DE2656524A1

DE2656524A1 - Verfahren zum einseitigen beschichten eines metallbandes mit schmelzfluessigem metall

Info

Publication number: DE2656524A1
Application number: DE19762656524
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr Ing Schneider
Original assignee: August Thyssen Huette AG
Current assignee: Thyssen AG
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2656524C3; JPS5375124A; DE2656524B2

Description

Verfahren zum einseitigen Beschichten eines Metallbande
mit schmelzflüssigem Metall Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einseiti£en Beschichten eines Metallbandes mit schmelzflüssigem Metall, insbesondere zum einseitigen Feuerverzinken eines Stahlbandes, bei dem das erwärmte Band oberhalb des Schmelzbadspiegels durch einen mit Schutzgas gefüllten Raum verläuft, wobei die dem Schmelzbad zugekehrte Seite des Bande3 kontinuierlich mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung gebracht wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 3 228 788) wird das schmelzflüssige Metall mittels einer mit ihrem Umfang teilsweise in das Bad eintauchenden Schöpfrolle auf das über die Schöpfrolle laufende Band übertragen. Die Dicke der auf das Band aufgetragenen Schicht kann mittels einer sich an der Schöpfrolle abwälzenden Abstreifrolle eingestellt werden.
Mit einem solchen Verfahren ist es zwar möglich, die gesamte Breite des Bandes einseitig zu beschichten, ohne daß schmelzflüssiges Metall auf die andere Seite gelangt, doch kann nur relativ wenig schmelzflüssiges Metall pro Zeiteinheit auf das durchlaufende Band aufgebracht werden.
Die Auftragsmenge ist deshalb beschränkt, weil die Schöpfrolle die Bandoberfläche jeweils nur mit einem geringen Teil ihres Umfanges und unter Druck berührt, so daß die für den Beschichtungsvorgang zur Verfügung stehende Kontaktzeit, insbesondere bei hoher Banddurchlaufgeschwindigkeit, nicht zur Ausbildung einer Zinkschicht der erforderlichen Dicke ausreicht und das schmelzflüssige Metall aus dem Spalt zwlschen Auftragswalze und Band verdrängt wird. Darüber hinaus läßt sich dieses Verfahren wegen der teilweise im Schmelzbasl eintauchenden Rollen, die einem großen Verschleiß und einer erheblichen Verschmutzung unterliegen, nicht im DauerbetrieLr störungsfrei durchführen.
Ferner ist ein Verfahren zum Feuerverzinnen der elektriscll Leiterbahnen von durchgehende Bohrungen aufweisenden Leitelplatten bekannt (DT-AS 1 809 206). Bei diesem Verfahren wird oberhalb des Badspiegels des Zinns ein parabelförmiger Schwallstrahl erzeugt, an dem die Leiterplatte vorbeibewegt wird. Die Leiterbahnen nehmen bei der Berührung mit dem Schwallstrahl des schmelzflüssigen Zinns Zinn an. Dabei bildet sich in den Bohrungen eine Haut, die in einem späteren Verfahrensschritt durch Luft freigeblasen wird, die als Strahl die andere Seite der Leiterplatte beaufschlagt.
Da das Leiterfeld üblicherweise kleiner als die Leiterplatte ist, braucht der SChwallstrahl sich nicht über die gesamte Breite der Leiterplatte zu erstrecken, so daß nicht die Gefallt besteht, daß schmelzflüssiges Metall über die Ränder auf die Rückseite der Leiterplatte gelangt. Da die Leiterplatten gegen die Strömungsrichtung des Schwallstrahls an diesem vorbeibewegt werden, ist die Kontaktzeit verhältnismäßig klein, so daß die Auftragsmenge an schmelzflüssigem Metall verhältnismäßig klein ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren uni Beschichten eines Metallbandes mit schmelzflüssigem Metall der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich größere Beschichtungsdicken auf der gesamten Breite des Metallhandes als bei gleichartigen Verfahren erzeugen lassen, ohne daß dabei Beschichtungsmaterial auf die andere Seite gelangt.
Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Verfahren einfach ausführbar und im Dauerbetrieb zuverlässig und stbrungsfrei sein.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Aufwölbung des Schmelzbadspiegels erzeugt und aufrechterhalten wird und daß die Aufwölbung durch das darüber geführte Band zu einem Polster flachgedrückt wird, dessen Breite mindestens gleich der Bandbreite ist.
Durch das Flachdrücken der im ungestörten Zustand parabelförmigen Aufwölbung wird ein großflächiges Polster erzeugt, das einen für die erforderliche Dicke der Beschichtung ausreichend langen Kontakt mit der zu beschichtenden Seite des Bandes aufrecht erhält. Die parabelförmige Aufwölbung läßt sich so weit flachdrücken, daß gewährleistet ist, daß das Polster sich über die gesamte Breite des Bandes erstreckt und kein schmelzflüssiges Metall auf die andere, nicht zu beschichtende Seite des Bandes gelangt.
Vorzugsweise wird das Band unter Zugspannung gehalten und im wesentlichen parallel zum Schmelzbadspiegel geführt. Auf diese Weise erhält man definierte Verhältnisse.
Für die Erzeugung der Aufwölbung stehen verschiedene an sich bekannte Möglichkeiten zur Verfügung. Eine erste Möglichkeit besteht darin, das schmelzflüssige Bad mit einer von hochfrequentem Strom durchflossenen Spule zu umgeben. Infolge des hierdurch im Bad induzierten Wirbelstromes und der damit verbundenen Magnetfelder wird an einer Stelle bzw. einem Bereich des Schmelzbadspiegels die Aufwölbung erzeugt. An Stelle dieser statischen Aufwölbung kann die Aufwölbung aber auch durch eine Strömung des SChmzlbades hervorgeru werden, die durch Düsen oder durch eine Pumpe erzeugt wird.
Zum Beschichten von Metallgegenständen, insbesondere Rohren, mit Metall ist es zwar bekannt, mittels einer von Wechselstrom durchflossenen, das Schmelzbad umgebenden Spule eine Aufwölbung des Schmelzbadspiegels zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, durch die das Rohr geführt wird (DT-PS 883 222).
Mit einer solchen, den Gegenstand umspülenden Aufwölbung wird also die Forderung erfüllt, den Gegenstand allseitig, d.h. voi unten und von oben, mit dem schmelzflüssigen Metalls zu beschicllten. Wie mit einem solchen Verfahren die gegensätzliche Forderung, ein Band einseitig zu beschichten, durchgeführt werden könnte, dafür gibt das bekannte Verfahren keine Anregung.
Vorzugsweise wird die Aufwölbung durch eine senkrecht zum Schmelzbadspiegel gerichtete Strömung erzeugt. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens staut sich die Strömung an dem Band, so daß die Strömungsfäden eine erhebliche Richtungsänderung in Richtung der Bandebene erfahren. Das sich auf diese Weise bildende Polster aus dem schmelzflüssigen Metall steht in gutem Kontakt mit der Bandoberfläche. Ferner wirkt sich eine solche Strömung günstig hinsichtlich der TEmperaturkonstanz und der Reinheit des Beschichtungsmetalls aus, da das Beschichtungsmetall fortwährend aus den unteren Schichtet des SChmelzbades an die Oberfläche gefördert wird.
Ein weiterer Vorteil eines derartig erzeugten Polsters besteht darin, daß das zum Band geförderte schmelzftfisige Metall nach allen Seiten mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit in das Schmelzbad abfließt. Endlich wirken die in Richtung der Bandränder weisenden Strömungskomponentii des schmelzflüssigen Metalls im Polster der möglichen Tendenz entgegen, daß schmelzflüssiges Metall die Seitenränder des Bandes überklettert.
Diese letzte Wirkung kann weiter dadurch verbessert werden, daß die zu den Bandrändern hin gerichteten Strömungskomponenten des flüssigen Metalls im Polster verstärkt werden.
Die Erzeugung derartiger gerichteter Strömungen ist z.B.
mit bekannten mechanischen oder elektrischen Pumpen und/oder Strömungsleitkörpern möglich.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Band zwischen dem Polster aus flüssigtm Metall und einem Gaspolster geführt wird. Hierdruch wird einen Ausbeulen des Bandes infolge des auf die Unterseite einwirlçstlden Staudruckes des Polsters des schmelzflüssigen Metalls derart entgegengewirkt, daß das Band im wesentlichen eben, insbesondere waagerecht bleibt. Der Wirkungsbereich des Polsters wird also nicht durch einseitiges Nachgeben des Bandes veränder. Die Strömung des schmelzflüssigen Metalls und die Strömung zur Erzeugung des Gaspolsters können mit blichen Mitteln geregelt werden, so daß ein einseitiges Ausbeulen des Bandes oder ein periodisches Flattern des Bandes mit Sicherheit vermieden werden kann. Z.B. kann das durchlaufende Band durch den Kontakt mit den beiden Polstern wie zwischen Federelementen eingespannt und sein Lauf dadurch derart stabilisiert werden, daß ein geradliniger Bandlauf während der Beschichtung erzielt wird. Da der Druck des Gaspolsters den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann, ist ein guter Kontakt zwischen der zu beschichtenden Bandseite und dem flüssigen Metall erzielbar, so daß Beschichtungsfehler mit Sicherheit vermieden werden. Verunreinigungen der unbehandelten Bandseite durch Spritzer von flüssigem Metall werden durch das Schutzgaspolster von del unbehandelten Bandseite ferngehalten. Dieser Effekt wird insbesondere dann erreicht, wenn das Gaspolster die Ränder des Bandes übergreift. In diesem Fall wird schmelzflüssig i Metall, das die Tendenz hat, an den Bandrändern hochzuklettern, heruntergedrückt. Aus diesem Grunde kommt es bei dieser Ausgestaltung der Erfindung nicht so sehr auf die genaue Einstellung der Breite des Polsters aus schmelzflilssigem Metall an.
Die Dicke der auf das Band aufzubringenden Schicht schmelzflüssigen Metalls hängt sowohl von der zum Band geförderten Menge des schmelzflüssigen Metalls als auch von der Zeit ab, während der jedes Flächenelement des Bandes mit dem schmelflüssigen Metall in Kontakt steht. Die Kontaktzeit läßt iti nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise dadurch einstellen, daß die Länge des Polsters aus schmelzflüssigem Metall in Bandlaufrichtung einstellbar ist. Die Einstellung der Länge des Polsters 1111 dadurch erfolgen, daß z.B. die Aufwölbung verlängert wird.
Bei dem bekannten Verfahren zum einseitigen Beschichten eist s Metallbandes mittels einer Schöpfrolle läßt sich die Konta1'tzeit jedes Flächenelementes des durchlaufenden Bandes mit dem schmelzflüssigen Metall zwar ebenfalls innerhalb gewisser Grenzen einstellen, allerdings bei vorgegebenem Schöpfrollendurchmesser nur über die Banddurchlaufgeschwidigkeit. Eine Verminderung der Banddurchlaufgeschwindigit.
zum Zwecke einer dickeren Beschichtung ist aber nicht vorteilhaft. Demgegenüber kann über die Wahl der Länge des Polsters aus schmelzflüssigem Metall beim erfindungsgemäßen Verfahren die für eine bestimmte Bandqualität als vorteilhalt erkannte Kontakt zeit unabhängig von der Banddurchlaufgeschwindigkeit eingestellt werden. Das erfindungsgeinäße Verfahren bietet die Möglichkeit, die Kontaktzeit auf eitler Wert zwischen ein und fünf Sekunden einzustellen.
Im folgenden wird die ERfindung anhand einer zur Durcklführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung näher erläutert. Im einzelnen zeigen Fig. 1 eine Beschichtungsstation im vertikalen Längsschnitt und Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Beschichtungsstation im Schnitt nach der Linie I - I.
Ein gereinigtes und in einem Ofen erwärmtes Band 1 läuft durch den Auslauf 2 des Ofens über eine Umlenkrolle 3 in eine Beschichtungsstation 4 ein, wo es mittels im Abstand voneinander angeordneten Rollen 5, 6 mit Abstand über der Badspiegel 7a eines Schmelzbades 7 aus schmelzflüssigem Metall geführt wird. Der gesamte Raum über dem Schmelzbad ist mit einem Schutzgas gefüllt, um eine Oxydation der Ban(loberfläche zu verhindern.
Von der Rolle 6 gelangt das Band 1 in einen Auslaufkanal 11, in dem es zunächst Abstreifdüsen 10 und dann eine Gasschleuse 12 passiert, die verhindert, daß das Schutzgas aus der Beschichtungsstation 4 austritt. Der Auslaufkanal 11 muß ausreichend lang sein, damit das Band beim Verlassen der Gasschleuse 12 auf ca. 1000 C abgekühlt ist, da andernfalls Um eine Oxydation der unbeschichteten Bandseite erfolgt./dicse Abkühlung zu gewährleisten, können im Auslaufkanal 11 Kühlvorrichtungen vorgesehen sein.
Im Schmelzbad 7 ist eine mehrteilige Pumpe 8 vorgesehen, die eine nach oben etwa senkrecht zum Schmelzbadspiegel 7a gerichtete Strömung erzeugt, die durch die Strömungspfeile angedeutet ist. Diese Strömung ruft eine Aufwölbung des Schmelzbadspiegels 7a hervor, die eine parabelförmige Gestalt annehmen würde, wenn sie nicht durch das Metallband l zu dem aus der Zeichnung ersichtlichen Polster 7b flachgedrückt würde. Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß sich die Strömung an dem Metallband staut und nach allen Seiten umgelenkt wird.
Dabei nimmt das Polster eine Breite ein, die mindestens gleich der Bandbreite ist.
Oberhalb des Bandes 1, 2, zwischen den Rollen 5, 6, befindct sich ein mehrteiliger Blaskasten 9, aus dem in Richtung der Strömungspfeile Schutzgas austritt, das sich an der nicht ZU beschichtenden Rückseite des Metallbandes 1 staut und hier ein Druckpolster bildet. Auf diese Weise wird das von der Unterseite mit dem Polster des schmelzflüssigen Metalls beaufschlagte Band durch das Polster aus Schutzgas abgestützt und im wesentlichen waagerecht zum Schmelzbadspiegel 7a gehalten.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Schutzgas zu den Seitenrändern umgelenkt wird und dabei das über die Seitenränder aus dem Polster des schmelzflüssigen Metalls abfließende Metall nach unten drückt, so daß es an den Seitenrändern nicht hochsteigen kann, Um die Kontaktzeit des schmelzflüssigen Metalls mit dem MetaLL-band 1 zu verlängern, können neben dem in Fig. 1 in Funktion 8 befindlichen Mittelteil der Pumpe/ auch der eine oder beide anderen Teile in Funktion gesetzt werden, so daß sich die Strömung des schmelzflüssigen Metalls nach oben verlängert.
Zum Druckausgleich des auf diese Weise vergrößerten Polsters aus schmelzflüssigem Metall können auch die übrigen Teile des mehrteiligen Blaskastens 9 in Funktion gesetzt werden. Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum einseitigen Beschichten eines Metallbandes mit schmelzflüssigem Metall, insbesondere zum einseitigen Feuerverzinken eines Stahlbandes, bei dem das erwärmte Band oberhalb des Schmelzbadspiegels durch einen mit Schutzgas gefüllten Raum verläuft, wobei die dem Schmelzbad zugekehrte Seite des Bandes kontinuierlich mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufwölbung des Schmelzbadspiegels erzeugt und aufrechterhalten wird und daß die Aufwölbung durch das darüber geführte Band zu einem Polster flachgedrückt wird, dessen Breite mindestens gleich der Bandbreite ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band unter Zugspannung parallel zum Schmelzbadspiegel geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwölbung durch eine senkrecht zum Schmelzbadspiegel gerichtete Strömung erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Bandrändern hin gerichteten Strömungskomponenten des flüssigen Metalls im Polster verstärkt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band zwischen dem Polster aus schmelzflüssigem Metall und einem Gaspolster geführt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspolster die Ränder des Bandes übergreift.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Polsters in Bandlaufrichtung einstellbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, während der ein jedes Flächenelement des durchlaufenden Bandes mit dem schmelzflüssigen Metall in Kontakt steht, mindestens 0,5 Sekunden, insbesondere eine bis fünf Sekunden, beträgt.