig. 2 eine andere Ausführung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Magneten aus Wechsel- % strommqeneten bestehen, die so angeordnet sind, .daß sie ein Wanderfeld erzeugen.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält einen Behälter 1 für ein geschmolzenes Metall 2. Im Behälter T ist eine ümlenkrolle 5 zur Richtungsumlenkung für das bandßrmige Material 4, das mit Metall beschichtet werden soll, angebracht. Das Band wird von einer Rolle 12 in das geschmolzene Metall 2 hinein-

009838/1331 .

■..-■', " y β— ■ . "

geführt'"lind'läuft !von der ümlenkrolle 3 ab in vertikaler Richtung zwischen zwei Rotoren 5 hindurch, die von einem nicht gezeigten Motor angetrieben werden. Jeder Rotor 5 trägt eine Anzahl Magneten 6, die aus einem ü-förmigen Eisenkern und einer Wickelung*7 bestehen. Die Wickelungen 7 sind über Schleif rollen 8, 10 und Schleifkontakte 9, 11 an einer Gleichstromquelle 15 angeschlossen. Beim Drehen der Rotoren 5 in Pfeilrichtung erzeugen die Magneten 6 in der flüssigen Metallschicht auf den Seiten des Bandes 4 eine elektrodynamische Saft, die einen Abstreifeffekt hervorruft, so daß, der Überschuß an geschmolzenem Metall nach unten zum Bad 2 hin fließt. Das Band 4 passiert danach eine Kühlvorrichtung 13, in der das geschmolzene Metall erstarrt und das Band gekühlt wird, um anschließend auf eine Rolle 14 aufgewickelt zu werden.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 enthält einen Behälter 20 für ein geschmolzenes Metall 22 und eine Umlenkrolle 23 für das Band 21, das mit Metall beschichtet werden soll. Nachdem das Band das geschmolzene Metall passiert hat, läuft es vertikal durch eine auf jeder Seite des Bandes angeordnete Vorrichtung zum Entfernen des Überschusses an geschmolzenem Metall. Jede dieser Vorrichtungen enthält eine Anzahl Elektromagneten oder elektromagnetische Umrührer 25» die derart an einer Mehrphasen-' wechs-elstromquelle angeschlossen sind, daß ein Wanderfeld er-

009838/1331 - 7 -

zeugt wird, das sich abwärts bewegt, also entgegen der Bewe-'gungsriehtung des Bandes 21. Eine solche Torrichtung, ein sogenannter elektromagnetischer tTmrüher, ist z.B. in der deutschen Patentschrift 902 767 näher beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält weiter eine Photozelle 24 mit einer von einer Stromquelle 28 gespeisten lampe, die so angeordnet ist, daß das Licht von der Lampe zur Photozelle den Spalt zwischen den Magneten 25 und der Metallschicht auf dem Band 21 passiert. Das Ausgangssignal der Photozelle entspricht also der Dicke des genannten Spaltes. Über einen Regler 26 ist die Photozelle 24 so an der Stromquelle des Umrührerε 25 angeschlossen, daß die ilußdichte des Magnetfeldes in der aufgebrachten Schicht konstant gehalten wird, auch wenn die Dicke des genannten Spaltes variiert. Die Photozelle 24 ist entbehrlich, wenn das Band 21 so genau geführt werden kann, daß die Dicke des genannten Spaltes absolut konstantgehalten wird. Die Vorrichtung enthält weiter einen Schichtdickenmesser 27, der aus einem radioaktiven Präparat oder einem Röntgen-

rohr besteht und vom Gerät/gespeist wird und einem Strahlungsmesser oder einen anderen Schichtdickenmesser bekannter Art. D₈S Ausgangssignal des Strahlungsmesseis beeinflußt beispielsweise über den Regler 26, nämlich einem transduktorgesteuerten Verstärker, die Stromspeisung des TJmrührers 25» so daß eine zu

009838/1331

BAD ORIGINAL

geringe Schichtdicke eine Reduzierung des Stromes für die ι Umrührer bewirkt und umgekehrt. Auf diese Weise wird die Dicke der Metallschicht konstant auf einem vorausbestimmten Wert gehalten.

- 9 009838/133 1

Claims

Patentansprüche;

1-. Verfahren zum Beschichten eines Körpers mit geschmolzenem Metall, bei dem auf den Körper mehr geschmolzenes Metall als benötigt aufgetragen und der Überschuß anschließend entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit geschmolzenem Metall überzogene Körper durch ein Magnetfeld geführt und durch das Magnetfeld in dem geschmolzenen Metall eine elektrodynamische Kraft erzeugt wird, die auf das geschmolzene Metall eine abstreifende Wirkung ausübt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit des Körpers im Verhältnis zum Magnetfeld mindestens 0,5 m/sek beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum kontinuierlichen Beschichten von strangförmigem Material mit Metall, dadurch gekennzeichnet, daß man das Magnetfeld längs des Stranges entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Stranges wandern läßt..
4. Anordnung zum Beschichten eines Körpers mit einem Metall nach einem der Verfahren nach Anspruch 1 bis % bestehend aus einer Vorrichtung zum Auftragen von geschmolzenem Metall im Überschuß und einer Vorrichtung zum Entfernen dieses Überschusses an geschmolzenem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens aus einem magnetischen PeId und aus Mitteln

0 0 9838/1331 '

" ¹⁰OAD ORIGINAL

"besteht, mit denen eine Relativbewegung von Körper und Magnetfeld erreicht werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des magnetischen Feldes ein mehrphasenwechselstromgespeister, elektromagnetischer Umrührer oder ein gleichstromgepeister oder permanenter Magnet dient.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5 zum kontinuierlichen Beschichten von strangförmigem Material mit Metall, gekennzeichnet durch einen Behälter für geschmolzenes Metall, zumindestens einen über dem Behälter angeordneten ümrührer oder Magnet und durch Mittel, um das strangförmige Material kontinuierlich durch das geschmolzene Metall im Behälter und das Magnetfeld zu tie we gen, ■
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld entgegen der Bewegungsrichtung des Materials bewegt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mehrere stationäre

. ■ ■ ■ . . ■'■)■'

Induktoren dienen, die so au einem Mehphasenwechselstromnetz angeschlossen sind, daß das entstehende Magnetfeld ein Wanderfeld ist und sich parallel zu dem bandförmigen Material in der Richtung zum Behälter mit dem geschmolzenem Material hin bewegt.

009838/1331