DE2345157B1

DE2345157B1 - Vorrichtung zum Abstreifen von Metall beim Feuermetallisieren von Metallbaendern

Info

Publication number: DE2345157B1
Application number: DE2345157A
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Bellen; Friedrich Meuters; Alfons Dipl-Ing Nikoleizig
Original assignee: August Thyssen Huette AG
Current assignee: Thyssen AG
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1973-09-07
Publication date: 1975-02-06
Also published as: BE819375A; FR2243271B3; GB1478186A; JPS5135569B2; JPS5073835A; DE2345157C2; IT1021637B; FR2243271A1; US3998181A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstreifen von Metall beim Feuermetallisieren von Metallbändern, insbesondere beim Feuerverzinken eines Stahlbandes, bestehend aus oberhalb des Metallbades angeordneten Düsen und einem in Laufrichtung des Bandes diesen nachgeordneten Röntgen-Fluoreszenzmeßgerät, das unter Messung des Ist-Wertes der Überzugsdicke mittels einer Regeleinrichtung die Abstreifwirkung, insbesondere den Gas- bzw. Dampfdruck, der Düsen automatisch einstellt.

Eine solche Anlage ist bekannt (Zeitschrift »Bänder, Bleche, Rohre«, Band 12, 1971, Nr. 10, S. 453 und 454). Mit einer solchen Anlage kann die Abstreifwirkung der Düsen eingestellt werden, ohne daß die Temperatur und die sich infolge des Flatterns des Bandes ständig ändernde Schichtdicke der Luft zwischen Band und Meßgerät zu Meßfehlern führen. Eine Lösung für das Problem der Wärmeeinwirkung auf das Meßgerät gibt diese Druckschrift nicht.

Bei einer anderen ähnlichen bekannten Anlage (»Nuclear Techniques in the Basis Metal Industries«, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1973, S. 299 bis 317, insbesondere S. 305, F i g. 5) wird die Abstreifwirkung unter anderem auch durch Abstandsveränderung eingestellt. Auch hier kommt es nicht zu Meßfehlern infolge Temperaturänderung und der Änderung der Schichtdicke der Luft zwischen dem Meßgerät und dem flatternden Band. Um bei dieser Anlage das Meßgerät vor einer unzulässig hohen Wärmeeinwirkung zu schützen, ist es in Transportrichtung des Bandes hinter einem Kühlturm, also an einer Stelle des abgekühlten Metallbandes, angeordnet. Wegen dieser großen Entfernung zwischen dem Meßort und der Regelgröße (Schichtdicke) und dem Stellort (Düsen) ist die Stellgeschwindigkeit entsprechend langsam.

Es ist bereits versucht worden, mit Geräten, die eine verhältnismäßig hohe Wärmeeinwirkung, ohne Schaden zu nehmen, vertragen, z. B. einem Betastrahlen-Reflektionsmesser, näher an die Abstreifdüsen, also den Stellort, heranzukommen (DT-OS 1 796 303). Aber auch mit einer solchen Anlage wurden keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt, weil die Messung mit einem solchen Gerät nicht genau genug war. Der Meßwert wird nämlich bei einem solchen Gerät sowohl durch die Temperatur der Luft zwischen Meßgerät und Band als auch durch die infolge des Flatterns des Bandes sich ständig ändernde und kaum ausregelbare

Schichtdicke der Luft zwischen Band und Meßgerät verfälscht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Beschichten von Metallbändern mit einem metallischen Überzug hinsichtlich der Regelung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Röntgen-Fluoreszenz-Meßgerät in unmittelbarer Nähe der Abstreifdüsen in einer gekühlten Kammer angeordnet ist, wobei Düsen zum Einblasen eines gasförmigen Kühlmediums in den Zwischenraum zwischen Metallband und Meßgerät vorgesehen sind.

Die Erfindung ermöglicht den Einsatz eines Röntgen-Fluoreszenz-Meßgerätes in der unmittelbaren Nähe der Abstreifdüsen, so daß die Stellgeschwindigkeit wesentlich gesteigert und damit die Soll-Ist-Wert-Abweichungen in der Schichtdicke wesentlich reduziert werden. Temperaturänderungen und Schwankungen der Schichtdicke des gasförmigen Kühlmediums, insbesondere der Luft, zwischen Meßgerät und Band haben keine negativen Auswirkungen auf das Meßergebnis und damit auf die Regelung.

Vorzugsweise ist die Kammer zu ihrer Kühlung mit einem Einlaß für ein Kühlmedium, insbesondere Luft, versehen. Die über diesen Einlaß eingespeiste Luft umspült in der Kammer das Meßgerät, so daß es wirksam gekühlt wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung haben das Meßgerät und die wärmegeschützte Kammer eine dem Band zugekehrte Öffnung, die durch einen für die Strahlung des Metallüberzugs, insbesondere die Κα-Strahlung des Zinks, durchlässigen Deckel, z. B. eine Kunststoffolie, verschlossen ist.

Nach einer anderen ähnlichen Ausgestaltung der Erfindung hat die Kammer eine dem Band zugekehrte öffnung, hinter der eine öffnung des Meßgerätes liegt, die durch einen für die Strahlung des Metallüberzugs, insbesondere die Κα-Strahlung des Zinks, durchlässigen Deckel, z. B. eine Kunststoffolie, verschlossen ist.

Vorzugsweise sind die Düsen an der dem Metallband zugekehrten Außenseite der Kammer vorgesehen, die vor dieser Seite, insbesondere vor der öffnung, einen kühlenden Gas-, insbesondere Luftschleier erzeugen. Alternativ können die Düsen auch im Innern der Kammer vor der dem Metallband zugekehrten Seite des Meßgerätes vorgesehen sein, so daß sie vor dieser Seite, insbesondere vor der öffnung in dieser Seite, einen kühlenden Gas-, insbesondere Luftschleier, erzeugen.

Um das Meßgerät in einer bestimmten Entfernung vom Band anzuordnen, in der seine Empfindlichkeit optimal ist, ist die Kammer gegenüber dem Band, vorzugsweise senkrecht zur Bandebene, mittels eines motorischen Antriebs verfahrbar, der durch Entfernungsmesser steuerbar ist Vorzugsweise sind zur Ermittlung der mittleren Soll-Ist-Wert-Abweichung der optimalen Entfernung des Bandes von dem Meßgerät im Bereich der Kammer zwei übereinander angeordnete Entfernungsmesser vorgesehen.

Obgleich es grundsätzlich möglich ist, an der Kammer einen Temperaturfühler anzuordnen, der bei einer für das Meßgerät unzulässig hohen Temperatur die Kammer mitsamt dem Meßgerät vom Band wegfährt, ist es für ein schnelles Wegfahren des Meßgerätes von dem Band vorteilhafter, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Meßgerät mittels eines Antriebes innerhalb der Kammer verfahrbar ist, der über eine Steuereinrichtung bei einer für das Meßgerät schädlichen Betriebsstörung, z. B. einer unzulässig hohen Temperatur, das Meßgerät von dem Band weg bewegt. Ein dafür geeigneter Antrieb ist eine Zylinderkolbenanordnung.

Um die Stellgeschwindigkeit der Regeleinrichtung weiter zu erhöhen, kann die von dem oder den Entfernungsmessern festgestellte Soll-Ist-Wert-Abweichung für die optimale Entfernung des Meßgerätes vom Band als Störgröße einer elektronischen Auswertungsschaltung zugeführt werden, die unter Berücksichtigung des funktioneilen Zusammenhanges zwischen der Empfindlichkeit und dem Abstand des Meßgerätes vom Band (Parabel) ein korrigiertes Meßergebnis liefert Sieht man einmal davon ab, daß zum Schutz des Gerätes gegen zu hohe Temperaturen das Gerät vom Band weg verfahrbar ist, brauchte für diese Maßnahme nicht einmal das Gerät verfahrbar zu sein, um ein unverfälschtes Endergebnis zu erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer die Anlage schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 die Ausführung der Anlage,

F i g. 2 eine andere Ausführung der Anlage und

F i g. 3 die Kammer der Anlage gemäß F i g. 2.

Zum Verzinken wird ein Stahlband 1 erwärmt, bevor es über eine Umlenkrolle 2 durch ein Metallschmelzbad 3 transportiert wird. Mittels Führungsrollen 4,5,6 wird es gestreckt aus dem Metallbad 3 herausgeführt Unmittelbar über dem Metallschmelzbad 3 sind auf beiden Seiten des Bandes 1 Abstreifdüsen 7,8 angeordnet, die jeweils einen schmalen, geradlinigen Strahl auf das Band 1 aufblasen. Der Blaswinkel ist in der Regel etwas kleiner als 90°, so daß eine Komponente der Blasrichtung zum Metallschmelzbad 3 weist. Mittels einer Stelleinrichtung 18 kann der Druck an den Düsen 7, 8 verändert werden.

Für die Messung der Schichtdicke des metallischen Überzugs ist in unmittelbarer Nähe über den Düsen 7,8 ein an sich bekanntes Röntgen-Fluoreszenzmeßgerät 9, 9a in einer wärmegeschützten Kammer 10, 10a angeordnet. Das Meßgerät 9, 9a und die wärmegeschützte Kammer 10, 10a weisen eine öffnung 11, 11a, 116 auf, die mit einer Kunststoffolie 21,21a verschlossen ist, so daß die vom metallischen Überzug ausgesendeten Strahlen ungehindert in den Strahlendetektor 19 des Meßgerätes 9, 9a gelangen können. Die wärmegeschützte Kammer 10,10a wird innen mit z. B. über eine Düse 120 (F i g. 3) eingeblasener Druckluft gekühlt, so daß das Meßgerät 9,9a gekühlt ist. Außerdem sind Düsen 12, 12a vorgesehen, die vor der öffnung 11, Wb einen kühlenden Luftschleier erzeugen. Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sind diese Düsen 12 an der dem Band 1 zugekehrten Außenseite der Kammer 10 angeordnet, während sie beim Ausführungsbeispiel der Fig.2 und 3 innerhalb der Kammer 10a angeordnet sind.

Die Kammer 10, 10a ist senkrecht zur Ebene des Bandes 1 verfahrbar. Zum Antrieb der Kammer 10,10a steht ein Fahrmotor 13 zur Verfügung, der von zwei Entfernungsmessern 14,14a, 15,15a gesteuert wird, die an der dem Band zugekehrten Seite der Kammer 10, 10a übereinander angeordnet sind. Die Steuerung des Fahrmotors 13 mittels der Entfernungsmesser 14, 14a, 15,15a erfolgt in der Weise, daß entsprechend der vorbekannten parabelförmigen Funktion zwischen der Empfindlichkeit des Meßgerätes 9, 9a und seiner Entfernung vom Band 1 das Meßgerät 9, 9a an die Stelle gefahren wird, an der seine Empfindlichkeit am größten ist.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird der Fahrmotor außerdem von einem an der Kammer 10 angeordneten Temperaturfühler gesteuert, der in F i g. 1 allerdings nicht dargestellt ist. Der Temperaturfühler ist gegenüber den Entfernungsmessern 14, 15 in der Steuerung vorrangig. Stellt er eine für das Meßgerät 9 unzulässig hohe Temperatur fest, dann gibt er dem Fahrmotor 13 ein Signal, so daß die Kammer 10 von dem Band 1 weggefahren wird.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 ist das Meßgerät 9a innerhalb der Kammer 10a mittels eines zusätzlichen Antriebes 24 in Form einer Zylinderkolbenanordnung verfahrbar. Die Zylinderkolbenanordnung 24 wird von einem in der Öffnung 11Zj angeordneten Temperaturfühler 22 gesteuert. Wird mittels des Temperaturfühlers 22 eine für das Meßgerät 9a unzulässig hohe Temperatur festgestellt, dann wird mittels der Zylinderkolbenanordnung 24 das Meßgerät 9a schnell von dem Band 1 weggefahren. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Wegfahren wegen der geringeren zu verfahrenden Masse im Vergleich zum vorigen Ausführungsbeispiel und wegen des Antriebs in Form einer Zylinderkolbenanordnung 24 viel schneller durchgeführt werden. Außerdem kann der Antrieb 24 durch einen Druckmesser, z. B. einen den Druck an den Düsen 12a erfassenden Druckfühler, gesteuert werden. Das Meßgerät 9, 9a liefert über einen Meßwertumformer 16 den Ist-Wert der Schichtdicke als Regelgröße χ an eine Regeleinrichtung 17. Die Regeleinrichtung 17 erhält außerdem den Soll-Wert als Führungsgröße w und von den Entfernungsmessern 14,15 den Iyt-Wert der Entfernung des Meßgerätes 9, 9a vom Band 1 als Störgröße z. In Abhängigkeit von diesen Größen x, w, ζ liefert die Regeleinrichtung 17 ein Steuersignal, die sogenannte Stellgröße y, an eine Einrichtung 18 zur Einstellung des Druckes der Abstreifdüsen 7, 8. Wird eine den Soll-Wert überschreitende Schichtdicke festgestellt, dann wird der Druck der Abstreifdüsen 7, 8 erhöht, während bei einer festgestellten zu geringen Schichtdicke der Druck an den Abstreifdüsen 7, 8 vermindert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abstreifen von Metall beim Feuermetallisieren von Metallbändern, insbesondere beim Feuerverzinken eines Stahlbandes, bestehend aus oberhalb des Metallschmelzbades angeordneten Düsen und einem in Laufrichtung des Bandes diesen nachgeordneten Röntgen-Fluoreszenzmeßgerät, das unter Messung des Ist-Wertes der Überzugsdicke mittels einer Regeleinrichtung die Abstreifwirkung, insbesondere den Gas- bzw. Dampfdruck, der Düsen automatisch einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Röntgen-Fluoreszenzmeßgerät (9, 9a) in unmittelbarer Nähe der Abstreifdüsen (7,8) in einer gekühlten Kammer (10,10a) angeordnet ist, wobei Düsen (12, 12a) zum Einblasen eines gasförmigen Kühlmediums in den Zwischenraum zwischen Metallband (1) und Meßgerät (9,9a) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10a) zu ihrer Kühlung einen Einlauf (12Z>) für ein Kühlmedium, insbesondere Luft, aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (9) und die wärmegeschützte Kammer (10) eine dem Band (1) zugekehrte Öffnung (11) haben, die durch einen für die Strahlung des Metallüberzugs, insbesondere die Κα-Strahlung des Zinks, durchlässigen Deckel (21), z. B. eine Kunststoffolie, verschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10a) eine dem Band (1) zugekehrte öffnung (Ha) hat, hinter der eine öffnung (116) des Meßgerätes (9a) liegt, die durch einen für die Strahlung des Metallüberzugs, insbesondere die Κα-Strahlung des Zinks, durchlässigen Deckel (21a), z. B. eine Kunststoffolie, verschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (12) an der dem Metallband (1) zugekehrten Außenseite der Kammer (10) vorgesehen sind, die vor dieser Seite, insbesondere vor der öffnung (11), einen kühlenden Gas-, insbesondere Luftschleier erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (12a) im Innern der Kammer (10a) vor der dem Metallband (1) zugekehrten Seite des Meßgerätes (9a) vorgesehen sind, die vor dieser Seite, insbesondere vor der öffnung (116) in dieser Seite, einen kühlenden Gas-, insbesondere Luftschleier erzeugen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10, 10a) gegenüber dem Metallband (1), vorzugsweise senkrecht zur Bandebene, mittels eines motorischen Antriebes (13) verfahrbar ist, der durch Entfernungsmesser (14,14a, 15,15a) steuerbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der mittleren Soll-Ist-Wert-Abweichung der Entfernung des Bandes (1) von dem Meßgerät (9, 9a) im Bereich der Kammer (10, 10a) zwei übereinander angeordnete Entfernungsmesser (14,14a, 15,15a) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (9a) mittels eines Antriebes (24) innerhalb der Kammer (10a) verfahrbar ist, der über eine Steuereinrichtung

bei einer für das Meßgerät (9a) schädlichen Betriebsstörung, z. B. einer unzulässig hohen Temperatur, das Meßgerät (9a) von dem Band (1) wegbewegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (24) eine Zylinderkolbenanordnung ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem oder den Entfernungsmessern festgestellte Soll-Ist-Wert-Abweichung des Meßgerätes (9, 9a) vom Metallband (1) als Störgröße einer elektronischen Auswertschaltung (17) zugeführt wird, die unter Berücksichtigung des funktioneilen Zusammenhanges zwischen der Empfindlichkeit und dem Abstand des Meßgerätes vom Metallband (1) ein korrigiertes Meßergebnis liefert.