DE19943238A1 - Process and plant for hot-dip galvanizing hot-rolled steel strip - Google Patents
Process and plant for hot-dip galvanizing hot-rolled steel stripInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Feuerverzinken von warmgewalztem Stahlband, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Band in eine Beizstation eingeführt und darin eine Zunderschicht sowie Reaktionsprodukte von der Bandoberfläche entfernt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Band in eine Spülstation eingeführt und darin die Bandoberfläche von Rück ständen der Beize und Beizprodukten freigespült, und anschließend in eine Troc kenstation eingeführt und darin getrocknet. Von dort wird das Band in einem wei teren Verfahrensschritt in einen Ofen eingeführt und darin unter Schutzgasatmo sphäre auf Verzinkungstemperatur eingestellt, und in einem letzten Verfahrens schritt durch ein Verzinkungsbad hindurchgeführt und dabei die Oberfläche des Bandes mit einer Feuerverzinkungsschicht überzogen.The invention relates to a method and a plant for hot dip galvanizing hot-rolled steel strip, with the strip in introduced a pickling station and therein a layer of scale and reaction products be removed from the belt surface. In a further process step the tape is inserted into a rinsing station and the tape surface from the back of the stains and pickling products, and then into a troc kenstation introduced and dried in it. From there, the tape is in a white Tere process step introduced into an oven and under protective gas atmosphere sphere set to galvanizing temperature, and in a final process passed through a galvanizing bath and thereby the surface of the Strip coated with a hot-dip galvanizing layer.
Die Feuerbeschichtung, insbesondere die Feuerverzinkung von warmgewalzten Stahlband, sogenanntem Warmband, gewinnt gegenüber der herkömmlichen Kaltbandfeuerbeschichtung wirtschaftlich mehr und mehr an Bedeutung. Durch Entwicklung der Dünnbrammentechnologie bei Warmband besteht die technische Möglichkeit, Warmbänder im Dickenbereich unter 1,2 mm aus der Gießhitze zu erzeugen. Es besteht damit ferner die Möglichkeit, Kaltband in Ab hängigkeit der Kundenanforderungen durch vergleichsweise preisgünstigeres Warmband zu substituieren.The hot-dip coating, especially the hot-dip galvanizing of hot-rolled Steel strip, so-called hot strip, wins over the conventional one Cold strip fire coating is becoming more and more important economically. The development of thin slab technology in hot strip means that Technical possibility of hot strips in the thickness range below 1.2 mm from the To generate pouring heat. There is also the possibility of cold strip in Ab dependency on customer requirements through comparatively less expensive Hot strip substitute.
Für die Feuerbeschichtung, insbesondere das Feuerverzinken von Stahlbändern, sind unterschiedliche Verfahren und Anlagen bekannt. Hierbei handelt es sich überwiegend um Anlagentypen, bei denen kaltgewalzte Bänder zum Einsatz kommen.For hot-dip coating, especially hot-dip galvanizing steel strips, different processes and systems are known. This is it predominantly for plant types in which cold-rolled strips are used come.
In solchen Anlagen ist dem eigentlichen Beschichtungsprozeß ein Glühofen vor geschaltet, worin bei hohen Temperaturen eine Gefügeumwandlung zur Erzielung der gewünschten mechanischen Eigenschaften erfolgt. Der dabei vorhandene Temperaturunterschied zwischen Schmelzbad, bevorzugt Zink oder Zinklegierun gen, und der maximalen Bandtemperatur kann bis zu 400°C betragen. Mit dieser Bandüberhitzung ist jedoch eine Feuerbeschichtung nicht durchführbar, weshalb eine Abkühlung des Bandes vor der Beschichtung auf Temperaturen nahe der Schmelzbadtemperatur vorgenommen werden muß.In such systems, the actual coating process is preceded by an annealing furnace switched, in which at high temperatures a structural transformation to achieve the desired mechanical properties. The existing one Temperature difference between the weld pool, preferably zinc or zinc alloy conditions, and the maximum belt temperature can be up to 400 ° C. With this Belt overheating, however, is not feasible, which is why a cooling of the strip before coating to temperatures close to Melt bath temperature must be made.
Warmband bzw. vorgeglühtes Kaltband bedürfen dagegen keiner Glühung zwecks Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften, vielmehr wird die Bandtempera tur lediglich der des Schmelzbades angepaßt, um die gewünschte Reaktion der Stahlbandoberfläche mit den Legierungsbestandteilen des Schmelzbades zu er reichen. Dagegen ist eine Hochtemperaturglühung oftmals für die mechanischen Eigenschaften des Bandes sogar von Nachteil.Hot strip or pre-annealed cold strip, however, do not require annealing for the purpose Influencing the mechanical properties, rather the tape tempera only adapted to that of the melt pool in order to achieve the desired reaction Steel strip surface with the alloy components of the weld pool pass. In contrast, high-temperature annealing is often for the mechanical Properties of the tape are even disadvantageous.
Die vorliegende Erfindung betrifft exemplarisch ausschließlich die Verfahrensvari anten zur Warmband-Feuerveredelung bzw. Warmband-Feuerverzinkung.By way of example, the present invention relates exclusively to the process variant antennas for hot strip hot finishing or hot strip hot galvanizing.
Das angestrebte Temperaturniveau, insbesondere bei der Warmbandfeuerverzin kung, liegt bei bisher betriebenen Anlagen zur Feuerbeschichtung immer noch höher, als die erforderlichen 450°C des Zinkbades. Grund dafür ist die erforderli che Entfernung aller Oxidationsprodukte und ihrer Vorstufen aus der Stahl bandoberfläche. Oxidationsprodukte entstehen zwangsläufig im Übergangsbereich aus der Beizstufe über Spül- und Trockungsstufe in den Ofeneingang durch Ein wirkung von Luftsauerstoff. Die Menge und Ausbildung der in den Ofen eintreten den Oxidationsprodukte und der vom Band eingeschleppte Luftsauerstoff bestim men die notwendigen Verfahrensparameter der Behandlungsprozedur, gekenn zeichnet durch ein erforderliches Reduktionspotential, Temperaturniveau und Haltezeit. Vielfach liegt das angewendete Temperaturniveau so hoch, daß das Band vor Eintritt in das Zinkbad noch zusätzlich gekühlt werden muß.The desired temperature level, especially for hot strip hot-dip galvanizing kung, is still in previously operated systems for fire coating higher than the required 450 ° C of the zinc bath. The reason for this is the necessary Removal of all oxidation products and their precursors from the steel belt surface. Oxidation products inevitably arise in the transition area from the pickling stage via rinsing and drying stage into the oven entrance by on effect of atmospheric oxygen. The amount and training of entering the oven the oxidation products and the atmospheric oxygen carried in by the conveyor the necessary procedural parameters of the treatment procedure is characterized by a required reduction potential, temperature level and Hold time. In many cases, the temperature level used is so high that Band must be additionally cooled before entering the zinc bath.
Eine andere Arbeitsweise ist durch eine signifikante Erhöhung des Temperaturni veaus im Zinkbad auf Werte oberhalb von 460°C gekennzeichnet. Besonders nachteilig bei dieser Verfahrensführung ist der erhöhte Anfall an zinkhaltiger Schlacke. Dies führt einerseits zu erhöhten Material- und Betriebskosten für das Zinkbad, sowie andererseits zu qualitativen Einbußen am Band.Another way of working is by significantly increasing the temperature levels in the zinc bath marked to values above 460 ° C. Especially a disadvantage of this procedure is the increased occurrence of zinc-containing Slag. On the one hand, this leads to increased material and operating costs for the Zinc bath, as well as loss of quality on the assembly line.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Warmbandverzinkungsanlage anzugeben, wel che die vorbezeichneten Nachteile und Schwierigkeiten überwindet und mit einem ökonomischen Aufwand an Material- und Betriebskosten feuerverzinktes Stahl band von hoher und fehlerloser Oberflächenqualität liefert.Starting from the aforementioned prior art, the object of the invention based on specifying a method and a hot strip galvanizing plant, wel che overcomes the disadvantages and difficulties mentioned above and with one economic expenditure on material and operating costs of hot-dip galvanized steel band of high and flawless surface quality.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An spruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Bandtemperatur im Ofen maximal auf 50°K über Eintauchtemperatur in's Zinkbad eingestellt wird.In order to solve the problem, the method described in the preamble of An Say 1 mentioned type with the invention that the strip temperature in the furnace is set to a maximum of 50 ° K above the immersion temperature in the zinc bath.
Vorteilhafterweise wird die H2-Konzentration im Ofen auf max. 20% vorzugsweise auf weniger als 5% eingestellt. Zweckmäßig ist, daß die Verfahrensschritte zwi schen der letzten Spülstufe der Spülstation über die Trockenstation bis hin zum Einlaß des Temperierofens unter hermetischer Abschirmung von Luftsauerstoff aus der Umgebung durchgeführt werden. The H 2 concentration in the furnace is advantageously increased to max. 20% preferably set to less than 5%. It is expedient that the process steps between the last rinsing stage of the rinsing station via the drying station to the inlet of the temperature control oven are carried out with hermetic shielding of atmospheric oxygen from the environment.
Eine entsprechende Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sieht demgemäß vor, daß der Auslaß der letzten Spülstufe der Spülstation mit dem Einlaß des Trockners und dessen Auslaß mit dem Einlaß des Ofens durch Schleusen miteinander verbunden und gegenüber der umgebenden Atmosphäre hermetisch abgedichtet sind.A corresponding system for performing the method according to the invention accordingly provides that the outlet of the last rinsing stage of the rinsing station through the inlet of the dryer and its outlet with the inlet of the oven Locks connected to each other and to the surrounding atmosphere are hermetically sealed.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen einerseits des Verfahrens und anderer seits der Warmbandverzinkungsanlage sind entsprechend den Merkmalen von Unteransprüchen vorgesehen.Further expedient configurations of the method on the one hand and others on the part of the hot strip galvanizing plant are in accordance with the characteristics of Subclaims provided.
Mit Vorteil wird durch das Verfahren und durch die Anlage nach der Erfindung si chergestellt, daß der nach Durchlauf des Bandes durch die Beizstation und Spül station erreichte optimale Oberflächenzustand des Bandes in der anschließenden Trocknungsstufe sowie beim Übergang in den Ofenbereichen und aus diesem in das Verzinkungsbad konserviert wird.Advantageously, si by the method and by the system according to the invention that the after passing the belt through the pickling station and rinsing station reached the optimal surface condition of the belt in the subsequent Drying level and at the transition in and out of the oven areas the galvanizing bath is preserved.
Dies wird erreicht durch:
This is achieved through:
- - die vorgenannte Einstellung der Temperatur des Bandes im Ofen,- the aforementioned setting of the temperature of the belt in the furnace,
- - direkte Kopplung zumindest der letzten Spülstufe der Spülstation über die Trocknungsstufe mit dem Ofeneingang unter Abschirmung von Luftsauerstoff,- Direct coupling of at least the last rinse stage of the rinsing station Drying stage with the oven entrance shielded from atmospheric oxygen,
- - Auftragen eines wasserbindenden Mediums, bevorzugt NH3, oder einer Lö sung davon, auf das Band in der Spülstufe, wonach sich in der anschließen den Trocknungsstufe das wasserbindende Medium schnell und rückstandsfrei, das heißt ohne Eintrag von Sauerstoff oder flüssiges Reinigungsmedium vom Band entfernen läßt,- Applying a water-binding medium, preferably NH 3 , or a solution thereof, to the tape in the rinse stage, after which the water-binding medium can be removed quickly and without residue in the subsequent drying stage, that is to say without the entry of oxygen or liquid cleaning medium from the tape ,
- - alternativ durch einen Betrieb der Trockenstufe mit einer reduzierend wirken den Atmosphäre, zum Beispiel N2/H2-Gasgemisch.- Alternatively, by operating the drying stage with a reducing atmosphere, for example N 2 / H 2 gas mixture.
Durch vorgenannte Maßnahmen wird der optimale Bandzustand nach dem Beizen bis in den Ofen konserviert und eine optimale Einstellung der Bandtemperatur beim Eintauchen in das Zinkbad erreicht. Der Zutritt von Sauerstoff und die damit verbundenen Oberflächenreaktionen, insbesondere Oxidation, sind unterbunden. Dies ermöglicht den Ofenbetrieb bei Temperaturen im Bereich der Schmelz badtemperatur. Eine Überhitzung des Bandes und eine Verlängerung der Haltezeit im Ofen entfallen. Ein Bandkühler wird überflüssig. Insgesamt erlaubt die Vorge hensweise nach der Erfindung und die entsprechende Anlage eine wesentlich kompaktere Bauweise des Ofenelements und niedrigere Investitions- und Be triebskosten. Zugleich ist der Ofenbetrieb mit niedrigeren H2-Gehalten im Schutz gas möglich. Die Nachteile bei dem vorgenannten konventionellen Verfahren mit erhöhter Zinkbadtemperatur werden vorteilhaft vermieden.The above-mentioned measures preserve the optimal strip condition after pickling into the oven and achieve the optimum strip temperature setting when immersed in the zinc bath. The access of oxygen and the associated surface reactions, especially oxidation, are prevented. This enables furnace operation at temperatures in the range of the melting bath temperature. Overheating of the belt and an extension of the holding time in the oven are not necessary. A belt cooler becomes superfluous. Overall, the approach according to the invention and the corresponding system allow a much more compact design of the furnace element and lower investment and operating costs. At the same time, furnace operation with lower H 2 contents in the protective gas is possible. The disadvantages in the aforementioned conventional method with an increased zinc bath temperature are advantageously avoided.
Erfindungsgemäß wird nämlich das Band auf eine Temperatur eingestellt, die ma ximal 50°K höher liegt, als die Eintauchtemperatur in das Zinkbad.According to the invention namely the band is set to a temperature that ma is at least 50 ° K higher than the immersion temperature in the zinc bath.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention result from the The following explanation is shown schematically in the drawings Embodiment. Show it:
Fig. 1 ein Layout einer Feuerverzinkungsanlage nach dem Stand der Technik, Fig. 1 is a layout of a hot dip galvanizing line according to the prior art,
Fig. 2 ein Layout einer Feuerverzinkungsanlage nach der Erfindung. Fig. 2 shows a layout of a hot-dip galvanizing plant according to the invention.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Layout einer konventionellen Feuerverzinkungs anlage wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Band 50 in eine Beizstation 10 mit drei Beizstufen 11 bis 13 eingeführt und darin eine Zunderschicht sowie Reak tionsprodukte von der Bandoberfläche entfernt. Üblicherweise wird das Beizen in der Beizstation 10 bzw. in den Beizstufen 11, 12, 13 mittels Salzsäure (HCL) vor genommen.According to the layout of a conventional hot-dip galvanizing plant shown in FIG. 1, a strip 50 is introduced into a pickling station 10 with three pickling stages 11 to 13 in a first process step, and a scale layer and reaction products are removed from the strip surface therein. The pickling is usually carried out in the pickling station 10 or in the pickling stages 11 , 12 , 13 by means of hydrochloric acid (HCL).
In dem folgenden Verfahrensschritt wird das Band 50 in die Spülstation 20 mit den Spülstufen 21 bis 23 eingeführt und darin die Bandoberfläche von Rückständen der Beize und der Beizprodukte befreit. Anschließend wird das Band in die Troc kenstation 30 eingeführt und darin getrocknet. Von dort wird das Band 50 in einem weiteren Verfahrensschritt in einen Ofen 40, umfassend eine Vorwärmstufe 41 sowie eine integrierte Temperierstufe 42, eingeführt und darin bevorzugt unter Schutzgasatmosphäre bis auf Verzinkungstemperatur erwärmt, und in einem letzten Verfahrensschritt durch ein Verzinkungsbad hindurchgeführt. Dabei wird die Oberfläche des Bandes 50 mit einer Feuerverzinkungsschicht überzogen. Im Gegensatz zur konventionellen Verzinkungsanlage nach Fig. 1 werden nach dem erfindungsgemäßen Layout der Feuerverzinkungsanlage gemäß Fig. 2 die Verfahrensschritte zwischen der letzten Spülstufe 23 der Spülstation 20 über die Trockenstation 30 bis hin zum Einlaß 43 des Temperierofens 40 unter hermeti scher Abschirmung von Luftsauerstoff aus der Umgebung ausgeführt.In the following process step, the strip 50 is introduced into the rinsing station 20 with the rinsing stages 21 to 23 and the strip surface is freed of residues of the pickling and the pickling products. The tape is then introduced into the drying station 30 and dried therein. From there, the strip 50 is introduced in a further process step into an oven 40 , comprising a preheating stage 41 and an integrated temperature control stage 42 , and is preferably heated therein to a galvanizing temperature in a protective gas atmosphere, and in a last process step is passed through a galvanizing bath. The surface of the strip 50 is coated with a hot-dip galvanizing layer. In contrast to the conventional galvanizing system according to FIG. 1, according to the layout of the hot-dip galvanizing system according to FIG. 2 according to the invention, the process steps between the last rinsing stage 23 of the rinsing station 20 via the drying station 30 to the inlet 43 of the tempering furnace 40 under hermetic shielding of atmospheric oxygen from the Environment.
Unter Erweiterung der Spülstation 20 um eine Spülstufe 23 bzw. durch Abschotten der Spülstufe 23 mit Hilfe einer Trennwand 24 von den vorhergehenden Spülstu fen 21, 22 wird ein wasserabweisendes bzw. -bindendes Medium 25 in die Spül stufe 23 eingegeben. Als Medium kann beispielsweise NH3, oder eine Lösung von NH3 verwendet werden.By expanding the rinsing station 20 by a rinsing stage 23 or by partitioning the rinsing stage 23 with the aid of a partition 24 from the previous rinsing stages 21 , 22 , a water-repellent or binding medium 25 is entered into the rinsing stage 23 . For example, NH 3 or a solution of NH 3 can be used as the medium.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Spülung des Bandes 50 in der Spülstation 20 in den ersten Stufen 21, 22 mit deionisiertem Wasser und in der dritten Stufe 23 mit oder unter Zusatz von NH3 als Trocknungsmedium durchgeführt wird. A preferred embodiment of the method provides that the belt 50 is rinsed in the rinsing station 20 in the first stages 21 , 22 with deionized water and in the third stage 23 with or with the addition of NH 3 as the drying medium.
Die Trocknung des Bandes 50 in der Trockenstation 30 erfolgt ohne Luftzufuhr. Erfindungsgemäß wird die Trocknung mittels Wärmestrahlung unter Zusatz einer Mischung von Stickstoff-, Wasserstoff- und Ammoniakgas (N2/NH3) bzw. H2 durchgeführt.The belt 50 is dried in the drying station 30 without air being supplied. According to the invention, drying is carried out by means of heat radiation with the addition of a mixture of nitrogen, hydrogen and ammonia gas (N 2 / NH 3 ) or H 2 .
Die Trockenstation 30 ist beiderseits mit Schleusen 70, 80 im Anschluß an die be nachbarten Stationen 20 und 40 hermetisch gegen Zutritt von Luftsauerstoff abge schlossen, wobei der Auslaß der letzten Spülstufe 23 der Spülstation 20 mit dem Einlaß der Trockenstation 30 und dessen Auslaß mit dem Einlaß 43 des Tempe rierofens 40 durch Schleusen 70, 80 miteinander verbunden und gegenüber der umgebenden Atmosphäre hermetisch abgedichtet sind.The drying station 30 is closed on both sides with locks 70 , 80 following the adjacent stations 20 and 40 hermetically against the entry of atmospheric oxygen, the outlet of the last rinsing stage 23 of the rinsing station 20 with the inlet of the drying station 30 and its outlet with the inlet 43 of the Tempe rierofens 40 connected by locks 70 , 80 and hermetically sealed from the surrounding atmosphere.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der optimale Bandzustand nach dem Beizen bis in den Temperierofen erhalten, weil das Einschleppen von Lufts auerstoff unterbunden wird. Infolgedessen kann, wie dies der Darstellung des Temperierofens 40 in Fig. 2 zu entnehmen ist, dessen Bauart aufgrund der nied rigeren erforderlichen Heizleistung und Wegfall der Kühlstrecke vereinfacht und mit günstigeren Investitions- und Betriebskosten realisiert werden.The measures according to the invention ensure that the optimum strip state is obtained after pickling up to the tempering furnace because the introduction of atmospheric oxygen is prevented. As a result, as can be seen from the illustration of the tempering furnace 40 in FIG. 2, its design is simplified due to the low heating power required and the cooling section is eliminated and can be realized with more favorable investment and operating costs.
Der Ofenbetrieb ist zudem mit vergleichsweise niedrigen H2-Gehalten im Schutz gas möglich.Oven operation is also possible with comparatively low H 2 contents in the protective gas.
Claims (8)
- - in einem ersten Verfahrensschritt das Band (50) in eine Beizstation (10- 13) eingeführt und darin eine Zunderschicht sowie Reaktionsprodukte von der Bandoberfläche entfernt werden,
- - in einem weiteren Verfahrensschritt das Band (50) in eine Spülstation (21-23) eingeführt und darin die Bandoberfläche von Rückständen der Beize und Beizprodukten befreit, und anschließend
- - in eine Trockenstation eingeführt und getrocknet wird, und von dort
- - in einem weiteren Verfahrensschritt in einen Ofen (40) eingeführt und darin unter Schutzgasatmosphäre auf Verzinkungstemperatur eingestellt, und
- - in einem letzten Verfahrensschritt durch ein Verzinkungsbad hindurch geführt und dabei die Oberfläche des Bandes (50) mit einer Feuerverzin kungsschicht überzogen wird,
- in a first process step, the strip ( 50 ) is introduced into a pickling station (10-13) and therein a scale layer and reaction products are removed from the strip surface,
- - In a further process step, the strip ( 50 ) is introduced into a rinsing station ( 21-23 ) and the strip surface is freed of residues of the pickling and pickling products, and then
- - is introduced into a drying station and dried, and from there
- - In a further process step introduced into a furnace ( 40 ) and set therein to the galvanizing temperature under a protective gas atmosphere, and
- - passed in a last process step through a galvanizing bath and thereby the surface of the strip ( 50 ) is coated with a hot-dip galvanizing layer,
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