DE2744751A1 - PROCESS AND DEVICE FOR ONE-SIDED METAL COATING OF SHEET METALS - Google Patents
PROCESS AND DEVICE FOR ONE-SIDED METAL COATING OF SHEET METALSInfo
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Description
DR. KARL TH. HEGEL · DlPL.iNG. KLAUS DICKELDR. KARL TH. HEGEL DlPL.iNG. KLAUS DICKEL
2 HAMBURG BO CiIiOSHK BEHUSTRASSE 223 8 MÜNCHEN ΘΟ JUUUS-KHBIS-STRASSiS 33 POSTFACH 5ΟΟΘΗ2 TIS MiFON (O 4O) SO 02 OG TELEFON (O 8O) 88 52 IO2 HAMBURG BO CiIiOSHK BEHUSTRASSE 223 8 MUNICH ΘΟ JUUUS-KHBIS-STRASSiS 33 PO Box 5ΟΟΘΗ2 TIS MiFON (O 4O) SO 02 OG TELEFON (O 8O) 88 52 IO
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LuxemburgLuxembourg
Verfahren und Vorrichtung zur einseitigen Metal!beschichtung von BlechenMethod and device for one-sided metal coating of sheet metal
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Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blechen, die eine einseitige Metallbeschichtung aufweisen, vorzugsweise von einseitig verzinkten Stahlblechen.The present invention relates to a method and a device for the production of metal sheets, the one-sided Have metal coating, preferably galvanized on one side Steel sheets.
Um den Bedarf blechverarbeitender Industrie-Zweige hauptsächlich der Automobil- und der Haushaltgerätsbranche zu decken, hat man sich während der letzten Jahre um die Entwicklung von Verfahren zur einseitigen Metallbeschichtung von Blechen bemüht.In order to meet the needs of sheet metal processing industries, mainly the automotive and household appliance industries cover, one has during the last few years to develop processes for one-sided metal coating tried by sheet metal.
Eines der bekannten Verfahren besteht im elektrolytischen Verzinken einer Seite des Bleches. Die Durchführung dieses Verfahrens begreift jedoch eine Elektrolysezelle von kompliziertem Aufbau, sowie störungsanfälliger Betriebsweise. Weitere durch die Natur der elektrolytischen Beschichtungsprozesse bedingte Nachteile, wie geringe Produktivität, sowie hohe Gestehungskosten haben bewirkt, daß man versucht hat, geeignete Verfahren im Gebiet des Eintauch-Verzinkens zu entwickeln. One of the known methods is electrolytically galvanizing one side of the sheet. Carrying out this The method, however, includes an electrolytic cell of a complicated structure, as well as malfunction-prone mode of operation. Further disadvantages caused by the nature of the electrolytic coating processes, such as low productivity, as well high initial costs have meant that attempts have been made to develop suitable processes in the field of immersion galvanizing.
Eines dieser Eintauch-Verzinkungsverfahren besteht darin , daß man in einem ersten Verfahrensschritt beide Seiten des Bleches beschichtet und nachträglich eine Seite mittelsOne of these hot dip galvanizing processes is to that in a first step, both sides of the Sheet coated and subsequently one side by means of
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Elektrostripping wieder von der Beschichtung befreit. Leider ist letzteres Elektrostripping-Verfahren nicht unkompliziert und bedingt sorgfältiges Arbeiten. Dasselbe gilt für die hierbei notwendige Wiedergewinnung des Zinks, so daß dieses Verfahren nicht als wirtschaftlich bezeichnet werden kann.Electrostripping freed from the coating again. Unfortunately, the latter electrostripping process is not straightforward and requires careful work. The same applies to the necessary recovery of the zinc, so that this process cannot be called economical.
Ein weiteres Eintauch-Verzinkungsverfahren beruht auf dem Auftragen von einer Chemikalie auf eine Seite des Bleches, wodurch ein dauerhaftes Anhaften des Zinks verhindert wird. Da jedoch der Erfolg dieser Behandlung von einem vollkommenen und gut haftenden Auftragen dieser Chemikalie abhängt, muß das Blech vorher entfettet werden. Hieraus folgt die Notwendigkeit entweder neue Betriebsanlagen für diese Spezialbehandlung zu errichten, oder tiefgreifende Änderungen an bestehenden Anlagen zur doppelseitigen Blechbeschichtung vorzunehmen, da das Reinigen des Bleches beim klassischen Verzinken im Anlaßofen erfolgt. Weiter ist zu berücksichtigen, daß die Schutzchemikalie das Zinkbad verunreinigt und daß die zinkfreie Blechseite sich hauptsächlich gegenüber Anstrichmitteln anders verhält als eine frischgewalzte oder verzinkte Metalloberfläche.Another immersion galvanizing process is based on application of a chemical on one side of the sheet, preventing the zinc from sticking permanently. However, since the success of this treatment depends on a perfect and well adhering application of this chemical, the sheet must must be degreased beforehand. From this follows the necessity of either new plants for this special treatment erect, or to make profound changes to existing systems for double-sided sheet metal coating, because that The sheet metal is cleaned in the classic galvanizing process in a tempering furnace. It should also be taken into account that the protective chemical contaminates the zinc bath and that the zinc-free side of the sheet mainly behaves differently to paints than a freshly rolled or galvanized metal surface.
Ein weiteres Verfahren zur einseitigen Blechbeschichtung, das sich durch seine Natur logischerweise anbietet, ist die Vakuumbedampf ung. Allerdings bringt die Vakuumbedampfung mit Zink infolge dessen hohen Dampfdruckes schwere Probleme technologischer Art mit sich, etwa das des Schutzes der Pumpen oder der Ablagerung an kalten Wandungen.Another method for one-sided sheet metal coating that is Due to its nature, vacuum evaporation is logical. However, vacuum evaporation with zinc has a consequence its high vapor pressure with serious technological problems, such as the protection of the pumps or the Deposits on cold walls.
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Zuletzt hat die Anmelderin in ihrer luxemburgischen Patentanmeldung Nr. 75 976 vom 12. 10. 1976 ein Beschichtungsverfahren beschrieben, dessen kennzeichnendes Hauptmerkmal darin besteht, daß zwei getrennte Bleche vor Behandlungen im Beschichtungsbad aufeinander gelegt und mit Abdichtungen versehen werden, die verhindern, daß die Badflüssigkeit zwischen die Ränder der beiden eingetauchten Bleche eindringt, und daß die beiden Bleche nach Beschichtung der Außenflächen dieses Doppelbandes wieder voneinander getrennt werden. Die Abdichtung erfolgt vorzugsweise durch Zusammenschweißen der beiden Bleche. Letzteres Verfahren zeichnet sich durch eine sehr hohe Produktivität aus. Seine praktische Durchführung bringt allerdings zwei leichte Unannehmlichkeiten mit sich. Erstere besteht darin, daß beide Bleche vor einer Behandlung zusammengefügt werden müssen und daß eine gewisse Verformung bei ihrer darauffolgenden Trennung gewöhnlich nicht vermeidbar ist. Die zweite Unannehmlichkeit besteht in der Notwendigkeit an bestehenden Eintauch-Beschichtungsanlagen gewisse Veränderungen vorzunehmen, und zwar um sie sowohl zur Herstellung einseitig beschichteter Bleche verwendbar zu gestalten, als auch um ihre Verwendbarkeit zum bekannten beidseitigen Beschichten von Einzelblechen zu erhalten.Most recently, the applicant has in its Luxembourg patent application No. 75 976 of October 12, 1976 a coating process described, whose main distinguishing feature is that two separate sheets before treatments in the coating bath placed one on top of the other and provided with seals that prevent the bath liquid from getting between the edges of the penetrates both immersed sheets, and that the two sheets after coating the outer surfaces of this double band be separated from each other again. The seal is preferably made by welding the two sheets together. The latter process is characterized by a very high productivity. Its practical implementation, however, brings two slight inconveniences with it. The former consists in the fact that both sheets are joined together before treatment must be and that a certain deformation in their subsequent separation is usually unavoidable. the The second inconvenience is the need for certain modifications to existing dip coating equipment undertake, namely in order to make them usable both for the production of sheet metal coated on one side, as well as in order to to maintain their usability for the well-known double-sided coating of individual sheets.
Der Zweck vorliegender Erfindung ist demnach ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es erlauben, ein Blech einseitig mit einem flüssigen Metall zu beschichten und gleichzeitig die genannten Nachteile zu vermeiden, und zwar haupt-The purpose of the present invention is accordingly to develop a method and a device that allow a sheet metal to be unilaterally to coat with a liquid metal and at the same time avoid the disadvantages mentioned, mainly
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sächlich das Zurückgcdfen auf eine SpezialSchutz der nicht zu beschichtenden Oberfläche, wie überhaupt jeden Kontakt dieser Oberfläche mit dem flüssigen Metall.mainly the falling back on a special protection of the not to coating surface, as well as any contact of this surface with the liquid metal.
Ein derartiges Verfahr-n ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Blech, dessen Oberflächen im Hinblick auf eine Metallbeschichtung vorbehandelt wurden, in gestrecktem Zustand in einem schwachen Abstand oberhalb des Pegels eines flüssigen Metallbades geführt wird, und zwar des Pegels des Bades im Ruhestand und daß man im Innern des Bades eine aufwärts gerichtete Strömung erzeugt, die stark genug ist, um zu bewirken, daß das flüssige Metall die untere Fläche des Bleches dank der Erhöhung des Badpegels durch die aufsteigende Strömung benetzt·Such a Verfahr-n is characterized in that a Sheet metal, the surfaces of which have been pretreated with a view to a metal coating, guided in the stretched state at a slight distance above the level of a liquid metal bath the level of the bath at rest and that an upward current is generated inside the bath, which is strong enough to cause the liquid metal to hit the lower surface of the sheet thanks to the increase in the bath level wetted by the rising current
Um sowohl ein unvollständiges Benetzen der unteren Blechfläche als auch ein eventuelles Überschwappen des flüssigen Metalls auf die obere Blechfläche zu verhindern (beides kann eintreten, falls die Kraft der aufwärts gerichteten Strömung ändert oder die Spannung bzw. die Ebenheit des Bleches nicht perfekt sind), schafft man ein Gaskissen, das auf der gesamten oberen Blechfläche im Gebiet des Kontaktes mit dem Bad wirkt. Die Einwirkung des Kissens ist mehrfacher Art. Erstens hilft es, die Ebenheit der Bleche zu erhalten und dies besonders im Fall dünner Bleche, indem es dem durch die aufwärts gerichtete Strömung verursachten Druck entgegenwirkt. Zweitens stellt es einen Schutz gegen ein Übertreten des flüssigen Metalls auf die obere Blechfläche dar, falls das Ströraungsgleichgewicht an den Blechrändern ge-About incomplete wetting of the lower sheet metal surface as well as possible spilling over of the liquid metal on the upper sheet surface (both can occur if the force of the upward flow changes or the tension or the evenness of the sheet are not perfect), a gas cushion is created that acts on the entire upper sheet surface in the area of contact with the bath. The impact of the cushion is of several types. Firstly, it helps to maintain the flatness of the sheets, especially in the case of thin sheets, by counteracting the pressure caused by the upward flow. Second, it sets a protection against The liquid metal crosses over onto the upper surface of the sheet if the flow equilibrium at the sheet edges is
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stört ist. Schließlich kann man ein solches Gas wählen, das die obere Blechfläche vor Oxydation oder anderen Verunreinigungen schützt.is disturbing. Finally, you can choose a gas that protects the upper surface of the sheet from oxidation or other impurities protects.
Die aufsteigende Strömung, die den Kontakt zwischen dem Metallbad und dem entlang darüber geführten Blech herstellt, kann beispielsweise durch Einblasen eines Gases durch den Boden des das Bad enthaltenden Behälters, oder mit Hilfe mechanischer eingetauchter Rührer erzeugt werden.The ascending flow, which creates the contact between the metal bath and the sheet metal guided along it, can for example by blowing a gas through the bottom of the container containing the bath, or by means of mechanical submerged stirrer can be generated.
Zum Einsatz des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung, z. B. zum einseitigen Verzinken von Blechen, genügt es, in existierenden Beschichtungsanlagen das ganze Eintauchaggregat nebst Führungsmechanismus durch einen entsprechend ausgestatteten Behälter gemäß vorliegender Erfindung zu ersetzen.To use the method according to the present invention, e.g. B. for one-sided galvanizing of sheet metal, it is sufficient in existing Coating systems the entire immersion unit together with the guide mechanism through an appropriately equipped container to replace according to the present invention.
Es ist übrigens ratsam, beide erwähnten Aggregate leicht austauschbar zu gestalten, so daß die Anlagen sowohl zum doppelseitigen Beschichten durch Eintauchen als auch zum einseitigen Beschichten durch Kontakt einzusetzen sind.Incidentally, it is advisable to have both of the above-mentioned units easily interchangeable to design, so that the systems for both double-sided coating by dipping and for one-sided Coating by contact are to be used.
Das Aggregat, das gemäß vorliegender Erfindung zur einseitigen Metallbeschichtung von Blechen durch Kontakt dient, besteht in der Hauptsache aus einem beheizten Behälter, der mit mechanischen oder pneumatischen Hilfsmitteln zum Erzeugen einer regelbaren aufsteigenden Strömung ausgestattet ist.The unit, which according to the present invention is used for one-sided metal coating of sheet metal by contact, consists in the main thing from a heated container, which with mechanical or pneumatic aids to generate a adjustable ascending flow.
Über diesen Behälter befindet sich ein Führungsmechanismus, derA guide mechanism is located above this container
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zumindest senkrecht beweglich ist und der dazu dient, die untere Blechseite in einem gewünschten Abstand von der Badoberfläche im Ruhestand zu halten.is at least vertically movable and which serves to keep the lower side of the sheet at a desired distance from the bath surface in retirement.
Der Behälter wird sinnvoll mit Instrumenten zur Messung des Pegelstandes und/oder der Badmasse versehen, wobei diese Instrumente die Regelung der Materialzufuhr zum Bad und/oder die Höhenregelung des Blechführungsmechanismus übernehmen.The container is sensibly provided with instruments for measuring the water level and / or the bath mass, these instruments regulating the material supply to the bath and / or take over the height control of the sheet metal guide mechanism.
Das Gaskissen, das eventuell als Schutz gegen ein unerwartetes übertreten des Bades auf die obere Blechfläche vorgesehen ist, kann aus einer Art Tisch bestehen, der an eine Gaszufuhr angeschlossen ist und an seiner Unterseite ein Netz aus Düsen trägt, welche das Gas gegen die Oberseite des vorbeigeführten Bleches richten.The gas cushion, which may be provided as protection against unexpected stepping of the bath onto the upper sheet metal surface, can consist of a kind of table that is connected to a gas supply and has a network of nozzles on its underside, which direct the gas against the top of the sheet passed by.
Als Gas wählt man vorzugsweise ein Inertgas, um die unbeschichtete Blechseite gegen Oxydation zu schützen. Dieser Schutz durch ein inertes Gas, der gegebenenfalls mit einer geregelten Kühlung verbunden sein kann, kann sinnvoll noch hinter dem Beschichtungsbehälter aufrechterhalten werden.An inert gas is preferably chosen as the gas in order to protect the uncoated side of the sheet against oxidation. This protection through an inert gas, which can optionally be combined with regulated cooling, can usefully be maintained behind the coating tank.
Mann kann auch auf die Kühlung unter Inertgas verzichten und die Oxydschicht von der nicht metallbeschichteten Blechfläche durch Behandlung des Bleches in einem selektiv wirkenden Ätzbad abtrennen.You can also do without cooling under inert gas and the oxide layer on the non-metal-coated sheet metal surface cut off by treating the sheet in a selectively acting etching bath.
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findung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt im einzelnen:invention with reference to the accompanying drawings. It shows in detail:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Metallbeschichtungsbehälter in schematischer Darstellung und1 shows a longitudinal section through a metal coating container in a schematic representation and
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1.FIG. 2 shows a cross section through the device according to FIG. 1.
Das Blechl, das beispielsweise aus einem kontinuierlich arbeitenden Ausglühofen einer klassischen Verzinkungsanlage tritt, wird von den Rollen 2 einige Millimeter oberhalb desjenigen Höhenstandes des Zinkbades 3 geführt, den letzteres im Ruhestand innerhalb eines vorzugsweise beheizten Behälters 6 aufweisen würde.The sheet metal that emerges, for example, from a continuously operating annealing furnace in a classic galvanizing plant, is guided by the rollers 2 a few millimeters above that level of the zinc bath 3, the latter in retirement would have within a preferably heated container 6.
Die untere Seite des Bleches 1 kommt zwischen den Rollen 2 mitasiner gesamten Fläche in Kontakt mit dem geschmolzenen Zink und zwar durch das Einblasen eines Gases 5 durch eine mit Löchern versehene Leitung, welche im Inneren des Bades, unterhalb des Bleches angeordnet ist und in der Richtung der Längsachse des Bleches orientiert ist. Das eingeblasene Gas erzeugt nämlich eine aufsteigende Strömung, die ihrerseits eine Erhebung der Badoberfläche zur Folge hat; die Höhe dieser Erhebung ist mindestens gleich dem Abstand der zwischen dem Blech und dem Höhenstand des Bades im Ruhestand vorgesehen ist.The lower side of the sheet 1 comes between the rollers 2 mitasiner entire area in contact with the molten zinc by blowing a gas 5 through one with holes provided line, which is arranged inside the bath, below the sheet and in the direction of the longitudinal axis of the Sheet is oriented. The blown gas creates an ascending flow, which in turn raises the Bath surface result; the height of this elevation is at least equal to the distance between the sheet and the Height of the bath in retirement is provided.
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Während der Behandlung wird letztgenannter Abstand entweder durch fortschreitendes Absenken der Führungsrollen, oder durch kontinuierliche Materialzufuhr ins Bad konstant gehalten.During the treatment, the latter distance is either through progressive lowering of the guide rollers, or kept constant by continuously feeding material into the bath.
Zwischen den Rollen 2 ist eine Haube 4 angebracht, deren durchlöcherter Boden sich nahe über der oberen Blechseite befindet. Ein vorzugsweise inertes Gas wird durch diese Haube eingeblasen und erzeugt ein Gaskissen, welches den durch die aufsteigende Strömung im Bad gegen das Blech ausgeübten Druck ausgleicht und das Blech in einer ebenen Lage hält, wodurch die Verteilung der Benetzung über die gesamte Breite der unteren Blechseite 1 erleichtert wird. Die Breite der Haube 4 oder der Oberfläche des Aufblasrohres kann teilweise abdeckbar sein, so daß sie leicht an verschiedenen Blechbreiten angepaßt werden kann. Diese Breite ist gleich oder leicht größer als die Breite des zu behandelnden Bleches.Between the rollers 2 a hood 4 is attached, the perforated The bottom is close to the top of the sheet metal. A preferably inert gas is blown through this hood and creates a gas cushion which compensates for the pressure exerted against the sheet metal by the ascending flow in the bath and holds the sheet in a flat position, thereby distributing the wetting over the entire width of the lower side of the sheet 1 is facilitated. The width of the hood 4 or the surface of the inflation tube can be partially covered, so that it can be easily adapted to different sheet widths. This width is equal to or slightly larger than the width of the sheet to be treated.
Gegenüber der Ausgangsrolle kann eine Abstreifrolle 7 angebracht sein, oder aber eine Vorrichtung vorgesehen sein, die einen Gasvorhang erzeugt, beides zum Ausebnen der aufgetragenen flüssigen Metallschicht.A stripping roller 7 can be attached opposite the output roller or a device that generates a gas curtain, both for leveling the applied liquid metal layer.
Oberhalb des Behälters ist bevorzugt eine Kammer zur gesteuerten Kühlung des Bleches in einer Inertgasatmosphäre angeordnet.A chamber for the controlled cooling of the sheet metal in an inert gas atmosphere is preferably arranged above the container.
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| EP0005729A1 (en) * | 1978-05-22 | 1979-12-12 | SAG Siegener AG | Apparatus for heating open containers containing a molten material, such as baths contained in vats or crucibles for galvanising, enameling, lead-coating or holding metals or glass or like |
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Cited By (2)
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