DE2234805B2 - Verfahren und vorrichtung zum ueberziehen von eisenbaendern mit zink - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen von Eisenbändern mit Zink, wobei der Zinküberzug praktisch keine sichtbare Blumenbildung aufweist, bei dem das feuerverzinkte Eisenband nach Austritt aus dem Schmelzbad zum Zwecke des Abstreifens überschüssigen Zinks behandelt und anschließend bei einer Temperatur unmittelbar oberhalb des Erstarrungspunktes des Zinks zur Erzeugung einer submakroskopischen Blumenbildung durch Aufbringen einer Vielzahl von Kristallisationskeimen mit einem Strömungsmittel besprüht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Verfahren zum Beschichten von Eisenbändern mit Zink durch Tauchen in eine Zinkschmelze sind bekannt. Sie umfassen im allgemeinen die folgenden drei Stufen: gründliche Reinigung des Eiser.bandes und gegebenenfalls sich daran anschließende Behandlung der Oberfläche des Bandes zur Verbesserung der Haftung des geschmolzenen Zinks an dem Band, Einführung des gereinigten Bandes bei einer vorher festgelegten Temperatur in ein Zinkbad und Herausziehen des beschichteten Eisenbandes aus dem geschmolzenen Zinkbad, wobei der geschmolzene Überzug erstarren gelassen wird, bevor das Band aufgewickelt oder anderweitig weiterverarbeitet wird.

Es ist bekannt, daß bei Zinküberzügen während der Erstarrung eine sichtbare Blumenbildung auftritt. Wenn der Zinküberzug keiner weiteren Behandlung, beispielsweise keiner Lackierung, unterworfen wird, stört diese Blumenbildung im allgemeinen nicht, da sie dem Endprodukt ein eigentümliches Aussehen verleiht. Wenn jedoch das mit Zink beschichtete Substrat weiterverarbeitet werden soll, beispielsweise lackiert oder angestrichen werden soll, ist die Blumenbildung sehr störend, weil die Kristallkorngrenzen durch den Oberflächenanstrich hindurchscheinen.

Aus der US-PS 33 79 557 ist ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe die sichtbare Blumenbildung bei Zinküberzügen dadurch vermieden werden kann, daß man eine submakroskopische Blumenbildung hervorruft. Zu diesem Zweck wird eine wäßrige Lösung eines anorganischen Salzes auf ein feuerverzinktes Eisenband an einem Punkt aufgebracht, an dem die Temperatur des geschmolzenen Zinküberzuges ziemlich nahe an der Erstarrungstemperatur liegt. Diese wäßrige Lösung wird vorzugsweise in Form eines Streifens aufgebracht, der sich quer über das Eisenband, d. h. quer zu dessen Bewegungsrichtung, erstreckt. Die wäßrige Lösung des anorganischen Salzes liefert eine Vielzahl von nahe beieinander liegenden Kristallisationskeimen, die eine Vielzahl von nahe beieinander liegenden Blumenbildungen hervorrufen, die submakroskopisch sind. Das dabei erhaltene feuerverzinkte Stahlband hat dann makroskopisch betrachtet ein Aussehen, bei dem keine Blumenbildung erkennbar ist. Da bei diesem Verfahren der Zeitpunkt kritisch ist, zu dem die Kristallisationskeime aufgebracht werden müssen, müssen die Sprühköpfe, die zum Aufbringen der Kristallisationskeime verwendet werden, vertikal beweglich sein, um so den Punkt genau einsteilen zu können, an dem die Kristallisationskeime aufgebracht werden.

Aus der US-PS 34 28 023 und aus der GB-PS 11 83 975 ist es außerdem bekannt, beim Feuerverzinken eines Eisenbandes die Abkühlung des geschmolzenen Zinküberzuges in der Weise zu steuern, daß auf ausgewählte Längszonen des Bandes ein Heiz- oder Kühlmedium aufgeblasen wird, um dadurch die Kornoder Kristallgröße des Zinküberzuges zu steuern bzw. die Haftung des Zinküberzuges an dem Eisenband zu verbessern. Aus der genannten US-PS geht insbesondere hervor, daß für diesen Zweck eine Vorrichtung verwendet werden kann, die mindestens einen sich quer über die volle Breite des Bandes erstreckenden Verteilerkopf aufweist, der mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels mit einer niedrigeren Temperatur als der des geschmolzenen Zinküberzuges in Verbindung steht und der eine Vielzahl von in Abstand voneinander angeordneten Düsen mit Ventilen zur individuellen Regelung des Strömungsmittelausflusses besitzt, die musterähnlich das Eisenband beaufschlagen, während aus der genannten GB-PS zu entnehmen ist, daß bei der Durchführung des Verfahrens unterschiedliche Medien als Kühl- und Heizmittel verwendet werden können. Bei der nach diesem bekannten Verfahren durchgeführten Abkühlung des geschmolzenen Überzuges wird jedoch keine besondere Rücksicht auf die Erzielung eines bestimmten Abkühlungsmusters

oder auf die Erzielung einer feinen Blumenbildune Rücklicht genommen.

Die jüngsten Erfahrungen bei der großtechnischen Herstellung von feuerverzinkten Eisenbäncern mit einer minimalen Blumenbildung auf der Zinkoberfläche haben gezeigt, daß das Abkühlungsmuster des geschmolzenen Zinküberzuges keinesfalls gleichförmig ist Das heißt, zur Vermeidung einer sichtbaren Blumenbildung müssen viele Variablen in Betracht gezogen werden. Insbesondere beeinflussen Änderungen der Dicke des Eisensubstrats, der Bandbreite, des Beschichtungsgewichtes, der Umgebungstemperatur und der atmosphärischen Bedingungen das Abkühlungsmuster des geschmolzenen Zinküberzuges. Man hat nun versucht, ein gleichförmigeres Abkühlungsmuster zu erzielen durch Verwendung von Randbrennern, welche nur die Ränder des Bandes erhitzen, oder durch Abkühlung der gesamten Breite des Bande;, mit der gleichen Geschwindigkeit unter Druck. Auf diese Weise ist es jedoch nicht gelungen, die bei der Abkühlung eines geschmolzenen Zinküberzuges auftretende sichtbare Blumenbildung vollständig zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Überziehen von Eisenbändern mit Zink anzugeben, wobei die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten, insbesondere der Zinküberzug im erstarrten Zustand praktisch keine sichtbare Blumenbildung aufweist.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Überziehen von Eisenbändern mit Zink, wobei der Zinküberzug praktisch keine sichtbare Blumenbildung aufweist, bei dem das feuerverzinkte Eisenband nach Austritt aus dem Schmelzbad zum Zwecke des Abstreifens überschüssigen Zinks behandelt und anschließend bei einer Temperatur unmittelbar oberhalb des Erstarrungspunktes des Zinks zur Erzeugung einer submakroskopischen Blumenbildung durch Aufbringen einer Vielzahl von Kristalüsationskeimen mit einem Strömungsmittel besprüht wird, dadurch gelöst werden kann, daß die Abkühlung des Zinküberzuges durch Besprühen ausgewählter Längszonen des Bandes mit unterschiedlich temperierten Strömungsmitteln gesteuert wird.

Dieses Verfahren kann unter Anwendung einer einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung durchgeführt werden mit mindestens einem sich quer über die volle Breite des Bandes erstreckenden Verteilerkopf, der mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels mit einer niedrigeren Temperatur als der des geschmolzenen Zinküberzuges in Verbindung steht und der eine Vielzahl von in Abstand voneinander angeordneten Düsen mit Ventilen zur individuellen Regelung des Strömungsmittelausflusses besitzt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei Verteilerköpfe auf derselben BandsRite vorgesehen sind, von denen der eine mit der Quelle eines erhitzten und der andere mit der Quelle eines gekühlten Strömungsmittels verbunden ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf technisch einfache und wirksame Weise möglich, bei mit Zink überzogenen Eisenbändern die beim Erstarren des geschmolzenen Zinküberzuges normalerweise auftretende sichtbare Blumenbildung zugunsten einer submakroskopischen Blumenbildung vollständig zu verhindern.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung wird das zum Abkühlen verwendete Strömungsmittel in Mengen auf das Eisenband aufgebracht, die vom Zentrum zu den Rändern des Bandes hin abgestuft sind, wobei auf das Zentrum des Bandes vorzugsweise eine größere Menge des Strömungsmittels aufgesprüht wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung werden unterschiedlich temperierte Str&mungs.nitte! auf verschiedene Längszonen des Eisenbandes aufgesprüht.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung des normalen Abkühlungsmusters von geschmolzenem Zink auf einem Eisenband;

F i g. 2 eine schematische Darstellung ähnlich derjenigen der F i g. 1, welche das gewünschte Abkühlungsmuster zeigt und

Fig.3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum selektiven Abkühlen ausgewählter Längsbezirke des mit Zink beschichteten Eisenbandes, welche das gleichzeitige Abkühlen von verschiedenen ausgewählten Längszonen auf dem Eisenband ermöglicht.

Nach einem üblichen Beschichtungsverfahren wird das zu beschichtende Eisenband gründlich gereinigt und, während es in einer Schutzatmosphäre gehalten wird, in ein Bad von geschmolzenem Zink eingeführt. Das Band wird dann im allgemeinen senkrecht nach oben aus dem Bad des geschmolzenen Zinks herausgezogen. Beim Austreten aus dem Bad trägt das Band eine bestimmte Menge des geschmolzenen Zinks. Dieses an dem Band haftende geschmolzene Zink kann den verschiedensten bekannten Endbehandlungsverfahren, beispielsweise unter Verwendung von Austrittswalzen, Oberflächenbehandlungsstrahldüsen unterworfen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehen sich auf die Behandlung des überzogenen Eisenbandes, nachdem es die vorstehend erwähnte(n) Endbehandlungsvorrichtung(en) passiert hat, vor der Erstarrung des geschmolzenen Zinküberzuges auf dem Eisenband. Diesbezüglich sei auf die US-PS 33 79 557 verwiesen, in der ein Verfahren beschrieben ist, mit dessen Hilfe es möglich ist, die sichtbare Zinkblumenbildung durch Erzeugung einer im wesentlichen submakroskopischen Blumenbildung zu unterdrücken; in dieser Patentschrift wird auf die Bedeutung des Aufbringens von Kristallisationskeimen bei einer genau definierten Beschichtungstemperatur hingewiesen, nämlich bei einer Temperatur unmittelbar oberhalb des Erstarrungspunktes des Beschichtungsmetalls.

Es ist bekannt, daß dann, wenn das den geschmolzenen Zinküberzug tragende Eisenband die Oberflächenbehandlungsvorrichtungen passiert hat, die Abkühlung an den Rändern des Bandes beginnt. Diese Abkühlung schreitet allmählich bis in das Innere des Bandes fort und bildet ein umgekehrtes parabolisches Abkühlungsmuster. In der F i g. t der beiliegenden Zeichnung bewegt sich ein Teil eines Eisenbandes 10 in vertikaler Richtung nach oben. Der Teil 12 des Bandes weist einen erstarrten Zinküberzug auf, während der Teil 14 einen noch geschmolzenen Zinküberzug auf der Oberfläche aufweist. Die umgekehrte parabolische Linie 16 definiert die Grenzlinie zwischen den erstarrten und geschmolzenen Teilen des Zinküberzugs. Aus der vorstehenden Erläuterung geht hervor, daß es außerordentlich schwierig ist, eine einzelne horizontale Linie zu finden, an der die Kristallisationskeime so aufgebracht

werden können, daß alle Teile des Zinküberzugs die richtige Temperatur haben.

Zum Vergleich ist das erwünschte Abkühlungsmuster in der F i g. 2 schematisch dargestellt. Auch diese zeigt einen Teil eines sich vertikal nach oben bewegenden Eisenbandes 10'. Der Teil 12' des Bandes ist von einem erstarrten Zinküberzug bedeckt, während der Teil 14' einen noch geschmolzenen Zinküberzug aufweist. Die Demarkationslinie zwischen dem erstarrten und dem geschmolzenen Zink liegt bei 16', und daraus ist zu ersehen, daß sie sich einer geraden Linie senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes nähert.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Stufe des selektiven Abkühlens von ausgewählten Längszonen eines sich bewegenden Eisenbandes, um so das _IS Abkühlungsmuster zu steuern. Ziel der Erfindung ist es natürlich, das normale Abkühlungsmuster der F i g. 1 in das erwünschte Abkühlungsmuster der Fig.2 umzuwandeln.

Es gibt natürlich eine große Anzahl von Variablen, welche das Abkühlungsmuster des geschmolzenen Zinks beeinflussen. Dazu gehören die Dicke und Breite des Eisenbandes, das Gewicht des aufgebrachten Zinküberzugs sowie die Umgebungstemperatur und die anderen Atmosphärenbedingungen. Alle diese Variablen können eine verschiedene Anwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erforderlich machen. So kann es beispielsweise bei einer hohen Badtemperatur, bei einem schweren, dicken Band und bei hohen Umgebungstemperaturen erforderlich sein, ein Kühlmedium, wie Luft, in den Verteilerkopf einzuführen. Die komprimierte Luft wird normalerweise bei einem Druck von 0,17 bis 0,69 MN/m² und bei einer Temperatur von 16 bis 66° C in die Steuerventile eingeführt. Unter diesen Umständen öffnen sich die Düsen im Innern der Bandbreite, um einen größeren Abkühlungseffekt im Zentrum des Bandes zu erzielen. Progressiv zu den Rändern hin werden die Düsen dann so eingestellt, daß ein kontinuierlich geringerer Strom des Kühlmediums auf dem Zinküberzug erhalten wird. D.h. mit anderen Worten, daß die Düsen in jeder Position auf dem Band in dem erforderlichen Maße eingestellt werden, so daß die Temperatur des Teils der Längszone des Bandes im Verhältnis zu den anderen Zonen variiert, um so eine »geradlinige« Temperaturkurve über das Band hinweg zu erzielen.

Die Fig.3 erläutert schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Hier bezeichnet die Ziffer 20 das Eisenband, die Ziffer 18 das Niveau des geschmolzenen Zinks in dem Bad, die Ziffer 22 die Oberflächenbehandlungsstrahldüse und die Ziffer 24 die Vorrichtung zum Aufbringen der Kristallisationskeime auf das Band. Gemäß dieser Ausführungsform sind zwei Verteilerköpfe 32 und 34 vorgesehen, die sich beide quer über die volle Breite des Bandes erstrecken. Die Verteilerköpfe 32 und 34 sind jeweils mit den Hauptsteuerventilen 36 und 38 versehen. Der Verteilerkopf 32 ist mit den Einzeldüsen 40a bis 40; versehen, während der Verteilerkopf 34 mit den Einzeldüsen 42a bis 42/ versehen ist Jede der Düsen 40a bis 40/ ist mit einem individuellen Steuerventil 41 versehen, während jede der Düsen 42a bis 42/ mit einem individuellen Steuerventil 43 versehen ist. Das Verfahren oder der Mechanismus der Steuerung der Einstellung der individuellen Düsenkontrollventile 31 oder 41 oder 43 bildet per se kein Merkmal der Erfindung. In dem einfachsten Falle kann jedes Düsenkontrollventil manuell bedient und/oder eingestellt werden. Die Betriebserfahrung zeigt die normalen Einstellungen für jedes Ventil unter den verschiedensten Bedingungen.

Es liegt natürlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung, für jede der Düsen eine automatische Steuerung vorzusehen. So können beispielsweise Strahlungspyrometer oder andere entfernt angeordnete Fühlereinrichtungen verwendet werden, und diese können so angeordnet werden, daß sie automatisch den Ausgang der verschiedenen Düsen steuern. In der US-PS 33 07 968 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fernbestimmung der Reflexionseigenschaftcn eines mit Zink überzogenen Eisenbandes beschrieben. Vorrichtungen dieses Typs können zweifellos auch zur Steuerung der erfindungsgemäßen individuellen Düsenventile verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überziehen von Eisenbändern mit Zink, wobei der Zinküberzug praktisch keine sichtbare Blumenbildung aufweist, bei dem das feuerverzinkte Eisenbanü nach Austritt aus dem Schmelzbad zum Zwecke des Abstreifens überschüssigen Zinks behandelt und anschließend bei einer Temperatur unmittelbar oberhalb des Erstarrungspunktes des Zinks zur Erzeugung einer submakroskopischen Blumeilbildung durch Aufbringen einer Vielzahl von Kristallisationskeimen mit einem Strömungsmittel besprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Zink-Überzuges durch Besprühen ausgewählter I .ängszonen des Bandes mit unterschiedlich temperierten Strömungsmitteln gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Abkühlen verwendete Strömungsmittel in Mengen auf das Band aufgesprüht wird, die vom Zentrum zu den Rändern des Bandes hin abgestuft sind.

J. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Zentrum des Bandes eine größere Menge des Strömungsmittels aufgesprüht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlich temperierte Strömungsmittel jeweils auf verschiedene Längszonen des Bandes aufgesprüht werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit mindestens einem sich quer über die volle Brei.'e des Bandes erstreckenden Verteilerkopf, der mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels mit einer niedrigeren Temperatur als der des geschmolzenen Zinküberzuges in Verbindung steht und der eine Vielzahl von in Abstand voneinander angeordneten Düsen mit Ventilen zur individuellen Regelung des Strömungsmittelausflusses besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Verteilerköpfe (32, 34) auf derselben Bandseite vorgesehen sind, von denen der eine (32) mit der Quelle eines erhitzten und der andere (34) mit der Quelle eines gekühlten Strömungsmittels verbunden ist.