DE69003768T2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Heisstauchbeschichten von Stahlbändern. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tauchplattiervorrichtung für Stahlstreifen oder -bleche, wie zum Beispiel für das Zn-Schinelztauchplattieren von Stahlblechen, die in der Lage ist, das Erscheinungsbild der plattierten Oberflächen erheblich zu verbessern.
• In den letzten Jahren finden tauchplattierte Stahlbänder und -bleche in einer zunehmenden Zahl von Bereichen und in steigender Menge Verwendung, wie dies zum Beispiel bei der Verwendung von legierten Zn-schmelzgetauchten Stahlblechen für Außenplatten von Automobilen sowie bei der Verwendung von Al-schmelzgetauchten Stahlblechen für verschiedene Automobilteile der Fall ist. Demzufolge steigt das Bedürfnis nach einer besseren Qualität von tauchplattierten Stahlstreifen oder -blechen.
• Eine der Hauptanforderungen an die Produktqualität ist, daß die tauchplattierten Oberflächen der Stahlstreifen oder -bleche ein attraktives Aussehen haben. Beim Zink- Schmelztauchplattieren treten oftmals kleine Fehler wie Pickel in den plattierten Oberflächen der plattierten Stahlbleche auf. Solche Fehler beeinträchtigen das Erscheinungsbild der plattierten Bleche in unerwünschter Weise, und wenn die Bleche nach dem Plattieren zum Beispiel mittels einer Presse bearbeitet werden, werden diese Fehler derart verstärkt, daß sie das Erscheinungsbild des Produkts nach der Bearbeitung erheblich verschlechtern.
• Diese Fehler sind auf den Einschluß von Fremdpartikeln in der Plattierungsschicht zurückzuführen, z.B., den Einschluß von Zinkoxiden, Fe-Zn-Legierungen und Fe-A- Legierungen, die beim Zn-Schmelztauchplattieren in dem Plattierbad vorhanden sind oder an der Oberfläche des Plattierbades schwimmen. Diese Partikel werden im folgenden allgemein als "Schlack" bezeichnet.
• Es wurden bisher verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Eliminieren von Fehlern während des Einschließens von Schlacke vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 57-203764 ein Verfahren, bei dem die Entstehung von Oxid-Schlacke durch einen Dichtkasten unterdrückt wird, der den aus dem Plattierbad aufsteigenden Abschnitt eines Stahlstreifens umgibt, um die Sauerstoffkonzentration in dem Bereich um den aufsteigenden Abschnitt des Stahlstreifens zu regeln.
• Ferner wurde zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-202070 ein Verfahren offenbart, bei dem schwimmende Schlacke durch Filterung oder Abschwemmen entfernt wird.
• Das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 57-203764 offenbarte Verfahren bewirkt jedoch keinen wesentlichen Effekt bei dem Eliminieren von durch an der Oberfläche des Bades schwimmender Schlacke, wie Fe-Al- und Fe-Zn- Legierungen, entstehende Auswirkungen, obwohl es das Entstehen von Oxid-Schlacke wirksam unterdrückt.
• Das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-202070 offenbarte Verfahren leidet oftmals darunter, daß sich die Filter zusetzen, mit dem Ergebnis, daß der Betrieb instabil wird. Darüber hinaus ist dieses Verfahren gegen schwimmende Schlacke nicht wirksam.
• US 3 930 075 lehrt ein Verfahren zum Verhindern des durch ein Gasmesser verursachten Spritzens, indem eine Ablenkeinrichtung und eine geschlossene Kammer um den Stahlstreifen an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls vorgesehen sind. Der Staudruck der Kammer lenkt des Gasstrom des Gasmessers um. Für die Entfernung von Schlacke stützt sich die Schrift auf einen durch die Kammer strömenden Rest-Gasstrom.
• Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Tauchplattieren von Stahlstreifen zu schaffen, die in der Lage sind, die genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen.
• Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Tauchplattieren eines Stahlstreifens vorgesehen, mit dem Schritt des Führens des Stahlstreifens durch ein Bad aus geschmolzenem Plattierungsmetall und aufwärts zwischen zwei im wesentlichen vertikalen Platten, die dem Stahlstreifen benachbart und im wesentlichen zu diesem parallel angeordnet sind und eine Breite aufweisen, die größer ist als die Breite des Stahlstreifens, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten als Flußregulierungsplatten wirken, und daß
• (i) der Teil der Länge jeder Flußregulierungsplatte, der sich unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls befindet, nicht kleiner als 50 mm ist;
• (ii) der Abstand zwischen jeder Flußregulierungsplatte und dem Stahlstreifen nicht mehr als 80 mm beträgt;
• (iii) das obere Ende jeder Flußregulierungsplatte in einer Höhe angeordnet istj die nicht mehr als 10 mm unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und nicht mehr als 50 mm oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls liegt.
• Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Tauchplattieren eines Stahlstreifens vorgesehen, wobei die Vorrichtung ein Bad aus geschmolzenem Metall und zwei im wesentlichen vertikale Platten aufweist, zwischen denen der Stahlstreifen in Aufwärtsrichtung hindurch geführt wird, wobei die Platten dem Stahlstreifen benachbart und im wesentlichen parallel dazu angeordnet sind und eine größere Breite aufweisen als der Stahlstreifen,
• dadurch gekennzeichnet, daß die Platten Flußregulierungsplatten sind, und daß
• (i) der Teil der Länge jeder Flußregulierungsplatte, der sich unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls befindet, nicht kleiner als 50 mm ist;
• (ii) der Abstand zwischen jeder Flußregulierungsplatte und dem Stahlstreifen nicht mehr als 80 mm beträgt;
• (iii) das obere Ende jeder Flußregulierungsplatte in einer Höhe angeordnet ist, die nicht mehr als 10 mm unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und nicht mehr als 50 mm oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls liegt.
• Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist oberhalb des Bades eine Wischeinrichtung angeordnet, um das Beschichtungsgewicht des Plattierungsmetalls auf dem Stahlstreifen einzustellen.
• Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Stahlstreifen um eine in dem Bad angeordnete Senkrolle geführt, wodurch bewirkt wird, daß der Stahlstreifen im wesentlichen parallel zu den Flußregulierungsplatten ist.
• Der Ausdruck "Flußregulierungsplatte" bezeichnet eine Platte, die in dem Bereich zwischen ihr und der gegenüberliegenden Fläche des Stahlstreifens eine laminare Strömung zu erzeugen, derart, daß zwischen ihr und dem Stahlstreifen ein hoher Strömungsgeschwindigkeitsgradient erzeugt wird, um dadurch die Ablagerung von Schlacke an dem Stahlstreifen zu verhindern.
• Die Höhe des Abschnitts der Flußregulierungsplatte, der sich unterhalb der Oberfläche des Plattierungsbades aus Metallschmelze erstreckt, beträgt vorzugsweise 80 mm oder mehr. Der Abstand zwischen der Flußregulierungsplatte und dem Stahlstreifen beträgt 80 mm oder weniger. Das obere Ende der Flußregulierungsplatte ist zwischen einer Ebene, die 10 mm unterhalb der Oberfläche des Bades liegt, und einer Ebene, die 50 mm oberhalb der Oberfläche des Bades liegt, angeordnet.
• Erfindungsgemäß wird das Ablagern von Schlacke durch das Vorsehen der Flußregulierungsplatte wirksam unterdrückt. Dieser bemerkenswerte Effekt ist auf die folgenden Gründe zurückzuführen.
• Auf Partikel in einem Fluid einwirkende Kräfte unterliegen den Grundsätzen der Dynamik der flüssigen Körper. Im allgemeinen nimmt ein Partikel in einem Fluid mit einem Geschwindigkeitsgradienten eine Kraft auf, die zu dem Geschwindigkeitsgradienten proportional ist und das Partikel zu einer Seite mit geringerer Geschwindigkeit treibt. Dies kann mit einem in einem Strom treibenden Blatt verglichen werden, das von der Mitte des Stromes, in der die Geschwindigkeit hoch ist, zu einem der Ufer getrieben wird, wo das Wasser stagniert.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung und um aufzuzeigen, wie diese ausgeführt werden kann, wird auf die folgenden Zeichnungen bezug genommen, welche zeigen:
• Fig. 1 - eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• Fig. 2 - eine Darstellung des Betriebs der erfindungsgemäßen Erfindung;
• Fig. 3 - eine Darstellung der Abmessungen der in der Erfindung verwendeten Flußregulierungsplatten;
• Fig. 4 - eine graphische Darstellung des Einflusses der Entfernung d zwischen einem Stahlstreifen und einer Flußregulierungsplatte auf die Menge der an dem Stahlstreifen abgelagerten Schlacke;
• Fig. 5 - eine graphische Darstellung des Einflusses der Höhe l des unterhalb der Oberfläche der das Plattierungsbad bildenden Schmelze liegenden Abschnitts der Flußregulierungsplatte auf die Menge der an dem Stahlstreifen abgelagerten Schlacke; und
• Fig. 6 - eine graphische Darstellung des Einflusses der Höhe h des oberhalb der Oberfläche der Schmelze liegenden Abschnitts der Flußregulierungsplatte auf die Menge der an dem Stahlstreifen abgelagerten Schlacke.
• Vor der Beschreibung der Ausführungsbeispiele erfolgt eine Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung.
• Wie in Fig. 2 dargestellt, wird in dem Bereich zwischen jeder Flußregulierungsplatte 6 und der benachbarten Fläche des Stahlstreifens 1, der plattiert wird, eine laminare Strömung der Metallschmelze erzeugt. In diesem Bereich begleitet die der Oberfläche des Stahlstreifens 1 benachbarte Metallschmelze die Oberfläche des Stahlstreifens 1 derart, daß sie eine hohe Geschwindigkeit 8 aufweist, während die Metallschmelze nahe der Oberfläche der Flußregulierungsplatte eine Strömungsgeschwindigkeit 9 von im wesentlichen Null aufweist, wodurch in diesem kleinen Bereich ein großer Strömungsgeschwindigkeitsgradient erzeugt wird. Es ist verständlich, daß dieser Geschwindigkeitsgradient viel größer ist als derjenige, der erhalten wird, wenn Flußregulierungsplatten 6 nicht vorgesehen sind. Aus dem zuvor erläuterten Grund der Fluid-Dynamik wird die den Stahlstreifen begleitende Schlacke 7 von dem Stahlstreifen 1 weggedrängt, d.h., zu jeder der Flußregulierungsplatten 6 hin, und wird in die Schmelze des Bades über die oberen Enden der Flußregulierungsplatten 6 ausgegeben.
• Die Metallschmelze des Bades wird durch den sich aufwärts bewegenden Stahlstreifen vom Inneren des Bades nach oben in den durch die Flußregulierungsplatten 6 gebildeten begrenzten Raum verbracht. Gleichzeitig wird ein Teil des geschmolzenen Metalls, das den Stahlstreifen begleitet, von dem Stahlstreifen zum Zweck der Einstellung der Plattierungsstärke abgewischt und fällt in den zuvor erwähnten begrenzten Raum zurück. Somit fließen Teile des geschmolzenen Metalls, die von den oberen und unteren Seiten her in den begrenzten Raum gelangen, über die oberen Enden der Flußregulierungsplatten. Somit dienen die Flußregulierungsplatten 6 auch als Damm über den die Metallschmelze zur Außenseite des zuvor genannten begrenzten Raums hin fließt, um jegliche Schlacke 7 auf dem Plattierungsbad von dem Metallstreifen 1 fernzuhalten.
• Auf diese Weise wird die Ablagerung von Schlacke auf dem Stahlstreifen durch das Vorsehen der Flußregulierungsplatten wirksam unterbunden.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, läuft ein Stahlstreifen 1 endlos durch ein Bad aus einer Metallschmelze, die in einem Behälter 2 enthalten ist, und wird, nachdem er eine Umlenkung um eine Senkrolle 4 in dem Bad 3 durchgeführt hat, kontinuierlich aufwärts gezogen und in geeigneter Weise zur Einstellung des Beschichtungsgewichts der Metallschmelze nach oben durch eine Wischeinrichtung 5 verbracht, die über dem die Metallschmelze enthaltenden Behälter 2 angeordnet ist.
• Zwei Flußregulierungsplatten 6, die jeweils eine größere Breite aufweisen als der Stahlstreifen 1, sind parallel zu dem sich aufwärts bewegenden Abschnitt des Stahlstreifens 1 in dem Bad 3 der Metallschmelze angeordnet, wobei vorbestimmte Abstände zwischen beiden Platten 6 und den benachbarten Oberflächen des Stahlstreifens 1 bestehen. Die oberen Enden der Flußregulierungsplatten 6 sind im wesentlichen auf der Höhe der Oberfläche des Bades der Metallschmelze gehalten. Die Flußregulierungsplatten 6 bestehen aus einem geeigneten haltbaren Material wie Stahl, Keramik oder dergleichen.
• Um die Wirkung des Vorsehens der Flußregulierungsplatten für das Unterdrücken der Ablagerung von Schlacke an dem plattierten Stahlstreifen zu bestätigen, wurde ein Test in einer Endlos-Feuerverzinkungsstraße durchgeführt. Der Test wurde unter Verwendung von Stahlplatten mit einer Dicke von 15 mm als Flußregulierungsplatten 6 durchgeführt, während die in der Fig. 3 dargestellten Abmessungen, d.h., der Abstand d zwischen dem stahlstreifen 1 und jeder Flußregulierungsplatte 6, die Höhe l des Abschnitts der Flußregulierungsplatte unterhalb der Oberfläche der das Plattierungsbad bildenden Metallschmelze und die Höhe oder die Ebene h des über der Metallschmelze liegenden oberen Endes der Flußregulierungsplatte, verändert wurden, um den jeweiligen Einfluß dieser Faktoren zu untersuchen. Der Stahlstreifen wurde mit einer Geschwindigkeit von 80 m/min bewegt und das Beschichtungsgewicht des Plattierungsmetalls wurde auf 60 g/m² eingestellt.
• Die Testergebnisse sind in den Fign. 4, 5 und 6 dargestellt. In diesen Figuren bezeichnet der Ausdruck "Schlackenablagerungsindex" das Verhältnis (Menge der an dem Streifen bei Vorhandensein der Flußregulierungsplatten abgelagerten Schlacke) / (Menge der an dem Streifen bei Nichtvorhandensein der Flußregulierungsplatten abgelagerten Schlacke).
• Aus den Fign. 4, 5 und 6 ergibt sich, daß die Ablagerung von Schlacke durch das Vorsehen der Flußregulierungsplatten 6 wirksam unterdrückt wird, und der von der Flußregulierungsplatte hervorgerufene Effekt ist deutlicher, wenn der Abstand d zwischen der Flußregulierungsplatte und dem Stahlstreifen geringer ist und die Höhe l des unterhalb der Oberfläche der Schmelze liegenden Abschnitts der Flußregulierungsplatten größer ist. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß ein besserer Effekt erzielt wird, wenn die Flußregulierungsplatten über die Schmelzenoberfläche herausragend angeordnet sind. Es wird kein wesentlicher Effekt erreicht, wenn die Höhe l des unterhalb der Schmelzenoberfläche liegenden Abschnitts der Flußregulierungsplatten gering ist. Um einen merklichen Effekt zu erzielen, ist es erforderlich, daß die Höhe l mindestens 50 mm beträgt. Es ist höchst bevorzugt, daß die Flußregulierungsplatten 6 derart angeordnet sind, daß ihre oberen Enden zwischen 0 und 20 mm über der Schmelzenoberfläche angeordnet sind, jedoch ist der Vorteil der vorliegenden Erfindung noch erzielbar, wenn die oberen Enden der Flußregulierungsplatten oberhalb einer Ebene, die 10 mm unterhalb der Schmelzenoberfläche liegt, angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollte die Höhe h der oberhalb der Schmelzenoberfläche liegenden oberen Enden der Flußregulierungsplatten nicht mehr als 30 mm betragen, jedoch kann der Vorteil der Erfindung auch erzielt werden, wenn die Bedingungen derart eingestellt sind, daß die Metallschmelze in dem Bereich zwischen dem Stahlstreifen und den Flußregulierungsplatten über die Flußregulierungsplatten fließt. Die bei diesem Verfahren erzielten Ergebnisse variieren in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit des Stahlstreifens, und die Obergrenze der Höhe h steigt mit zunehmender Geschwindigkeit des Streifens. Unter Berücksichtigung von Fällen, in denen die Stahlstreifen mit hohen Laufgeschwindigkeiten plattiert werden, ist die Obergrenze für die Höhe h auf 50 mm festgelegt.
• Obwohl hierin speziell von Zn-Schmelztauchplattieren erwähnt wurde, kann die vorliegende Erfindung auch für das Tauchplattieren mit verschiedenen anderen Metallen, wie zum Beispiel Al, verwendet werden.
• Wie beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Ablagerung von Schlacke an einem tauchplattierten Stahlstreifen wirksam zu unterdrücken, wodurch ein gegenüber bekannten Verfahren attraktiveres Erscheinungsbild der plattierten Stahlstreifen erhalten wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Tauchplattieren eines Stahlstreifens mit dem Schritt des Führens des Stahlstreifens durch ein Bad aus geschmolzenem Plattierungsmetall und aufwärts zwischen zwei im wesentlichen vertikalen Platten, die dem Stahlstreifen benachbart und im wesentlichen zu diesem parallel angeordnet sind und eine Breite aufweisen, die größer ist als die Breite des Stahlstreifens, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten als Flußregulierungsplatten wirken, und daß

(i) der Teil der Länge jeder Flußregulierungsplatte, der sich unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls befindet, nicht kleiner als 50 mm ist;

(ii) der Abstand zwischen jeder Flußregulierungsplatte und dem Stahlstreifen nicht mehr als 80 mm beträgt;

(iii) das obere Ende jeder Flußregulierungsplatte in einer Höhe angeordnet ist, die nicht mehr als 10 mm unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und nicht mehr als 50 mm oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem oberhalb des Bades eine Wischeinrichtung angeordnet ist, um das Beschichtungsgewicht des Plattierungsmetalls auf dem Stahlstreifen einzustellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Stahlstreifen um eine in dem Bad angeordnete Senkrolle geführt wird, wodurch bewirkt wird, daß der Stahlstreifen im wesentlichen parallel zu den Flußregulierungsplatten ist.

4. Vorrichtung zum kontinuierlichen Tauchplattieren eines Stahlstreifens, wobei die Vorrichtung ein Bad aus geschmolzenem Metall und zwei im wesentlichen vertikale Platten aufweist, zwischen denen der Stahlstreifen in Aufwärtsrichtung hindurch geführt wird, wobei die Platten dem Stahlstreifen benachbart und im wesentlichen parallel dazu angeordnet sind und eine größere Breite aufweisen als der Stahlstreifen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Platten Flußregulierungsplatten sind, und daß

(i) der Teil der Länge jeder Flußregulierungsplatte, der sich unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls befindet, nicht kleiner als 50 mm ist;

(ii) der Abstand zwischen jeder Flußregulierungsplatte und dem Stahlstreifen nicht mehr als 80 mm beträgt;

(iii) das obere Ende jeder Flußregulierungsplatte in einer Höhe angeordnet ist, die nicht mehr als 10 mm unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und nicht mehr als 50 mm oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der oberhalb des Bades eine Wischeinrichtung angeordnet ist, um das Beschichtungsgewicht des Plattierungsmetalls einzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, ferner mit einer in dem Bad angeordneten Senkrolle, wodurch bewirkt wird, daß der Stahlstreifen im wesentlichen parallel zu den Flußregulierungsplatten ist.