DE4400886C2

DE4400886C2 - Process for suppressing the formation of zinc vapor during hot dip coating of a steel strip

Info

Publication number: DE4400886C2
Application number: DE4400886A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Duerr; Peter Dipl Ing Helberg; Wilhelm Dr Ing Warnecke
Original assignee: Thyssen Stahl AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 1993-07-24
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2014-01-15
Also published as: DE4400886A1

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.The invention relates to a method for suppression the formation of zinc vapor during hot dip coating Steel strip, the steel strip being in one Inlet area under a protective gas atmosphere from one Mixture of an inert gas with hydrogen as reducing gas.

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.With continuous hot dip coating of Steel strips get the pre-treated in several stages Steel tape over a trunk in the liquid zinc filled pools of the hot dip coating system. Due to the high vapor pressure of zinc above the liquid phase evaporate from the bath surface in the Proboscis relatively large amounts of zinc if one does not take suitable countermeasures. The zinc vapor then flows against the direction of the tape and sublimates on the cooler trunk walls or at the latest on the Walls in the area of the upstream cooling zone. That has as a result that on the one hand the walls of these Plant areas to a considerable extent with zinc sublimate cover, which requires frequent cleaning. However, deposited zinc dust particles are more annoying from the walls of the proboscis during operation which they had initially deposited, peel off and on knock down the steel band. There lead Zinc dust particles after the coating process too disruptive surface defects. These are given the increased customer demands on the quality of surface-finished steel strip, e.g. B. when using the Sheets for outer skin parts of motor vehicles, not acceptable.

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.Measures have already been taken to avoid the disruptive Counteract zinc vapor formation. So you have at first by checking the dew point of the protective gas (inert gas or nitrogen) in the trunk above the Zinc bath surface ensured that as little as possible Water vapor is present through dissociation Oxygen splits off, which increases with the zinc vapor Zinc oxide converts. It was long believed that the surface defects occurring on the formation of Zinc oxide based. As a further measure one has in limited amount of hydrogen mixed with the inert gas.

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. EP 0 172 681 then contains the teaching in more detail limited amount of water vapor in the protective gas atmosphere in the trunk above the zinc bath surface. With the introduced inert or nitrogen gas 250 to 4500 ppm water vapor and 1 to 8 vol% Blown in hydrogen. By dissociating the Water vapor became zinc oxide on the zinc bath surface formed, which covers the zinc bath surface and as Barrier layer prevents further zinc evaporation. In practice, this known method according to EP 0 172 681, however, has disadvantages. The raised one Water vapor content in the trunk leads to a large number of Steels to surface defects on the belt. By decay Atomic hydrogen is produced by water molecules the steel strip surface diffuses. When cooling the Dip-coated steel strips are made in the range of Inclusion lines in which the atomic hydrogen accumulates, bulges on the steel surface. These affect the flatness and appearance of the coated steel surface and are intolerable.

Außerdem sind aufwendige Kontroll- und Steuerungsmaßnahmen erforderlich, um den Wasserdampfgehalt in den engen Grenzen einzustellen und durch kontrollierte Zufuhr aufrechtzuerhalten.In addition, complex control and Control measures required to ensure that Adjust water vapor content within the narrow limits and maintained by controlled supply.

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.The invention is based on the object without the Disadvantages described in EP 0 172 681 known method, the zinc evaporation from the Suppress zinc dip, in particular, by the the steel strip to be coated in its quality is not affected.

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.To solve the problem, the invention suggested that the hydrogen as a reducing gas containing protective atmosphere in the trunk above the Zinc bath surface also contains carbon dioxide. As reducing gas can also be hydrogen and / or Carbon monoxide may be included. The proportion of hydrogen can up to 20 vol .-%, that of carbon monoxide up to 10 vol .-% be. The proportion of carbon dioxide should preferably be in the atmosphere of the proboscis at least 0.05 to about 8 % By volume, preferably 0.5 to 4% by volume. The Ratio of reducing gas to carbon dioxide in the Protective gas atmosphere of the trunk should be at least 1: 1 amount, d. H. So, the ratio should be preferred be larger with an excess of reducing 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 FormelAccording to the invention is in the trunk above the Zinc bath surface a gas mixture consisting of a Mixture of inert gas, such as nitrogen, with hydrogen and / or carbon monoxide introduced as a reducing gas. The individual gases of the mixture are over conventional Mass flow controller through a feed pipe in the Proboscis fed. Zinc reacts on the surface of the bath with the carbon dioxide according to the chemical formula

Zn + CO₂ ZnO + CO.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.To generate excess oxygen at the To avoid dissociation of carbon dioxide, the Protective gas atmosphere in the trunk area a reducing Gas, such as hydrogen and / or carbon monoxide, as Regulatively included in excess. So this will prevents from the dissociation of carbon dioxide resulting oxygen with the steel strip surface underneath Oxide formation reacts.

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.Due to the procedure according to the invention can be on a Be Humidification of the protective gas atmosphere with water vapor is avoided the. As a result, the method according to the invention is compared to the knew dew point control of the protective gas atmosphere or the ge controlled water vapor supply to the protective gas atmosphere easier and more cost-effective.

Claims

1. Method of suppressing zinc evaporation when hot-dip coating a steel strip with zinc or zinc alloys, where the steel strip is in one Inlet area under a protective gas atmosphere from one Mixture of an inert gas, with hydrogen and / or Carbon monoxide as reducing gases and in addition Carbon dioxide located.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Protective gas atmosphere up to 20 vol .-% hydrogen and up Contains 10 vol .-% carbon monoxide.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the Protective gas atmosphere 0.05 to 8 vol .-% CO₂ is added.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Protective gas atmosphere 0.5 to 4 vol .-% CO₂ is added.