DE3109499A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen gasfoermiger atmosphaeren in waermebehandlungsanlagen, die unter atmosphaere arbeiten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum trennen gasfoermiger atmosphaeren in waermebehandlungsanlagen, die unter atmosphaere arbeiten

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen gasförmiger Atmosphären in Wärmebehandlungsanlagen, die unter Atmosphäre arbeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen gasförmiger Atmosphären in Wärmebehandlungsanlagen, die unter Atmosphäre arbeiten, insbesondere Anlagen zur Herstellung von metallischen Oberzügen durch Tauchen. Es ist bekannt, daß bei zahlreichen Anlagen zur Wärmebehandlung unter Atmosphäre vor der Tauchmetallisierung das Metall, das den Überzug bilden soll, auf Temperaturen erwärmt wird, die erheblich seine Schmelztemperatur überschreiten.
Dieses Erwärmen wird von einer intensiven Verdampfung des Metalls begleitet, dessen Dämpfe in den verschiedenen Teilen der Behandlungsanlage diffundieren oder sich verbreiten und unter Kondensieren sich auf den kältesten Teilen abscheiden. Diese metallischen Abscheidungen können störend werden, wenn sie in Höhe der Kreise oder Leitungen auftreten, die die Zirkulation eines Atmosphärengases beinhalten und so die Metallpartikel in Suspension setzen; diese können dann in Kontakt in dem zu metallisierenden Material treten und beispielsweise in Form eines Bandes sich so darstellen und einer wirksamen Metallisierung widersetzen; diese Schwierigkeiten treten besonders in großen Bandglühanlagen vor der Abscheidung eines Überzugs aus Zink, einer Zink-Aluminiumlegicrung oder dergleichen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe !zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das jeder Transport von mit Überzugsmetall beladenen Dämpfen gegen die Teile der Installation verhindert wird, wo die Wärmebehandlung stattfindet.
Hierzu geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Trennen gasförmiger. Atmosphären in unter Atmosphäre arbeitenden Wärmebehandlungsanlagen, insbesondere Anlagen für die Herstellung; metallischer Tauchüberzüge. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Trennung der Gasatmosphären in unmittelbarer Nachbarschaft der Badoberfläche aus Oberzugsmetall und derjenigen des Wärmebehandlungsofens durchgeführt wird, indem ein Gasstrom in eine Kammer eingeführt oder eingeblasen wird, die den Wärmebehandlungsofen mit dem Metallisierungsbad verbindet. Dieses Einblasen oder Einführen wird dabei so vorgenommen, daß ein Teil dieses Gasstroms gegen den Wärmebehandlungsofen gerichtet wird und daß der andere Teil die Zone benachbart diese Bades überstreicht, sich mit Überzugsmetalldämpfen belädt und dann abgezogen und behandelt wird.
Nach einer vorzugswßisen Ausführungsform des Verfahrens wird der Teil des mit Metalldämpfen beladenen Gasstroms abgezogen und behandelt, um eine Kondensation der Metalldämpfe herbeizuführen, gefolgt von einer Rückgewinnung des verdampften Metalls des Bades; die in dem Gasstrom enthaltene Gasatmosphäre wird am Austritt aus der Behandlungskammer dann verbrannt.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Vorrichtung zeichnet sich aus durch: eine Kammer, die vom mit metallischem Überzug zu versehendem Material durchsetzt wird, und zwar zwischen WUrincbchandlungsoCen und Metallbad; Hin richtungen zum Einführen dieses Gasstroms in das Innere dieser Kammer; Einrichtungen zum Trennen dieses Gasstroms in zwei Teile, die in dieser Kammer vorgesehen und so ausgelegt sind, daß das Aufspalten dieses Gasstroms in zwei Teile gegen den Behandlungsofen und gegen das Metalliserungsbad den
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Forderungen des Metallisierungsbjihandlungsverfahrens entspricht; sowie durch Einrichtungen, die die mit Überzugsmet all dämp fen beladenen Gase abziehen und dann behandeln.
Nach der Erfindung bestehen diese Gasstromtrenneinrichtungen aus einem Doppelschleusensystem, das innerhalb der
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Kammer angeordnet ist, wobei das" Einführen des Gasstroms zwischen den beiden SchleusenHa»%ern erfolgt, deren Durchtrittsquerschnittederart eingestellt werden, daß die Aufteilung des Gasstroms in zwei Teile erhalten wird.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung umfassen die Abzugs- und Behandlungseinrichtungen für die mit Überzugsmetalldämpfen beladenen Gase: eine wärmeisolierte Abzugsleitung; zwei oder mehrere Wärme- bzw. Kälteaustauscher mittels Flüssigkeit zum Kondensieren der metallischen Dämpfe, wobei diese Austauscher parallel geschaltet sind; eine Abzugsleitung für die Atmosphärengase mit einem Drucksteuerventil und einem System zum Verbrennen dieser Gase, beispielsweise bestehend aus einein Fackelbrenner.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird α der Durchsatz des Drucksteuerventils der Abzugsleitung für die verbrannten Gase derart eingestellt und geregelt, daß ein Überdruck oberhalb der Badoberfläche aufrecht erhalten wird.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung nriher erläutert werden, in welcher schematisch cino Aus rnitruiif's form der Vorrichtung mich der lirl'huliing, eingebaut in eine Glühanlage, un£ zwar vor dem Tauchüberziehen in einem metallischen Bad, beispielsweise aus flüssigem Zink oder einer Zink-Aluminiumlegierung oder irgend einer anderen Legierung, eingebaut wird.
Wie bereits oben erwähnt, erfolgt die Trennung der gasförmigen Atmosphären in unmittelbarer Nachbarschaft der Oberfläche des Schnielzmetallbades 14 und der des Wärmebehandlungsofensi 21-Diese Trennung erfolgt durch Einblasen eines GasstromS in eine Kammer 10, die auf dem Weg zum metallisierenden Material (im Anwendungsbeispiel als Band 16) zwischen Ofen 12 und metallischem Bad 14 zwischengeschaltet ist.
Nach der Erfindung wird der bei 18 eingeführte Gasstrom zunächst erwärmt, um-das Band nicht zu kühlen; diese Erwärmung erfolgt in"Übereinstimmung mit den Forderungen des verwendeten Metallisierungsbehandlungsverfahrens.
Nach diesem Ausführungsbeispiel besteht die Trennvorrichtung für den Gasstrom aus einer Doppelschleusenkammer 20-22, zwischen denen das Einführen 18 des Gasstroms erfolgt. Die Durchtrittsquerschnitte der beiden Schleusenkammern 20-22 sind so geregelt, daß der Gasstrom sich in zwei unterschiedliche Ströme aufteilt, der eine (Pfeil f..) sich gegen das Bad, der andere (Pfeil f?) sich gegen den Wärmebehandlungsofen 12 wendet, wobei die Aufteilung der beiden Gasströme zu beiden Seiten der Vorrichtung derart ist, daß sie den allgemeinen Forderungen des Behandlungsund Metallisierungsverfahrens entspricht.
Jede der Schleusenkammern kann vom Typ mit Klappen oder mit Walzen oder mit Klappen und mit Walzen, wie in der Zeichnung dargestellt, sein. Sie kann Hinrichtungen umfassen, die e in -sehne I 1 es öffnen ermöglichen, um den Durchgang fehlerhafter Bänder oder einzuführenden Materials sicherzustellen, im. Übrigen kann man Blockicrungsanordnungen vorsehen, um die Gasmengen bei Stillstand der Anlage zu vermindern.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt im übrigen eine Anordnung zum Abziehen und Behandeln der Gasatmosphäre, welche mit Überzugsmetalldampf beladen ist und sich in der Rinne 42 oberhalb des Metallbades befindet.
Diese mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einer wärmeisoliert«! Abzugsleitung 26, die mit der Rinne 42 verbunden ist, sowie zwei Wärmeaustauschern 28-30, die beispielsweise wassergekühlt und dazu bestimmt sind, die Kondensation der Metalldämpfe herbeizuführen, wobei die beiden Wärmeaustauscher parallel geschaltet sind, sowie eine Abzugsleitung 32, die mit einem Drucksteuerventil 34 verbunden ist. Die Vorrichtung wird vervollständigt durch ein Gasverbrennungssystem, beispielsweise einen Flammen- oder Fackelbrenner 36.
Um ein Auseinanderbauen und Reinigen der Wärmeaustauscherrohre zu ermöglichen,· an denen die Kondensation der Über- · zugsmetalldämpfe vorgenommen wird, ist jeder dieser Austauscher 28-30 mit einem nachges^halteten Unterbrecherventil 40 bzw. 40'. und einem vorgeschalteten solchen Ventil 38 und 38' verbunden. Die Reinigung erfolgt, während der andere Wärmeaustauscher für den Betrieb der Anlage sorgt.
Der Steuerschieber 34, der an der Gasabz.ugsleitung 32 angeordnet ist, ermöglicht es, einen positiven Druck oberhalb der Metallbadoberfläche aufrecht zu erhalten, was jedes Rindringen von Umgebungsluft zu verhindern gestattet, die sonst zu einer Hxplosionsgcfahr Anlaß geben könnte.
Das folgende Beispiel erläutert/anhand einer Anlage die Erfindung ohne sie zu begrenzen:
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Gasstrom:
Art: N-, Gemisch N2 + H- in beliebigen Anteilen mit O bis 75 % Wasserstoff.
Temperatur: 20 bis 45O0C.
Druck: in der Trennvorrichtung: 0,6 mb bis 33 mb.
Durchsatz: 30 bis 200 Nm /h durch eine der Schleusen 20-22,
Metallisierungsbad:
Art: Zink, Legierung aus Zn + Al in beliebigen gewünschten Anteilen.
Temperatur: 450 bis 65O0C.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, umfaßt vielmehr sämtliche Varianten. Auch die Anwendung w'ürde nur beispielsweise genannt.

Claims (16)

  1. 91130 RIS ORANGIS, Frankreich
    Verfahren und Vorrichtung zum Trennen gasförmiger Atmosphären in Wärmebehandlungsanlagen, die unter Atmosphäre arbeiten
    PATENTANSPROGHE
    1/. Verfahren zum Trennen gasförmiger Atmosphären in Anlagen zur Wärmebehandlung unter Atmosphäre, insbesondere in Anlagen zum Aufbringen von Tauchüberzügen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Gasatmosphären in unmittelbarer Nähe der Überzugsmetallbadobcrfliicho und der des Wit rmcbchandluriRso Tons vorgenommen wird, indem ein Gasstrom in eine Kammer eingeführt wird, welche den Wärmebehandlungsofeti mit dem Metallisierungsbad verbindet, wobei dieses Einführen derart erfolgt, daß ein Teil des Gasstroms gegen den "0*fen gerichtet wird und der andere Teil die benachbarte Zone des Rades überstreicht, sich mit Überzugsmetalldämpfen belädt und dann abgezogen und behandelt wird.
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  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Metalldämpfen beladene Gasstrom abgezogen und zur Hervorrufung einer Kondensation der Metalldämpfe behandelt wird, gefolgt von einer Wiedergewinnung des verdampften Metalls des Bades, wobei die in diesem Gasstrom enthaltene Gasatmosphäre am Austritt verbrannt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kenn ze i c h η e t , daß der Gasstrom vor dem Einführen in diese Kammer derart erwärmt wird, daß das Band nicht gekühlt wird, und zwar als Funktion der Anforderungen des verwendeten Behandlungs- und Metallisierungsverfahrens.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des Gasstroms zwischen 20 und 45O0C beträgt.
  5. 5. Verfahren naqh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß dieser Gasstrom aus Stickstoff oder einem Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff besteht.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch: eine Kammer (10), die von dem mit Metallüberzug zu versehendem,Material durchlaufen wird, zwischen Wärmebehandlungsofen (12) und Metallbad (14); Einrichtungen (18), die den Gasstrom in das Innere der Kammer einführen; liinrichLuiißcn zum Trennen des GussI.roms in zwei Teile, die in dieser Kammer vorgesehen und derart ausgelegt sind, daß die Aufteilung des Gasstroms in zwei Teile gegen den Wärmcbehandlungsotfen und gegen das Metallisierungsbad den Forderungen des Behiahdluhgs- und MetallisierungsVerfahrens entspricht; und durch Einrichtungen (24) zum Abziehen und Behandeln der mit Üb-etzugsmetalldämpfen beladenen Gase.
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  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch <6,: dadurch gekennzeichnet, daß die Trenne'inrichfcuftfen für den Gasstrom gebildet werden durch e-ine Doppelschleusenanordnung (20-22) in dieser Kammer (1Q)# wobei das Einführen des Gasstroms zwischen den beiden Schleusenkammern erfolgt, deren Durchtrittsquerschnitte derart einstellbar sind, daß die Aufteilung des Gasstroms erhalten wird.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch. 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß diese Schleusenkammern vom Typ mit Klappen sind, zwischen denen das zu behandelnde Material durchläuft.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch p oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß diese Schleusenkammern vom Typ mit Rollen, zwischen denen d&s zu behandelnde Material durchläuft, sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch $ oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß d'i£ Schleusenkammern vom Typ mit Klappen und Rollen, zwischen denen das zu behandelnde Material durchläuft, sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der*Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abziehen und Behandeln der. mit Überzugsmetalldampf beladenen Gase umfassen: eine wärmeisolierte Abführleitung (26); zwei oder mehrere Austauscher zur Kühlung mittels Flüssigkeit (28-30) zum Kondensieren der Metalldämpfe, wobei die Austauscher parallel geschaltet sind; eine Leitung zum Abziehen der Atmosphärengase (32), versehen mit einem Drucksteuerventil (34) und einer Einrichtung zum Verbrennen dieser Gase.
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    W U -
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Wärmeaustauscher (28-30) mit einem nachgeschalteten Unterbrecherventil (4O-4O1) und einem vorgeschalteten Ventil (38-38') versehen ist, und zwar für Auseinanderbau und Reinigung der Röhren, auf denen die Kondensation stattgefunden hat.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchsatz des Steuerventils (34) zur Aufrechterhaltung eines Überdrucks oberhalb der Badoberfläche geregelt und eingestellt wird.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichne t , daß die abgezogenen Gasatmosphären bei Austritt mittels eines Fackelbrenners (36) verbrannt werden.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Schleusenkammern (20-22) mit Einrichtungen für ein schnelles öffnen versehen sind.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, gekennzeichnet durch Blockiereinrichtungen für die Schleusenkammern zur Verminderung der Durchsätze bei Stillstand der"Anlage.
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