DE3009590B1 - Verfahren und Vorrichtung zum einseitigen Beschichten von durchlaufendem Band - Google Patents

Description

In letzterer Zeit wird, insbesondere von der Automobilindustrie, einseitig mit einem metallischen Überzug versehenes Blech mit Tiefziehqualitäten verlangt, dessen ohne Überzug bleibende Seite, die am fertigen Fahrzeug außen liegt, unbeschädigt und lackierfähig sein muß, während die beschichtete, insbesondere verzinkte Seite, die am fertigen Fahrzeug innen liegt, durch den Überzug gegen Korrosion geschützt ist. Es sind bereits verschiedene Verfahren entwickelt, um Metallband einseitig mit metallischen Überzügen zu versehen, die jedoch bislang keine befriedigenden Ergebnisse erbringen.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Bänder oder Bleche wird zunächst in bisher üblicher Weise durch Eintauchen in das flüssige Beschichtungsmedium ein zweiseitiger Überzug aufgebracht, der dann auf einer Seite auf elektrolytischem Wege wieder abgetragen wird. Abgesehen von den hohen Energiekosten, die dieses Verfahren erfordert, ist es unmöglich, den Einfluß der elektrolytischen Entzinkung völlig von der Seite fernzuhalten, auf der der Überzug erhalten bleiben soll.

Es ist auch bereits versucht worden, Zink durch Aufsprühen auf nur eine Seite des Bandmaterials aufzubringen oder mittels Vakuumbedampfung aufzutragen. Während im ersteren Fall eine gleichmäßige Schichtdicke des aufgebrachten Beschichtungsmediums nicht zu gewährleisten ist, bringt die Bedampfung infolge des hohen Dampfdruckes technologische Probleme mit, etwa den Schutz der Pumpen oder die Ablagerung an kalten Wandungen.

Es ist auch vorgeschlagen worden, zwei getrennte Bleche vor der Behandlung im Beschichtungsbad aufeinander zu legen und mit Abdichtungen an den Rändern zu versehen, die verhindern, daß die Badflüssigkeit zwischen die aufeinanderliegenden eingetauchten Bleche eindringt. Dieses Verfahren zeichnet sich zwar durch eine sehr hohe Produktivität aus, bringt jedoch auch Nachteile mit sich. So ist das Zusammenfügen der Bleche voi der Behandlung aufwendig und teuer und schließt eine gewisse Verformung bei der nachfolgenden Trennung nicht aus. Ein anderer Nachteil ist, daß sich dieses Verfahren ohne einschneidende Änderungen an den bestehenden Eintauch-Beschichtungsanlagen nicht vornehmen läßt, so daß die gleichzeitige Verwendung einer solche.i Anlage zum einseitigen und beidseitigen Beschichten nicht möglich ist.

Ein anderes bekanntes Verfahren schlägt vor, auf einer Seite des Bleches eine Chemikalie aufzutragen, durch die ein dauerhaftes Anhaften des metallischen Beschichtungsmaterials verhindert wird. Dies setzt jedoch eine aufwendige Vorbehandlung des zu entfettenden Bleches voraus, die ebenfalls neue Betriebsanla-

&5 gen für diese Spezialbehandlung erforderlich macht und zu tiefgreifenden Änderungen an bestehenden Anlagen zur doppelseitigen Beschichtung führen muß. Außerdem verunreinigen die Chemikalien das Zinkbad und bleiben

nicht ohne Auswirkung auf die Weiterbehandlung der zinkfreien Oberfläche des Bandes, insbesondere im Hinblick auf späteren Anstrich.

Schließlich ist ein Verfahren zum einseitigen metallischen Beschichten von Bändern bekanntgeworden, welches vorsieht, das zu beschichtende Band im gestreckten Zustand in geringem Abstand oberhalb des Pegels des in einem Behälter befindlichen flüssigen Beschichtungsmediums vorbeizuführen und gleichzeitig im Inneren des Bades eine nach aufwärts gerichtete Strömung zu erzeugen, die ein Benetzen der unteren Bandoberfläche mit dem Beschichtungsmedium bewirkt. Um zu verhindern, daß die der Badoberfläche abgekehrte Seite des Bandes durch das Beschichtungsmedium berührt wird, ist nach dem bekannten Verfahren außerdem vorgesehen, diese Seite mit einem Gaskissen zu beaufschlagen, durch das das Beschichtungsmedium weggedrückt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Gleichmäßigkeit der Beschichtung kaum zu gewährleisten ist, weil einerseits das horizontal über die Badoberfläche geführte Band infolge Walzfehler und ungleichmäßigem Lauf über die Umlenkrollen keinen exakt definierten Abstand von der Badoberfläche haben kann und andererseits die im Bad erzeugte Strömung nicht so gleichmäßig zu erzeugen ist, das ein gleichförmiges Benetzen der Bandoberflächen sicherzustellen ist.

Durch die Deutsche Offenlegungsschrift 28 19 142 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum einseitigen Beschichten bekanntgeworden, bei der das zu beschichtende Band zur Schaffung exakter geometrischer Verhältnisse um eine oberhalb des Beschichtungsmediums befindliche Umlenkrolle geführt ist, unter der, achsparallel dazu, eine Schöpfrolle teilweise innerhalb des Beschichtungsmediums angeordnet ist, wobei die Schöpfrolle das Beschichtungsmedium aus dem Behälter heraus in den Spalt zwischen Schöpfrollenmantel und Bandoberfläche sowie durch diese hindurch fördert. Die Erkenntnis dieser Lösung besteht darin, daß sich eine exakt einstellbare Schichtdicke infolge der Zwangsführung des schmelzflüssigen Metalls durch den Spalt zwischen Umlenkrolle und Schöpfrolle hindurch erreichen läßt, wobei überschüssiges Beschichtungsmaterial abgequetscht wird. Durch Verändern des Anpreßdruckes soll die Schichtdicke einstellbar sein. Diese vorbekannte Lösung führt jedoch in der Praxis nicht zu dem gewünschten Ergebnis; vielmehr ist die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke, insbesondere bei dickeren Beschichtungen nicht erreichbar. Die Einstellung der Beschichtungsdicke ist schwierig durchzuführen, Verunreinigungen im Beschichtungsmedium wie z. B. Hartzinkteile oder Schlacke werden durch den Spalt hindurchgepreßt und in die beschichtete Bandoberfläche »eingebügelt«.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem zuletzt geschildert Stand der Technik eine Vorrichtung zum einsetitigen Beschichten von durchlaufendem Band zu schaffen, die als Zusatzeinrichtung zu vorhandenen Anlagen zum beidseitigen Beschichten von Metallband anwendbar ein einwandfreies gleichmäßiges metallisches Beschichten des durchlaufenden Bandes mit geringem Bauaufwand bei exakter Einstellbarkeit der Beschichtungsdicke gestattet.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß das Beschichtungsmedium mindestens in der für das Aufbringen der gewünschten Beschichtungsdicke notwendigen Menge entgegen der Banddurchlaufrichtung gegen die Oberfläche des Bandes gefördert wird. Das vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich somit vom Stand der Technik dadurch, daß das Beschichtungsmedium nicht mehr durch den Spalt zwischen Schöpf- und Umlenkrolle »hindurchgepreßt« wird sondern daß die Bandoberfläche mit dem Beschichtungsmedium benetzt wird, wobei eine gegen die Banddurchlaufrichtung gerichtete Strömung gegen die Bandoberfläche erzeugt wird.

ίο Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schöpfrolle gegenläufig zur Bandlaufrichtung drehangetrieben ist und zwischen Schöpfrollenmantel und Bandoberfläche ein die freie Drehbewegung der Rolle gestattender geringfügiger Spalt vorgesehen ist. Dieser Vorschlag gestattet eine optimale Beschichtung dadurch, daß die in das Beschichtungsmedium eintauchende Schöpfrolle, die gegenläufig zur Bandlaufrichtung dreht, infolge ihrer Reibung zwischen der Mantelfläche und dem Beschichtungsmedium letzteres in den Bereich des Spaltes zwischen Schöpfrolle und Band trägt und dort nicht nur einen stets gleichbleibenden Vorrat an Beschichtungsmedium schafft, das auf diese Weise in gleichbleibender Menge und Qualität auf das Band aufgebracht werden kann, sondern auch noch eine Strömung erzeugt, die das Beschichtungsmedium gegen das Band drückt. Das »Festbügeln« von Feststoffen, wie Schlacke oder Zink kann bei diesem Vorschlag nicht mehr auftreten, die Beschichtungsdicke ist besonders gleichmäßig, weil ohne ein mechanisches Abquetschen oder Andrücken des Beschichtungsmediums wie beim Stand der Technik, das ausreichend angebotene Beschichtungsmedium, wie es sich in der Praxis gezeigt hat, ein besonders gutes Beschichtungsergebnis bringt.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schöpfrolle in einem Behälter gelagert ist, der oberhalb eines Vorratsbehälters, vorzugsweise des Schmelzkessels angeordnet ist, aus dem das Beschichtungsmedium in en ersten Behälter pumpbar und in diesen rückführbar ist. Dadurch läßt sich in vorteilhafter Weise die vorgeschlagene Vorrichtung bei Bedarf in bestehende Anlagen zum beidseitigen Beschichten einbauen, ohne daß größere Änderungen erforderlich werden.

Nach einem anderen besonderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Steuerung des Niveaus der Bandoberfläche des Beschichtungsmediums ein einstellbares Wehr oder dergleichen Einrichtung an dem die BeGchichtungsrolle aufnehmenden Behälter vorgesehen ist. Ein solches Wehr bildet einen Überlauf für das in den Behälter gepumpte Beschichtungsmedium, das infolge der Anordnung des Behälters über dem Vorratsbehälter direkt in diesen zurückläuft.

Auf diese Weise läßt sich eine stets definierte und einstellbare Badoberfläche gewährleisten, so daß die Eintauchtiefe der Schöpfrolle die für die Dicke der aufzubringenden Beschichtung von Bedeutung ist, exakt einstellbar ist. Die Menge des geschöpften Beschichtungsmediums läßt sich dadurch sehr genau steuern.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß oberhalb der Schöpfrolle eine in den Bereich des Spaltes zwischen Schöpfrollenmantel und Bandoberfläche hineinreichende, sich etwa über die Bandbreite erstreckenden Verteilungsrinne angeordnet ist, mit der zusätzlich Beschichtungsmedium aus einem der Behälter in die Beschichtungszone bringbar ist. Durch diesen Vorschlag kann bei Bedarf das Angebot

von Beschiehtungsmaterial im Spalt zwischen Umlenkrolle und Beschichtungsrolle noch verbessert werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, die Mantelfläche der Umlenkrolle mit einem das Beschichtungsmedium abweisenden Werkstoff, beispielsweise Keramik, zu beschichten. Dadurch wird sichergestellt, daß möglicherweise zwischen Band- und Umlenkrolle geratendes Beschichtungsmedium sich nicht auf der Umlenkrolle festsetzt und dort zu Beschädigungen der beschichtungsfreien Bandoberfläche führt.

Um die Qualität und Dicke der beschichteten Seite des Bandes zu beeinflussen, ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, das der Umlenkrolle in Bandtransportrichtung hinter dem Spalt zwischen Bandoberfläche und Beschichtungsrollenmantel ein Düsenmesser zur Steuerung der gewünschten Schichtdicke und/oder eine Vorrichtung zum Einbringen von Knstallisationskeimen in die Schicht mittels eines Gasstromes vorgesehen ist. Während das Düsenmesser in bekannter Weise die Dicke der Beschichtung regeln kann, kann durch das Einbringen von Kristallisationskeimen das Erstarrungsverhalten des aufgebrachten Beschichtungsmediums beeinflußt werden, so daß die Qualität der Oberfläche im positiven Sinn beeinflußbar ist.

Um die Oxidation oder das Anlaufen der Bandoberfläche zu verhindern empfiehlt es sich nach einem anderen Merkmal der Erfindung die Vorrichtung unter Schutzgas zu betreiben, wobei das Schutzgas gleichzeitig zur Kühlung des Bandes verwendbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verzinken von Stahlblech,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung der Beschichtungsvorrichtung mit Verteilungsrinne.

In F i g. 1 ist mit 1 das Schutzgasgehäuse bezeichnet, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung untergebracht ist. 2 bezeichnet die keramikbeschichtete Umlenkrolle für das durchlaufende, einseitig mit Zink zu beschichtende Blechband B. Die Drehrichtung der Umlenkrolle 2 ist durch den Pfeil im Querschnitt der Rolle angegeben. Mit 3 ist die drehangetriebene Schöpfrolle bezeichnet, die größtenteils in der Zink wanne 4 eingetaucht ist und deren Drehrichtung ebenfalls durch einen Pfeil angegeben ist. Die Zinkwanne 4 weist ein höhenverstellbares Wehr auf, das bei 5 angedeutet ist. Durch dieses Wehr kann der Pegel des Zinks in der Zinkwanne 4 eingestellt werden, so daß sich die Eintauchtiefe der Schöpfrolle 3 in das Zinkbad der Zinkwanne 4 variieren läßt. Mit 6 ist die Zinkpumpe bezeichnet, mit deren Hilfe das flüssige Zink aus dem unterhalb der Zinkwanne 4 befindlichen Zinkbottich 7 in die Zinkwanne 4 pumpbar ist. Der Zinkbottich 7 ist im Ausführungsbeispiel der Zinkkessel, in den auch bei beidseitiger Bandbeschichtung das durchlaufende Band eintaucht.

Mit 8 ist das Düsenmesser bezeichnet, mit dessen Gasstrahl sich die Dicke der noch nicht erstarrten Zinkschicht dadurch einstellen läßt, daß das überschüssi-■-, ge Zink abgestreift wird.

Zur Unterdrückung von Zinkblumen ist bei 9 eine Einrichtung vorgesehen, mit der Kristallisationskeime (Zinkstaub) auf das frisch beschichtete Band aufgebracht werden können, wodurch eine besonders

in gleichmäßige Oberfläche erzielbar ist. Da die gesamte Vorrichtung in dem bei 1 dargestellten Schutzgasgehäuse angeordnet ist, muß am Austritt des Bandes aus diesem Gehäuse eine Schutzgasschleuse vorgesehen sein, die einen Abschluß gegenüber der normalen

κ, Atmosphäre sicherstellt.

In Fig.2 sind gleiche Teile gleich bezeichnet. Darüberhinaus ist bei 12 das Leitblech angedeutet, mit dessen Hilfe flüssiges Zink 11 in den Spalt zwischen Umlenkrolle 2 und Schöpfrolle 3 leitbar ist, das zuvor mittels der Zinkpumpe 13 aus der Zinkwanne 4 auf das Leitblech 12 gepumpt wird. Durch dieses Leitblech 12 läßt sich das Angebot an flüssigem Zink im Spalt zwischen Umlenkrolle und Schöpfrolle verbessern, so daß die Gleichmäßigkeit der Beschichtung optimiert

₂-, wird.

Das in Pfeilrichtung um die Umlenkrolle 2 laufende zu beschichtende Band wird durch die Mantelfläche der Schöpfrolle 3 nicht berührt, jedoch ist der Spalt zwischen Bandoberfläche und Schöpfrollenmantel äu-

J₀ ßerst gering. Der Spalt dient lediglich der berührungsfreien Drehung der Schöpfrolle 3. die, wie die Pfeile andeuten, in entgegengesetzter Richtung als die Umlenkrolle 2 dreht. Dadurch, daß die Schöpfrolle 3 mit dem größten Teil ihres Umfanges in das Zinkbad der

j-, Zinkwanne 4 eintaucht, wird beim Drehen der angetriebenen Schöpfrolle 3 flüssiges Zink durch Adhäsion an der Oberfläche der Schöpfrolle 3 mitgenommen und in die Nähe des Spaltes zwischen Schöpfrolle 3 und Umlenkrolle 2 bzw. dem darüber geführten Band B getragen. Dadurch wird die Oberfläche des Bandes B mit dem flüssigen Zink benetzt, das sich in einer bestimmten Schichtdicke an der Oberfläche ansetzt und als Beschichtung mitgeführt wird. Die besonders günstige Beschichtung ergibt sich

4-, dadurch, daß das Band B in entgegengesetzter Richtung läuft als die Schöpfrolle 3 und stets eine gleichmäßige Menge Zink in dem Spalt zwischen beiden Rollen gedrückt wird. Dadurch ergibt sich ein noch besserer Effekt als beim Durchführen des Bandes durch ein Zinkbad, weil das Band nicht nur von dem »angebotenen« flüssigen Beschichtungsmedium benetzt wird sondern durch die entgegengesetzt umlaufende Schöpfrolle noch die beschriebene Strömung gegen die Bandoberfläche erzeugt wird. Die zusätzlich vorgesehene Einrichtung zum Führen des flüssigen Zinkes 11 mit Hilfe des Leitbleches 12 dient lediglich der Verbesserung des Zinkangebotes im Spalt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum einseitigen Beschichten von durchlaufendem Band, insbesondere zum Verzinken von Stahlband, das oberhalb des in einem Behälter befindlichen flüssigen Beschichtungsmedium innerhalb einer Schutzgasatmosphäre um eine horizontal umlaufende 'Umlenkrolle geführt ist, wobei unterhalb der Umlenkrolle achsparallel dazu eine in das Beschichtungsmedium mit mindestens der Hälfte ihres Umfanges eintauchende Schöpfrolle angeordnet ist, mit der das Beschichtungsmedium gegen die Bandoberfläche gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmedium mindestens in der für das Aufbringen der gewünschten Beschichtungsdicke notwendigen Menge entgegen der Banddurchlaufrichtung gegen die Oberfläche des Bandes gefördert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mit dem flüssigen Beschichtungsmedium gefüllten, unter Schutzgas abgeschlossenen Behälter mit Ein- und Auslaßschleuse für das zu beschichtende Band, einer oberhalb des Bandspiegels horizontal umlaufenden Stütz- und Umlenkrolle und einer achsparallel dazu angeordneten, mit mindestens der Hälfte ihres Umfanges in das Schmelzbad eintauchenden Schöpfrolle, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfrolle (3) gegenläufig zur Bandlaufrichtung drehangetrieben ist und zwischen Schöpfrollenmantel und Bandoberfläche ein die freie Drehbewegung der Rolle (3) gestattender geringfügiger Spalt vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfrolle in einem Behälter (4) gelagert ist, der oberhalb eines Vorratsbehälters (7), vorzugsweise des Schmelzkessels angeordnet ist, aus dem das Beschichtungsmedium in den ersten Behälter (4) pumpbar (6) und in diesen rückführbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Niveaus der Badoberfläche des Beschichtungsmediums ein einstellbares Wehr (5) oder dergleichen Einrichtungen an dem die Beschichtungsrolle (3) aufnehmenden Behälter (4) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schöpfrolle (3) eine in den Bereich des Spaltes zwischen Schöpfrollenmantel und Bandoberfläche hineinreichende, sich etwa über die Bandbreite erstreckende Verteilungsrinne (12) angeordnet ist, mit der zusätzlich Beschichtungsmedium (11) aus einem der Behälter (4,7) in die Beschichtungszone bringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Umlenkrolle (2) mit einem das Beschichtungsmedium abweisenden Werkstoff, insbesondere Keramik, beschichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkrolle (4) in Bandtransportrichtung hinter dem Spalt zwischen Bandoberfläche und Schöpfrollenmantel in an sich bekannter Weise ein Düsenmesser (8) zur Steuerung der gewünschten Schichtdicke und/oder eine Vorrichtung zum Einbringen von Kristallisationskeimen (9) in die Schicht

mittels eines Gasstromes vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung unter Schutzgas betreibbar ist, wobei das Schutzgas gleichzeitig zur Kühlung des Bandes verwendbar ist.