DE4400886C2 - Verfahren zur Unterdrückung der Zinkdampfbildung beim Schmelztauchbeschichten eines Stahlbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung der Zinkdampfbildung beim Schmelztauchbeschichten eines Stahlbandes, wobei sich das Stahlband in einem Einlaufbereich unter einer Schutzgasatmosphäre aus einem Gemisch eines Inertgases mit Wasserstoff als reduzierendem Gas befindet.

Beim kontinuierlichen Schmelztauchbeschichten von Stahlbändern gelangt das in mehreren Stufen vorbehandelte Stahlband über einen Rüssel in das mit flüssigem Zink gefüllte Becken der Schmelztauchbeschichtungsanlage. Aufgrund des hohen Dampfdruckes von Zink über der flüssigen Phase verdampfen von der Badoberfläche im Rüssel verhältnismäßig große Mengen an Zink, wenn man nicht geeignete Gegenmaßnahmen trifft. Der Zinkdampf strömt dann entgegen der Bandlaufrichtung und sublimiert an den kühleren Rüsselwänden oder spätestens an den Wänden im Bereich der vorgeschalteten Kühlzone. Das hat zur Folge, daß sich zum einen die Wände dieser Anlagenbereiche in erheblichem Maße mit Zinksublimat bedecken, wodurch häufige Reinigung erforderlich wird. Störender sind aber abgelagerte Zinkstaubpartikel, die sich während des Betriebs von den Wänden des Rüssels, an denen sie sich zunächst abgelagert hatten, ablösen und auf dem Stahlband niederschlagen. Dort führen die Zinkstaubpartikel nach dem Beschichtungsprozeß zu störenden Oberflächenfehlern. Diese sind angesichts der gestiegenen Anforderungen der Kunden an die Qualität von oberflächenveredeltem Stahlband, z. B. beim Einsatz der Bleche für Außenhautteile von Kraftfahrzeugen, nicht akzeptabel.

Man hat bereits Maßnahmen getroffen, um der störenden Zinkdampfbildung entgegenzuwirken. So hat man zunächst durch eine Taupunktkontrolle des Schutzgases (Inertgas oder Stickstoff) im Rüssel oberhalb der Zinkbadoberfläche dafür gesorgt, daß möglichst wenig Wasserdampf vorhanden ist, der durch Dissoziation Sauerstoff abspaltet, der sich mit dem Zinkdampf zu Zinkoxid umsetzt. Man war lange der Meinung, daß die auftretenden Oberflächenfehler auf der Bildung von Zinkoxid beruhen. Als weitere Maßnahme hat man in begrenzter Menge Wasserstoff dem Inertgas zugemischt.

Die EP 0 172 681 enthält dann die Lehre, in genau begrenzter Menge Wasserdampf in die Schutzgasatmosphäre im Rüssel oberhalb der Zinkbadoberfläche einzuleiten. Mit dem eingeleiteten Inert- oder Stickstoffgas wurden 250 bis 4500 ppm Wasserdampf und 1 bis 8 Vol.-% Wasserstoff eingeblasen. Durch Dissoziation des Wasserdampfes wurde auf der Zinkbadoberfläche Zinkoxid gebildet, welches die Zinkbadoberfläche abdeckt und als Sperrschicht eine weitere Zinkverdampfung verhindert. In der Praxis weist dieses bekannte Verfahren gemäß EP 0 172 681 jedoch Nachteile auf. Der angehobene Wasserdampfgehalt im Rüssel führt bei einer Vielzahl von Stählen zu Oberflächenfehlern am Band. Durch den Zerfall von Wassermolekülen entsteht atomarer Wasserstoff, der in die Stahlbandoberfläche eindiffundiert. Beim Abkühlen des tauchbeschichteten Stahlbandes entstehen im Bereich von Einschlußzeilen, in denen sich der atomare Wasserstoff anlagert, Auswölbungen an der Stahloberfläche. Diese beeinträchtigen die Ebenheit und das Aussehen der beschichteten Stahloberfläche und sind nicht tolerierbar.

Außerdem sind aufwendige Kontroll- und Steuerungsmaßnahmen erforderlich, um den Wasserdampfgehalt in den engen Grenzen einzustellen und durch kontrollierte Zufuhr aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ohne die geschilderten Nachteile des aus der EP 0 172 681 bekannten Verfahrens die Zinkverdampfung aus dem Zinktauchbad zu unterdrücken, insbesondere soll durch die zu treffende Naßnahme das zu beschichtende Stahlband in seiner Qualität nicht beeinträchtigt werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Wasserstoff als reduzierendes Gas enthaltende Schutzatmosphäre im Rüssel oberhalb der Zinkbadoberfläche zusätzlich Kohlendioxid enthält. Als reduzierendes Gas kann auch Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid enthalten sein. Der Anteil von Wasserstoff kann bis 20 Vol.-%, der von Kohlenmonoxid bis 10 Vol.-% betragen. Bevorzugt soll der Anteil von Kohlendioxid in der Atmosphäre des Rüssels mindestens 0,05 bis etwa 8 Vol.-%, bevorzugt 0,5 bis 4 Vol.-%, betragen. Das Verhältnis von reduzierendem Gas zu Kohlendioxid in der Schutzgasatmosphäre des Rüssels sollte mindestens 1 : 1 betragen, d. h. also, bevorzugt sollte das Verhältnis größer sein mit einem Überschuß an reduzierendem Gas.

Nach der Erfindung wird in den Rüssel oberhalb der Zinkbadoberfläche ein Gasgemisch, bestehend aus einem Gemisch von Inertgas, wie Stickstoff, mit Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid als reduzierendem Gas eingeleitet. Die einzelnen Gase des Gemisches werden über herkömmliche Massendurchflußregler durch ein Zuleitungsrohr in den Rüssel eingespeist. An der Badoberfläche reagiert Zink mit dem Kohlendioxid nach der chemischen Formel

Zn + CO₂ ZnO + CO.

Um eine Bildung überschüssigen Sauerstoffs bei der Dissoziation von Kohlendioxid zu vermeiden, muß die Schutzgasatmosphäre im Rüsselbereich ein reduzierendes Gas, wie Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid, als Regulativ im Überschuß enthalten. Hierdurch wird also verhindert, daß aus der Dissoziation von Kohlendioxid entstehender Sauerstoff mit der Stahlbandoberfläche unter Oxidbildung reagiert.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann auf eine Be­ feuchtung der Schutzgasatmosphäre mit Wasserdampf verzichtet wer­ den. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber der be­ kannten Taupunktsteuerung der Schutzgasatmosphäre bzw. der ge­ steuerten Wasserdampfzufuhr zur Schutzgasatmosphäre einfacher und kostengünstiger durchführbar.

Claims (4)

1. Verfahren zur Unterdrückung der Zinkverdampfung beim Schmelztauchbeschichten eines Stahlbandes mit Zink oder Zinklegierungen, wobei sich das Stahlband in einem Einlaufbereich unter einer Schutzgasatmosphäre aus einem Gemisch eines Inertgasen, mit Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid als reduzierenden Gasen und zusätzlich Kohlendioxid befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasatmosphäre bis 20 Vol.-% Wasserstoff und bis 10 Vol.-% Kohlenmonoxid enthält.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzgasatmosphäre 0,05 bis 8 Vol.-% CO₂ zugemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzgasatmosphäre 0,5 bis 4 Vol.-% CO₂ zugemischt wird.