DE3109499C2

DE3109499C2 -

Info

Publication number: DE3109499C2
Application number: DE3109499A
Authority: DE
Inventors: Robert Wissous Fr Wang
Original assignee: STEIN HEURTEY RIS ORANGIS FR
Current assignee: STEIN HEURTEY RIS ORANGIS FR
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1989-12-28
Also published as: LU83207A1; SE8101552L; US4439212A; FR2477900A1; SE453517B; BE887940A; DE3109499A1; FR2477900B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung, insbesondere zum kontinuierlichen Heißtauchen von Metallband in flüssigen Metallbädern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aus der US-PS 35 92 160 ein Verfahren bekannt, bei dem das Metall des Tauchbades auf Temperaturen erwärmt wird, die erheblich oberhalb seiner Schmelztemperatur liegen. Dieses Erwärmen wird von einer intensiven Verdampfung des Metalls begleitet, dessen Dämpfe in die verschiedenen Teile der Behandlungsanlage diffundieren oder sich dort verbreiten und unter Kondensieren sich auf den kältesten Teilen abscheiden. Diese metallischen Abscheidungen können störend werden, wenn sie in den Bereich der Schutzgaszuführung gelangen. Der Metalldampf beildet dann mit dem Schutzgas eine Suspension, die sich vor dem eigentlichen Metallisierungsvorgang auf dem zu metallisierenden Gegenstand absetzt, was die anschließende Metallisierung erheblich beeinträchtigt. Diese Schwierigkeiten treten besonders in großen Bandglühanlangen vor der Abscheidung eines Überzugs aus Zink, einer Zink-Aluminiumlegierung oder dergleichen auf. Beim vorbekannten Verfahren sind keinerlei Vorkehrungen getroffen, die aufsteigenden Metalldämpfe von den Mündungen der Schutzgasleitungen fernzuhalten. Beim vorbekannten Verfahren sind Klappen vorgesehen, welche jedoch lediglich die Aufgabe haben, die bereits innerhalb der stillgesetzten Anlage befindliche Gasatmosphäre nach außen hin abzudichten. Dabei wird das Band zwischen den Platten und der Gehäusewand eingeklemmt. Von einem kontinuierlichen Betrieb kann somit nicht die Rede sein.

Der Erfindung liegt daher ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren so zu führen, daß jeder Transport von mit Überzugsmetall beladenen Dämpfen gegen die Teile der Installation verhindert wird, wo die Wärmebehandlung stattfindet, insbesondere die Metalldämpfe von den Mündungen der Schutzgasleitungen fernzuhalten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Trennung des Gasstromes in der unmittelbaren Nachbarschaft der Badoberfläche und des Behandlungsofens, wobei ein Teilstrom gegen den Ofen gerichtet ist und der andere Teilstrom die benachbarte Zone des Bades überstreicht, sich mit Überzugsmetalldämpfen belädt und dann abgezogen und behandelt wird, werden die schädlichen Dämpfe aus der Kammer ferngehalten, so daß eine Ablagerung der entstehenden Suspension auf dem unbehandelten Gut ausgeschlossen ist. Die entstehenden Metalldämpfe werden abgezogen, kondensiert und einer Rückgewinnung zugeführt. Die in dem Gasstrom enthaltene Gasatmosphäre wird beim Austritt aus der Behandlungskammer verbrannt (Anspruch 2).

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 versehenen Material durchsetzt wird, und zwar zwischen Wärmebehandlungsofen und Metallbad; Einrichtungen zum Einführen dieses Gasstromes in das Innere dieser Kammer; Einrichtungen zum Trennen dieses Gasstromes in zwei Teile, die in dieser Kammer vorgesehen und so ausgelegt sind, daß das Aufspalten dieses Gasstromes in zwei Teile gegen den Behandlungsofen und gegen das Metallisierungsbad den Forderungen des Metallisierungsbehandlungsverfahrens entspricht; sowie durch Einrichtungen, die die mit Überzugsmetalldämpfen beladenen Gase abziehen und dann behandeln.

Nach der Erfindung bestehen diese Gasstromtrenneinrichtungen aus einem Doppelschleusensystem, das innerhalb der Kammer angeordnet ist, wobei das Einführen des Gasstromes zwischen den beiden Schleusenkammern erfolgt, deren Durchtrittsquerschnitte derart 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 einem Fackelbrenner.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Durchsatz des Drucksteuerventils der Abzugsleitung für die verbrannten Gase derart eingestellt und geregelt, daß ein Überdruck oberhalb der Badoberfläche aufrechterhalten wird.

Die Erfindung wird nun mit bezug auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, dargestellt ist, eingebaut in eine Glühanlage, und zwar von dem Tauchüberziehen in einem metallischen Bad, beispielsweise aus flüssigem Zink oder einer Zink-Aluminiumlegierung oder irgendeiner anderen Legierung.

Wie bereits obenerwähnt, erfolgt die Trennung der gasförmigen Atmosphären in unmittelbarer Nachbarschaft der Oberfläche des Schmelzmetallbades 14 und der des Wärmebehandlungsofens 12. 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 f₁) sich gegen das Bad, der andere (Pfeil f₂) 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 Behandlungs- und Metallisierungsverfahrens entspricht.

Jede der Schleusenkammer kann vom Typ mit Klappen oder mit Walzen oder mit Klappen und mit Walzen, wie in der Zeichnung dargestellt, sein. Sie kann Einrichtungen umfassen, die ein schnelles Öffnen ermöglichen, um den Durchgang fehlerhafter Bänder oder einzuführenden Materials sicherzustellen. Im übrigen kann man Blockierungsanordnungen vorsehen, um die Gasmengen bei Stillstand der Anlage zu vermindern.

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 Schnauze 42 oberhalb des Metallbades befindet.

Diese mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einer wärmeisolierten Abzugsleitung 26, die mit der Schnauze 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 Überzugsmetalldämpfe vorgenommen wird, ist jeder dieser Austauscher 28, 30 mit einem nachgeschalteten 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 Gasabzugsleitung 32 angeordnet ist, ermöglicht es, einen positiven Druck oberhalb der Metallbadoberfläche aufrechtzuerhalten, was jedes Eindringen von Umgebungsluft zu verhindern gestattet, die sonst zu einer Explosionsgefahr Anlaß geben könnte.

Das folgende Beispiel erläutert anhand einer Anlage die Erfindung:

Gasstrom:
Art: N₂, Gemisch N₂ + H₂ in beliebigen Anteilen mit 0 bis 75% Wasserstoff.
Temperatur: 20 bis 450°C.
Druck: in der Trennvorrichtung: 0,6 mb bis 33 mb.
Durchsatz: 30 bis 200 Nm³/h durch eine der Schleusen 20, 22.

Metallisierungsbad:
Art: Zink, Legierung aus Zn + Al in beliebigen gewünschten Anteilen.
Temperatur: 450 bis 650°C.

Claims

1. Verfahren zur Wärmebehandlung, insbesondere zum kontinuierlichen Heißtauchen von Metallband in flüssigen Metallbädern, wobei in eine zwischen Wärmebehandlungsofen und Metallbad angeordnete Kammer Schutzgas eingeleitet wird, gekennzeichnet durch eine Trennung des Gasstromes in der unmittelbaren Nachbarschaft der Badoberfläche und des Behandlungsofens, wobei ein Teilstrom gegen den Ofen gerichtet ist und der andere Teilstrom die benachbarte Zone des Bades überstreicht, sich mit Überzugsmetalldämpfen belädt und dann abgezogen und behandelt wird.

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 enthaltenen Schutzgasanteile am Austritt verbrannt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom vor dem Eintritt in die Kammer derart erwärmt wird, daß das Band nicht gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gasstroms zwischen 20 und 450°C gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstrom aus Stickstoff oder einem Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff eingesetzt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-5 mit einer Kammer, die zwischen Wärmebehandlungsofen und Metallbad angeordnet ist und von dem mit Metallüberzug zu versehenem Material durchlaufen wird, und Einrichtungen, die einen Schutzgasstrom in das Innere der Kammer einführen, gekennzeichnet durch Einrichtungen (20, 22) innerhalb der Kammer (10) zur Trennung des Gasstromes in zwei Teile, wobei die Vorrichtungen (20, 22) so gestaltet sind, daß ein Teilstrom in Richtung des Behandlungsofens (12) geführt ist und der andere Teilstrom über das Metallbad (14) geführt ist und Einrichtungen (24) zum Abziehen und Weiterbehandeln der Überzugsmetalldämpfe.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung für den Gasstrom durch eine Doppelschleusenanordnung (20-22) in der Kammer (10) gebildet werden, wobei das Einführen des Gasstromes zwischen den beiden Schleusenkammern erfolgt, deren Durchtrittsquerschnitte derart einstellbar sind, daß die Aufteilung des Gasstroms erhalten wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammern durch Klappen gebildet sind, zwischen denen das zu behandelnde Material durchläuft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammern von Rollen gebildet werden, zwischen denen das zu behandelnde Material durchläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammern sowohl von Klappen als auch von Rollen gebildet sind, zwischen denen das zu behandelnde Material durchläuft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abziehen und Behandeln der mit Überzugsmetalldampf beladenen Gase eine wärmeisolierte Abführleitung (26), zwei oder mehrere Austauscher zur Kühlung mittels Flüssigkeit (28-30) zum Kondensieren der Metalldämpfe, wobei die Austauscher parallel geschaltet sind und eine Leitung zum Abziehen des Schutzgases (32), welche mit einem Drucksteuerventil (34) und einer Einrichtung zum Verbrennen der Gase versehen sind, umfassen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmeaustauscher (28-30) mit einem nachgeschalteten Unterbrecherventil (40-40′) und einem vorgeschalteten Ventil (38-38′) versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Steuerventils (34) zur Aufrechterhaltung eines Überdrucks oberhalb der Badoberfläche regel- und einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fackelbrenner (36) zur Verbrennung der abgezogenen Schutzgase vorgesehen ist.

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. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, gekennzeichnet durch Blockiereinrichtungen für die Schleusenkammern zur Verhinderung der Durchsätze bei Stillstand der Anlage.