DE19730682C2 - Verzinkungsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzinkungsanlage mit einem Glühofen und einem dem Glühofen nachgeschalteten Zink­ bad, die von einem zu verzinkenden Metallband nacheinander durchlaufen werden, wobei in dem Verzinkungsbad wenigstens eine Rolle zur Führung des Metallbandes vorgesehen ist, die an ihren axialen Enden drehbar in Halterungen gelagert ist. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verzin­ ken von Metallbändern.

Das Verzinken von Metallbändern erfolgt in üblicher Weise in Verzinkungsanlagen, die von dem Metallband in kontinuierli­ chem Betrieb durchlaufen werden. Das Metallband wird dabei von einer Haspel abgewickelt und nach einer Reinigung in ei­ ner Reinigungsvorrichtung durch einen kontinuierlichen Durch­ laufglühofen geführt, um es für eine gute Zinkhaftung und op­ timale technologische Eigenschaften vorzubereiten. Nach dem Verlassen des Durchlaufglühofens wird das Metallband durch ein Zinkbad geführt, in welchem es an einer Bodenrolle umge­ lenkt und dann zwischen Stabilisierungs- bzw. Korrekturrollen hindurchgeführt wird, um das Zinkbad in Richtung der Turmrol­ le zu verlassen. Anschließend wird das Metallband in einem Dressiergerüst und einer Streckrichtanlage gerichtet und bei­ spielsweise durch Phosphatierung und Chromatierung nachbehan­ delt, um nach Überprüfung der Qualitätseigenschaften und elektrostatischer Bandeinölung wieder auf eine Haspel aufge­ wickelt zu werden.

Die Rollen, über welche das Metallband in dem Zinkbad ge­ führt wird, sind völlig in das Zink eingetaucht und end­ seitig an Trägern, die im Zinkkessel vorgesehen sind, ge­ lagert. Hierzu sind an den Rollenenden Lagerzapfen ausge­ bildet, die Laufbuchsen mit stellitierten Lagerflächen tragen, welche an den Rollen festgeschweißt sind. Die Laufbuchsen sind in Lagergehäusen des Trägers über eine Gleitlagerung drehbar geführt. Diese Art der Lagerung hat sich zwar insgesamt durchaus bewährt, jedoch haben die Lagerungen nur eine durchschnittliche Lebensdauer von et­ wa 5 bis 15 Tagen, wonach es erforderlich ist, die Lauf­ buchsen auszutauschen. Dies ist jedoch sehr aufwendig, da die Schweißverbindung zwischen Laufbuchse und Rolle ge­ löst, die Schweißnahtstelle nachgearbeitet und anschlie­ ßend eine neue Laufbuchse fixiert werden muß. Das Aus­ wechseln der Laufbuchsen ist daher sehr zeitintensiv und führt in Summe zu erheblichen Stillstandszeiten der Ver­ zinkungsanlage.

Zur Behebung dieser Problematik ist mehrfach vorgeschla­ gen worden (DE 42 07 034 A1, EP 0 610 167 B1 und DE 43 07 282 A1), an Stelle einer Gleitlagerung eine Wälzlagerung vorzusehen und die Wälzlager durch das in dem jeweiligen Tauchbad vorhandene geschmolzene Material zu schmieren. Durch die Verwendung von Wälzlagern können zwar die auf­ tretenden Reibungskräfte im Vergleich zu den bei Gleitla­ gern auftretenden Reibkräften verringert werden, jedoch sind diese Wälzlager deutlich komplizierter im Aufbau und besehen aus einer Vielzahl von Einzelteilen, so daß sie naturgemäß anfälliger sind als Gleitlagerungen und von daher zum Teil aus teuren Werkstoffen bestehen bezie­ hungsweise besonders behandelt sein müssen. Hierdurch werden die im Vergleich zu Gleitlagern etwas höheren Standzeiten mit höheren Lagerkosten erkauft.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verzinkungsanla­ ge zum Verzinken von Metallbändern so auszugestalten, daß die Lagerung der Rollen im Verzinkungsbad preiswert ist und eine geringe Wartung erfordert.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rolle in den Halterungen durch hydrodynamische oder hy­ drostatische Lager gelagert ist, die mit flüssigem Zink als Hydraulikflüssigkeit gespeist sind, derart, daß sich zwischen der Rolle und den Halterungen jeweils ein die Rolle tragendes Zinkpolster aufbaut. In entsprechender Weise zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren da­ durch aus, daß das Metallband in dem Zinkbad über wenig­ stens eine Rolle läuft, die in den Trägern hydrodynamisch oder hydrostatisch gelagert wird, und daß als Hydraulik­ flüssigkeit flüssiges Zink verwendet wird. Durch die vor­ gesehene hydrostatische oder hydrody­ namische Lagerung der Lagerzapfen in den Trägern wird er­ reicht, daß kein direkter Kontakt zwischen Lagerzapfen und Lagerbuchse stattfindet, da der Lagerzapfen praktisch durch ein Zinkpolster oder -kissen getragen wird, welches sich zwi­ schen Lagerbuchse und Lagerzapfen aufbaut. Die an Lagerzapfen und Lagerbuchse auftretenden Reibungen sind damit sehr ge­ ring, so daß die Standzeiten der Lager gegenüber den herkömm­ lich vorgesehenen Lagerungen erheblich erhöht werden können.

Durch die erhebliche Reduzierung der Lagerreibung wird außer­ dem erreicht, daß Markierungen des Metallbandes, die bei schwergängigen Stabilisierungs- oder Korrekturrollen aufgrund von Relativgeschwindigkeiten zwischen Metallband und Rollen auftreten können, weitgehend vermieden werden.

In bevorzugter Weise sind die Lager dabei in den Trägern vor­ gesehen. Dies hat den Vorteil, daß die Rollen gegenüber den bisherigen Rollen konstruktiv nicht geändert zu werden brau­ chen. Es ist lediglich erforderlich, die bisher in den Lagern vorgesehenen Gleitlagerbuchsen gegen Lagerbuchsen für eine hydrostatische bzw. hydrodynamische Zinkschmierung auszutau­ schen und die in den Lagerbuchsen vorgesehenen Lagertaschen mit Zink zu versorgen. Die entsprechenden Zinkleitungen kön­ nen entweder in der Lagerbuchse selbst oder auch in den Trä­ gern vorgesehen sein. Diese Maßnahmen sind wenig aufwendig, so daß es möglich ist, auch bereits bestehende Verzinkungsan­ lagen in einfacher Weise nachträglich erfindungsgemäß auszu­ bilden.

Das Zink kann den hydrostatischen bzw. hydrodynamischen La­ gern von einer separaten Zinkquelle zugeführt werden, in be­ vorzugter Weise wird den Lagern jedoch Zink aus dem Zinkbad durch eine Pumpeinrichtung zugeführt, wodurch gewährleistet wird, daß das den Lagern zugeführte Zink die gleiche Konsi­ stenz und Temperatur hat wie das Zink in dem Zinkbad. In die­ sem Fall ist zweckmäßigerweise eine Filtereinrichtung vorge­ sehen, um das den Lagern zugeführte Zink zu reinigen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Steuerungs­ einrichtung vorgesehen, um den Lagern flüssiges Zink in einer vorgebbaren Menge und/oder unter vorgebbarem Druck und/oder vorgegebener Temperatur zuzuführen. Zu dieser Steuerungseinrichtung gehören dann entsprechende Sen­ soren zur Erfassung der zu regelnden Werte und entsprechende Reguliermittel, um die Werte zu korrigieren. Durch diese Maß­ nahme wird erreicht, daß das Zink den Lagern in optimaler Weise zugeführt wird. Vorzugsweise weist dabei jedes Lager eine Mehrzahl von Drucktaschen auf, die jeweils separat mit Zink versorgt werden und somit insbesondere mit unterschied­ lichem Druck beaufschlagbar sind. Hierdurch wird beispiels­ weise erreicht, daß die jeweilige Rolle an ihrer Unterseite abstützenden Drucktaschen, welche das Gewicht der Rollen zu tragen haben und entsprechend stark belastet sind, mit einem höheren Druck beaufschlagt werden können als die an der Ober­ seite der Rollen gelegenen und nur wenig belasteten Druckta­ schen, um so ein stabiles Druckgleichgewicht zu erzeugen.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Metall­ band in dem Zinkbad über eine Bodenrolle und anschließend zwischen Stabilisierungsrollen/Korrekturrollen hindurchge­ führt ist und alle Rollen jeweils hydrostatisch bzw. hydrody­ namisch gelagert sind.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Er­ findung wird auf die Unteransprüche sowie nachfolgende Erläu­ terung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Verzinkungsanlage gemäß der vorliegenden Erfin­ dung in schematischer Prinzipdarstellung und

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Lagerung einer im Zinkkessel der Verzinkungsanlage aus Fig. 1 vorgese­ henen Bodenrolle.

In der Fig. 1 ist in schematischer Prinzipdarstellung eine Verzinkungsanlage 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darge­ stellt, welche von einem Metallband 2 in einer Bandlaufrich­ tung A von links nach rechts durchlaufen wird. Zu der Verzin­ kungsanlage 1 gehören üblicherweise zwei Abwickelhaspeln 3, 4, auf denen das zu verzinkende Metallband 2 in Rollenform zur Verfügung gestellt wird. Die Abwickelhaspeln 3, 4 sind jeweils im Wechsel aktiv. Wenn das auf einer Abwickelhaspel 3 vorgesehene Metallband 2 vollständig abgewickelt ist und die Abwickelhaspel 3 daher gegen eine neue ersetzt werden muß, wird die andere Abwickelhaspel 4 in Betrieb gesetzt und das Anfangsende der neuen Metallbandrolle mit dem Schlußende der abgewickelten Metallbandrolle durch eine nicht dargestellte Schweißeinrichtung verbunden.

Das von der Abwickelhaspel 3, 4 kommende Metallband 2 wird zunächst durch eine Reinigungsvorrichtung 5 geführt, in der es einer alkalischen Vorreinigung und anschließend einer Hauptreinigung mit elektrolytischer Entfettung und Salzsäure­ beizung unterzogen wird. Das so gereinigte Metallband 2 wird dann durch einen Schlingenturm 6 geführt, der einen Zwischen­ speicher für das Metallband 2 darstellt, um einen kontinuier­ lichen Betrieb der Verzinkungsanlage 1 auch dann gewährlei­ sten zu können, wenn die Zuführung von neuem Metallband 2 kurzzeitig unterbrochen ist, zum Beispiel wenn die Enden von zwei aufeinanderfolgenden Metallbandrollen verschweißt wer­ den. Hierzu weist der Schlingenturm 6 eine Reihe von oberen Führungsrollen 6a und eine Reihe von unteren Führungsrollen 6b auf, über die das Metallband 2 schlangenlinienförmig in im wesentlichen vertikaler Richtung geführt ist. Die oberen Füh­ rungsrollen 6a sind in vertikaler Richtung bewegbar, so daß der Abstand zwischen den oberen und unteren Führungsrollen 6a, 6b unter Freigabe von Bandmaterial verringert werden kann. Damit können die nachfolgenden Abschnitte der Verzin­ kungsanlage 1 auch dann mit Metallband 2 aus dem Schlingen­ turm 6 versorgt werden, wenn sich beide Abwickelhaspeln 3, 4 außer Betrieb befinden.

Dem Schlingenturm 6 ist ein Durchlaufglühofen 7 nachgeordnet, in dem das Metallband 2 in bekannter Weise wärmebehandelt und u. a. für den eigentlichen Verzinkungsprozeß vorbehandelt wird. Das aus dem Durchlaufglühofen 7 austretende Metallband 2 wird dann in einen mit einem Zinkbad gefüllten Zinkkessel 8 einer Verzinkungseinrichtung 9 geführt, um mit der gewünsch­ ten Zinkauflage versehen zu werden. Das Zinkbad kann bei­ spielsweise Zink mit einem Al-Gehalt von 0,2%, Galfan mit einem Al-Gehalt von 5% oder Galvalume, d. h. Zink mit einem Al-Gehalt von 55%, enthalten. Nach dem Durchlaufen des Zink­ kessels 8 wird das Metallband 2 in der Verzinkungseinrichtung 9 abgekühlt und ggf. in einem Galvannealing-Ofen behandelt.

Am Ausgang der Verzinkungseinrichtung 9 ist ein nicht darge­ stelltes Schichtdickenmeßsystem vorgesehen, um die Zink­ schichtdicke und die Struktur der Galvannealing-Schicht zu messen und durch Einstellung der Systemparameter zu regulie­ ren. Anschließend wird das Metallband 2 durch eine Streck­ richtanlage 10 geführt, um die Oberfläche des Metallbands 2 zu glätten, d. h. eine gleichmäßige Oberflächenrauhigkeit und ausgezeichnete Ebenheit zu erreichen. Der Streckrichtanlage 10 ist eine Nachbehandlungseinrichtung 11 nachgeschaltet, in der das Metallband 2 beispielsweise phosphatisiert werden kann, um einen guten Haftgrund für organische Beschichtungs­ stoffe zu schaffen, und das Metallband 2 einer chemischen Passivierung (Chromatierung) mit einem Rollcoater unterworfen wird, um das Metallband 2 vor Korrosion zu schützen. Materi­ al, das zuvor phosphatiert wurde, kann ohne aufwendige Ent­ fettungen direkt lackiert werden.

Das nachbehandelte Metallband 2 wird dann gegebenenfalls nach Überprüfung der Qualitätseigenschaften und elektrostatischer Bandeinölung auf Aufwickelhaspeln 12, 13 gewickelt, die am Ende der Verzinkungsanlage 1 vorgesehen sind. Wie am Eingang der Verzinkungsanlage 1 sind auch hier zwei Haspeln 12, 13 vorgesehen, die jeweils im Wechsel aktiv sind. Wenn bei einem Umschalten zwischen den Aufwickelhaspeln 12, 13 beide Haspeln 12, 13 angehalten sind, wird weiterhin zugeführtes Bandmate­ rial in einem nicht dargestellten Schlingenturm der Verzin­ kungseinrichtung 9 zwischengespeichert.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, wird das Metallband 2 durch die offene Oberseite des Zinkkessels 8 in das Metallbad geführt, dort über eine im Bodenbereich vorgesehene Bodenrolle 14 um­ gelenkt und zwischen zwei Stabilisierungsrollen 15, 16 hin­ durch wieder aus dem Zinkbad herausgeführt. Die Bodenrolle 14 sowie die Stabilisierungsrollen 15, 16 sind jeweils an ihren axialen Enden in Halterungen 17 gelagert, die im Zinkkessel 8 angeordnet sind bzw. auch von oben in den Zinkkessel hinein­ ragen können.

Die Lagerung der Rollen 14, 15, 16 ist schematisch und exem­ plarisch in Fig. 2 dargestellt, welche die Lagerung des rech­ ten Endes der Bodenrolle 14 in einer Halterung 17 zeigt. Das axiale Ende der Bodenrolle 14 ist als Lagerzapfen 18 ausge­ bildet, auf den eine einseitig geschlossene Laufbuchse 19 von ihrem offenen Ende her ausgesteckt ist. Die Laufbuchse 19 ist mit der Bodenrolle 14 fest verbunden, beispielsweise an die­ ser festgeschweißt, und weist außenseitig eine stellitierte Lagerfläche 20 auf. Die Laufbuchse 19 ist in eine Lagerbuchse 21 eingesteckt, die in der Halterung 17 fixiert ist. Die La­ gerbuchse 21 weist im Bereich ihrer innenseitigen Lagerfläche 22 eine Mehrzahl von Druckkammern 23 auf, die über Leitungen 24, 25, 26, 27, welche zum Teil in der Lagerbuchse 21 und der Halterung 17 ausgebildet sind, mit einer Pumpe 28 verbunden sind, welche aus dem Zinkkessel 8 flüssiges Zink zu den Druckkammern 23 transportiert. Der Pumpe 28 ist ein Filter 29 vorgeschaltet, welcher Schmutzstoffe aus dem Zinkmaterial vor dem Eintritt in die Pumpe 28 heraus filtert, und den Versor­ gungsleitungen 24, 26 sind jeweils einzelne Ventile 30, 31 einer Steuerungseinrichtung vorgesehen, um die Druckkammern 23a, 23b individuell mit Zink unterschiedlicher Menge und/oder unterschiedlichem Druck zu versorgen.

Die hydrostatische Lagerung der Bodenrolle 14 hat den Vor­ teil, daß sich zwischen der Lagerbuchse 21 und der rollensei­ tigen Laufbuchse 19 ein Kissen aus Zinkmaterial ausbildet, welches die Bodenrolle 14 trägt. Hierdurch wird erreicht, daß die Lagerflächen 20, 22 von Laufbuchse 19 und Lagerbuchse 21 nicht in Kontakt miteinander kommen, so daß zwischen diesen Bauteilen keine Reibungskräfte auftreten und entsprechend der Abrieb äußerst gering ist. Hierdurch werden lange Standzeiten von Laufbuchse 19 und Lagerbuchse 21 erzielt. Außerdem hat die hydrostatische Lagerung zur Folge, daß sich die Boden­ rolle 14 sehr leicht drehen kann, mit der Folge, daß prak­ tisch keine Relativbewegungen zwischen Bodenrolle 14 und Me­ tallband 2 auftreten, so daß Markierungen an dem Metallband aufgrund von solchen Relativbewegungen vermieden werden.

Nicht gezeigt ist, daß etwa 1,5 m oberhalb des Zinkbades Luftdüsen vorgesehen sind, die sich auf beiden Seiten des Me­ tallbandes über dessen gesamte Breite erstrecken und Luft und/oder CO₂ gegen das Band blasen, um die gewünschte Zink­ auflagedicke zu erreichen.

Claims (17)

1. Verzinkungsanlage mit einem Glühofen (7) und einem dem Glühofen (7) nachgeschalteten Zinkbad, die von einem zu verzinkenden Metallband (2) nacheinander durchlaufen werden, wobei in dem Zinkbad wenigstens eine Rolle (14, 15, 16) zur Führung des Metallbandes (2) vorgesehen ist, die an ihren axialen Enden drehbar in Halterungen (17) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (14, 15, 16) in den Halterungen (17) durch hydrodynamische oder hydrostati­ sche Lager (21) gelagert ist, die mit flüssigem Zink als Hydraulikflüssigkeit gespeist sind, derart, daß sich zwischen Rolle (14, 15, 16) und den Halterungen (17) jeweils ein die Rolle (14, 15, 16) tragendes Zinkpolster aufbaut.

2. Verzinkungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (21) in den Halte­ rungen (17) vorgesehen und insbesondere als austauschbare Lagerbuchsen ausgebildet sind.

3. Verzinkungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpeinrichtung (28) vorgesehen ist, die Zink aus dem Zinkbad zu den Lagern (21) transportiert.

4. Verzinkungsanlage nach Anspruch 3, daß wenigstens eine Filtereinrichtung (29) vorgesehen ist, um das den Lagern (21) zugeführte Zink zu reinigen.

5. Verzinkungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, um den Lagern (21) flüssiges Zink in einer vorgebbaren Menge und/oder unter vorgebbarem Druck und/oder mit vorgegebener Temperatur zuzuführen.

6. Verzinkungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lager (21) eine Mehr­ zahl von insbesondere individuell mit Zink versorgten Drucktaschen (23a, 23b) umfaßt.

7. Verzinkungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (2) in dem Zinkbad über eine Bodenrolle (14) und anschließend zwischen Stabilisierungsrollen (15, 16) hindurch geführt ist und alle Rollen (14, 15, 16) hydrostatisch bzw. hydrodynamisch gelagert sind.

8. Verzinkungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Glühofen (7) eine Reini­ gungseinrichtung (5) vorgeschaltet ist.

9. Verzinkungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung einen Reinigungsabschnitt aufweist, in dem das Metall band (2) insbesondere alkalisch vorgereinigt wird.

10. Verzinkungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung (5) einen Reinigungsabschnitt aufweist, in dem insbesondere vorgereinigtes Metallband (2) einer Hauptreinigung vor­ zugsweise mit elektrolytischer Entfettung und/oder Salz­ säurebeizung unterzogen wird.

11. Verzinkungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Metallband­ quelle, insbesondere einer Abwickelhaspel (3, 4), und dem Glühofen (7), insbesondere zwischen den Reinigungs­ abschnitten der Reinigungseinrichtung (5), ein Zwischen­ speicher (6) für das Metallband (2) vorgesehen ist.

12. Verzinkungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher als Schlingenturm (6) ausgebildet ist.

13. Verfahren zum Verzinken von Metallbändern (2), bei dem das zu verzinkende Metallband (2) durch einen Glühofen (7) geführt wird und anschließend durch ein Zinkbad läuft, wobei sie durch eine an Halterungen (17) gelagerte Rolle (14, 15, 16) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Rolle (14, 15, 16) an den Halterungen (17) hydrostatische oder hydordynamische Lager (21) verwendet werden, denen Zink als Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird derart, daß sich zwischen Rolle (14, 15, 16) und Halterungen (17) jeweils ein die Rolle (14, 15, 16) tragendes Zinkpolster aufbaut.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß den Lagern (21) flüssiges Zink aus dem Zinkbad als Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zink vor dem Eintritt in die Lager (21) gefiltert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zink den Lagern (21) in bestimmter Menge und/oder mit bestimmtem Druck und/oder mit vorgegebener Temperatur zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Lager (21) mit einer Mehrzahl von Drucktaschen (23a, 23b), die individuell mit Zink versorgt werden, verwendet werden.