DE1947338A1

DE1947338A1 - Warmtauchverfahren zum kontinuierlichen UEberziehen von Bandmetall

Info

Publication number: DE1947338A1
Application number: DE19691947338
Authority: DE
Inventors: Ross George Paul
Original assignee: National Steel Corp
Current assignee: National Steel Corp
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-09-18
Publication date: 1970-12-17
Also published as: LU59748A1; BE741166A; FR2025158A6; GB1272604A; US3479210A

Description

• H.-J.

Patentanwälte

8 München βο

Leeile-Grahn-Straße38
Telefon

As/K

national Steel Corporation, Pittsburgh, Penna. (T.St.A.)

Y ar !!!tauchverfahren zum kontinuierlichen Überziehen von Banttmetall

Zusatz zur Patentanmeldung P 16 21 302,8,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Warmtauchverfahren

zu« kontinuierlichen Überziehen von Bandmetall, insbesondere auf die Steuerung der Temperatur des Überzugbades·

Bei Warmtauchverfahren zum kontinuierlichen Überziehen von Bandmetall mit Metall stellt die Temperatur des in das Bad eintretenden Metallbandes einen entscheidenden Paktor für die aufrechtzuerhaltende Temperatur des Überzugbades dar. Beispielsweise werden in einer Anlage zum kontinuierlichen Feuerverzinken von Bandmetall mit Vorerwärmung gasbeheizte Erhitzer oder Induktion»erhitzer verwendet, um das Überzugaetall zunächst zum Schmelzen, zu bringen, wobei Jedoch die Badtemperatur während de& Übersiehvorganges nicht gesteuert wird« Das in das Bad eintastende Bandmetall liefert, bie auf einen kleinen Bruch ie Ii. ■ alar deis Überzugbad

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zugeführten Wärem, die ganze Wärme. Die Temperatur des in das Bas eintretenden Bandmetalles ist jedoch im allgemeinen von anderen Verfahren als dem Überziehverfahren selbst, beispielsweise von einer in der Anlage vorgenommenen Wärmebehandlung, abhängig. Infolgedessen kann die Temperatur des Bades von der optimalen Temperatur des Ü^erzugmetalles in weiten Grenzen abweichen. Beispielsweise können infolge einer vorgeschalteten Wärmebehandlung des Bandmetalles, infolge von Anforderungen an . die Temperatur des Bandmetalles für die Legierungsbildung aus dem Überzugmetall und dem Grundmetall (Stahl) oder aus anderen Gründen die Badtemperaturen zwischen 510⁰O und 54O⁰G (95O⁰I¹ und 1000⁰P) und darüber betragen, während Temperaturen von ca. 440⁰C bis ca.. 470⁰O (820⁰F bis 880⁰P), vorzugsweise ca.. 46O⁰G (86O⁰P), im Interesse des Anbringens eines Überzugmetalles und der Steuerung des Einheitsgewichtes des Überzuges als optimal anzusehen sind.

Im Hauptpatent (Patentanmeldung

P 16 21 302.8) ist ein kontinuierliches Warmtauchverfahren zum Überziehen von Bandmetall mit einem Überzugsmetall beschrieben, bei dem die Temperatur des Warmtauch-Metallbades, dessen freie obere Pläche einer Gasatmosphäre ausgesetzt ist, dadurch gesteuert wird, daß innerhalb einer teilweise unter die freie Oberfläche des Warmtauch-Metallüberzugbades untergetauchten Kasten-, Rinnen- oder Wannenanordnung ein flüssiges Kühlmittel untergebracht wird und daß durch Steuerung der in der Zeiteinheit in die KastenanOrdnung eingeführten Menge an flüssigem Kühlmittel die Temperatur der Metallschmelze in dem Warmtauch-Überzugaetallbad. gesteuert wird«, wofeüi das flüssige Kühlraitt©]. eiae ¥erdainpfungsteraper©tur !iat₉ cli'3 niedriger ist als die S©mp©:eat«r der letallsohiaslse" iß cIcses Ifermtauchmetallübsrsugbad. Bei asm 'beforsugtss ToE'faiirs'u g©iääö der obigsB ÄöiieiäiiHg ist ,dl® Eastesaaorelamig sm der Seite des Übarsugtedes angeordnet _t zm eier- das BaMiDskall austritt.

Wenn die Temperatur des in das Bad eintretenden Bandmetalles bei Herstellung eines feuerverzinkten Erzeugnisses mit mattem Überzug im hohen Bereich liegt, hat sich gezeigt, daß die Temperatur des Bades an der Austrittsseite des Bandmetalles einen so hohen Wert erreichen kann, daß * auf dem Bandmetall eine unvertretbar dicke Schicht der Zink-Eisen-Legierung gebildet wird, oder die Zusammensetzung oder die kristalline Struktur dieser Eisen-Zink-Legierung kann durch die hohe Temperatur gegenüber jener verändert werden, die bei optimalen Temperaturen erzielbar ist· Eines der wünschenswerten Erzeugnisse, die unter Anwendung der Erfindung herstellbar sind, ist ein feuerverzinktes Band, das auf der einen Seite, einen Überzug aus Eisen-Zink-Legierung im wesentlichen ohne freies Zink und auf der anderen Seite eine Schicht der gleichen Legierung, die mit einem Überzug des Überzugtnetalles selbst überzogen ist, trägt. Es hat sich gezeigt, daß wenn die Badtemperatur an der Bandeintrittseite des Bades zu hoch ist und die Legierungsschicht dadurch in Mitleidenschaft gezogen wird, der Zinküberzug an einem Erzeugnis dieser Art nicht gut anhaftet«

Dementsprechend schafft nun die Erfindung ein Verfahren, bei dem das kontinuierliche Metallband unter die obere Fläche des Überzugschmelzbades, die einer gasförmigen Atmosphäre ausgesetzt ist, untergetaucht wird, wobei das Band in seiner Längsrichtung von einer Bandeintrittsseite zu einer Bandaustrittsseite des Überzugbades bewegt wird, und bei dem die Temperatur des Warmtauch-Metallüberzugbades an der Bandeintrittsseite des Bades in der Nähe des in das Überzugbad eintretenden Bandmetalles gesteuert wird, indem ein flüssiges Kühlmittel innerhalb einer teilweise unter die freie Oberfläche des Warmtauch-Metalltiberzugbades untergetauchten Kastienanordnung an der Bandeintrittsseite des Bades untergebracht wird und die in der Zeiteinheit in die Kaatenanordnung eingeführte Menge an

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flüssigem Kühlmittel gesteuert wird, wobei das flüssige Kühlmittel eine Verdampfungstemperatur hat, die niedriger ist als die Temperatur der Metallschmelze in dem Warmtaucn-Metallüberzugbad·

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt*

Fig. 1 ist eine sbhematische Darstellung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anlage zum kontinuierlichen Überziehen von Bandmetall im Warmtauchverfahren, ^ teilweise im Schnitt;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Teiles der Anlage gemäß Fig* 1 in größerem Maß;

Fig» 3 ist eine perspektivische Darstellung eines offenen Kastens der Anlage und

Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Anlage gemäß Fig« 2.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird von zwei Vorratsrollen 8 und 10 Bandstahl abgezogen und zu einem kontinuierlichen Band 12 verarbeitet, indem jeweils das Hinterende des von " der einen Vorratsrolle abgezogenen Bandes mit dem Vorderende des von der nächsten Vorratsrolle abgezogenen Bandes durch Schweißen verbunden wird. Dabei werden bei kontinuierlichem Betrieb an dem Metallband in der Anlage eine Anzahl von Arbeitsgängen ausgeführt. Beispielsweise wird das Band in einer Reinigungsstation Ik gereinigt und dann erhitzt, geglüht oder in anderer Weise in einer Wärmebehandlungestation 16 behandelt. Irgend einer dieser Bearbeitungsgänge kann für die Bandgeschwindigkeit bestimmend sein, gewöhnlich ist jedoch für diese die Wärmebehandlung ausschlaggebend, und diese wiederum beeinflußt die Temperatur des Überzugbades.

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Nach, der Wärmebehandlung gelangt das Band durch eine Rutsche 20 mit gesteuerter Atmosphäre in einen Überzugbadbehälter 22. Die Rutsche 20 weist zusätzliche Einrichtungen 21 zum Aufrechterhalten der Temperatur des Bandes auf einem gewünschten Niveau auf. Die Reduktionsfähigkeit der Atmosphäre in der Rutsche 20 hat einen Einfluß auf die zur Verhinderung des Oxydierens des Bandes erforderliche Temperatur in der Rutsche.

Unter idealen Bedingungen würde das Bandmetall mit einer Temperatur in das Bad eintreten, die geringfügig oberhalb der gewünschten Temperatur des Überzugmetalles liegt, so daß das Bandmetall dem Bad zusätzliche Wärme zuführt und auf diese Weise Wärmeverluste durch Strahlung und dergl. ausgleicht. Im Hinblick auf Änderungen der Bandgeschwindigkeit, der Bandabmessungen und der jeweils erforderlichen Wärmebehandlungen ist es jedoch selten möglich, diese idealen Bedingungen aufrechtzuerhalten, und dies gilt sogar bei andauernder Verarbeitung des gleichen Materials.

Das Band 12 wird durch die Überzugsschmelze 2k in dem Badbehälter 22 hindurch um eine untergetauchte Niederhaltewalze 26 und von dieser vertikal nach oben in eine Steuerzone 28 für die Steuerung des Einheitsgewichtes des Überzuges an der Austrittsseite aus dem Bad geführt. Nach Hindurchtreten durch die Zone 28 der Steuerung des Überzuggewi cht es wandert das Band aufwärts und läuft über eine obere Walze 34, dann abwärts, um eine Walze 36 und entlang der Arbeitsstraß· über weitere Stationen, in denen sie gewaschen, Markiert usw. wird, und gelangt schließlich zu einer Aufnahmewalze 38.

In Flg. 2 ist die Zone 128 der Steuerung des Überzugsgewichtes in unterbrochenen Linien dargestellt, denn es können an sich an der Oberfläche des Bades angeordnete

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Überzugwalzen oder Steuereinrichtungen für das Einheitsgewicht des Überzuges in Form von Gasbarrieren, die in geringem Abstand oberhalb der Badoberfläche angeordnet sind, vergleiche Patente

(P 15 21 417.2 und P 15 21 kO6.9)_t ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken verwendet werden. Die Steuerung der Temperatur des Überzugmetalles führt zur Bildung eines glatteren Überzuges und zu einer besseren Wirkung der Steuerung des Überzuggewichtes, und dies gilt für Überzuggewicht-Steuereinrichtungen, die unter mechanischer Berührung mit dem überzogenen Metallband arbeiten, ebenso wie für solche in Form einer Gasbarriere·

Der Rutsche 20 benachbart und zu dem Band 12 parallel sind offene Kästen 4o und 42 in geeigneter Weise angeordnet (Fig« 1 und 2)«Einer der Kästen ist eingehender in Fig. 3 dargestellt. Jeder offene Kasten weist Umfassungswände auf, zu denen Längswände 44, 46 und Stirnwände 48, gehören« Entlang des Umrisses der oberen langen Seite jedes offenen Kastens sind Traversen 52, 53 vorgesehen, die zum Auflagern der offenen Kästen entlang des Randes des Badbehälters dienen. Die Traversen 52, 53 sind untereinander durch Streben 54, 55 mit Öffnungen 56, 57 zum Befestigen des* offenen Kastens und zum Einstellen seiner Stellung in noch zu beschreibender Weise untereinander verbunden« Jeder Kasten ist an seiner Oberseite und Unterseite offen. Die Umfassungswände 44, 46, 48 und 50 können aus Stahl oder einem anderen Material hergestellt sein, dessen Schmelztemperatur wesentlich oberhalb der Schmelztemperatur des im Tauchverfahren anzubringenden Überzugmaterials liegt.

Die Unterkanten der Umfassungswände der Kästen 40 und sind bis unter die Oberfläche des Metallschmelzbades 24 untergetaucht, die einer Gasatmosphäre, beispielsweise Luft, ausgesetzt IsIu. Die offenen Kästen 4o, 42 umschließen

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Schichten 58, 60 (Fig. 2 ) eines flüssigen Kühlmittels, beispielsweise Wasser, an der freien Oberfläche der Metall-Schmelze, dessen Siedepunkt niedriger ist als die Temperatur der Metallschmelze Zk, Das flüssige Kühlmittel innerhalb der Kästen 40, 42 befindet sich in direkter Berührung mit dem Bad, entzieht dem Bad Wärme und steuert die Temperatur eines Teiles des Überzugmetallbades an der Bandeintrittsseite desselben· In dem Bad können ferner Stauplatteneinrichtungen vorgesehen sein, die, wenn erwünscht, die Zone gesteuerter Temperatur noch zusätzlich begrenzen.

Obwohl in Fig. 1 und 2 zwei Kühlkästen vorgesehen sind, kann die Anzahl der Kühlkästen natürlich nach Bedarf variiert werden, und zur Schaffung einer Zone gesteuerter Temperatur innerhalb des Bades kann sogar ein einziger Kasten ausreichen. Anordnung und Form der Kästen können ebenfalls in anderer Weise als dargestellt gewählt werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.

Der in Vorderansicht in Fig. 4 gezeigte Kasten 42 ist an dem Badbehälter aufgelagert. Seine lange Seite ist im wesentlichen parallel zum Band angeordnet, und sein unterer Rand ist genügend weit unter die Badoberfläche untergetaucht, so daß er geringfügige Änderungen des Flüssigkeitsstandes im Badbehälter, die in der Praxis auftreten, aufzunehmen vermag» Zum Befestigen des Kastens in seiner Stellung und zum Einstellen der Höhe oder des Niveaus des Kastens je nach Bedarf können Gewindebolzen 61, 62 verwendet werden.

Die Zufuhr von flüssigem Kühlmittel in den Kasten erfolgt unter der Steuerung durch ein Ventil 66 über eine Leitung 6k, Der Wärmeentzug kann gesteigert werden, indem die Zufuhr flüssigen Kühlmittels in den Kasten erhöht wird. D«r Kühlraittelstro« kann von Hand oder automatisch mittels

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der schematisch in Fig. 2 und k gezeigten Anordnung geregelt werden. Ein oder mehrere Wärmefühler 68 sind in dem Teil oder den Teilen des Bades angeordnet, in denen die Temperatur gesteuert werden soll« Die von dem Fühler 68 ermittelten Temperaturen werden mit einer gewünschten vorgewählten Temperatur mittels einer Temperatur Steuereinheit 70 verglichen, die eine Ausgangsgröße für das Öffnen bzw. Schließen des Ventils 66 nach Bedarf abgibt. Die für die Durchführung einer solchen automatischen Steuerung erforderlichen Einzelteile sind in der Technik bekannt. Der Wärmeaustausch wird erhöht, indem der Kühlmittelfluß in einen Kasten erhöht wird und da- W durch die Menge an Kühlmittel erhöht wird, die auf die Verdampfungstemperatur gebracht werden muß. Allerdings soll der Kühlmittelfluß in einen einzelnen Kasten nicht so weit erhöht werden, daß er ein Erstarren des Überzugmaterials bis in eine wesentliche Tiefe unterhalb des Bodens des Kastens bewirkt. Ein wirksamer Wärmeaustausch findet innerhalb einer dünnen erstarrten Schicht von Überzugmetall in dem Boden eines Kastens statt. In dem Maß, in dem der Wärmeaustauschbedarf steigt, sollte das Erstarren von Metall bis zu einer wesentlichen Tiefe unter dem Boden eines Kastens vermieden werden, indem ein weiterer Kühlkasten hinzugefügt wird. So wird ein wirk-. samerer Wärmeaustausch aufrechterhalten,und eine mögliche ^ Berührung zwischen erstarrtem Metall und dem zu überziehenden Metallband wird verhindert. Außerdem können die Kästen auf diese Weise schneller in Betriebsstellung eingesetzt und aus dieser ausgezogen werden. In der Praxis wird gewöhnlich als flüssiges Kühlmittel Wasser verwendet und die in der Zeiteinheit zuzuführende Wassermenge ändert sich mit den jeweiligen Betriebsbedingungen.

Es hat sich gezeigt, daß das Einsetzen der Kästen kO und hz an der Hinterseite des Uadea in der Nähe des Eintritts des

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Bandmetalls in das Bad die Bildung einer unvertretbar dicken Legierungsschicht auf dem Band sowie die Veränderung der kristallinen Struktur der Legierungsschicht verhindert. Die von den Kästen 40 und 42 bewirkte Kühlung des Bades hat einen Einfluß auf die Temperatur des gesamten Bades, da von der Metallschmelze in der unmittelbaren Umgebung jedes Kastens 40, 42 von dem eintretenden Band eingeführte Wärme beseitigt werden kann. Wenn erwünscht, kann natürlich entweder der Kasten 40 oder der Kasten 42 weggelassen werden.

Abwandlungen, beispielsweise die Verwendung anderer Kühlmittel sowie Abwandlungen der in den Zeichnungen dargestellten Konstruktion, sind ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken möglich.

P a t entansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Warmtauchverfahren zum kontinuierlichen Überziehen von Bandmetall, bei dem das kontinuierliche Metallband unter die einer gasförmigen Atmosphäre ausgesetzte Oberfläche eines Bades der Überzugmetallschmelze untergetaucht zwischen einer Bandeintrittsseite und einer Bandaustrittsseite des Überzugbades in seiner Längsrichtung wandert, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Metallschmelze des Warmtauchbades an der Bandeintrittsseite des Bades in der Nähe des in das Überzugbad eintretenden Bandes geregelt wird, indem ein flüssiges Kühlmittel, dessen Verdampfungstemperatur niedriger ist als die Temperatur der Metallschmelze in dem Warmtauch-Überzugmetallbad, in einer teilweise unter die freie Oberfläche des Warmtauch-Überzugmetallbades untergetauchten Kasten- oder Rinnenanordnung an der Bandeintrittsseite des Bades eingeschlossen wird und die der Kastenanordnung in der Zeiteinheit „zugefUhrte Menge an flüssigem Kühlmittel geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kasten- oder Hinnenanordnung einen offenen Boden hat, der eine direkte Berührung zwischen dem Kühlmittel und der Metallschmelze in dem Bad ermöglicht.

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband ein durchgehendes Stahlband ist und das Überzugbad ein Verzlnkungsbad ist.

k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Metallschmelze an der Bandeintrittsseite des Überzugbades abgefünlt und mit einer Solltemperatur der Metallschmelze an der Band-

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eintrittsseite des Überzugbades verglichen und der Kühlflüssigkeitsstrom in die Kasten- bzw. Rinnenanordnung entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches automatisch gesteuert wird.

5. Warmtauch-Metallüberzugbad für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis k, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur der Überzugmetallschmelze in dem Bad, bestehend aus einer Kasten- oder Rinnenanordnung, die in dem Bad an der Baudeintrittsseite desselben, teilweise unter die freie Oberfläche der Metallschmelze in dem Überzugbad untergetaucht angeordnet ist und ein flüssiges Kühlmittel umgrenzt, und aus Einrichtungen zum Zuführen von flüssigem Kühlmittel in die Kasten- bzw· Hinnenanordnung und zum Steuern der der Kasten- bzw. Rinnenanordnung in der Zeiteinheit zugeführten Menge an flüssigem Kühlmittel.

6. Bad nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kasten- bzw. Rinnenanordnung aus mindestens einem Kasten bzw. einer Rinne mit offenem Boden und Umfassungswänden besteht, deren Unterkanten unter dem Spiegel der Metallschmelze des Überzugbades angeordnet sind und die einen begrenzten Bereich für die Aufnahme des flüssigen Kühlmittels bilden.

7. Bad nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Abfühlen der Badtemperatur und zum Erzeugen eines Signals für die temperaturabhängige Steuerung der in die offene Kastenanordnung in der Zeiteinheit eingeführten Menge an flüssigem Kühlmittel»

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8« Bandmetall mit einem nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis k bzw· in einem Warmtauch-Überzugmetallbad nach einem der Ansprüche 5 bis 7 hergestellten Metallüberzug«

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