EP1203106B1 - Verfahren und anlage zum feuerverzinken von warmgewalztem stahlband - Google Patents

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EP1203106B1 EP00958379A EP00958379A EP1203106B1 EP 1203106 B1 EP1203106 B1 EP 1203106B1 EP 00958379 A EP00958379 A EP 00958379A EP 00958379 A EP00958379 A EP 00958379A EP 1203106 B1 EP1203106 B1 EP 1203106B1
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    • C23G3/029—Associated apparatus, e.g. for pretreating or after-treating for removing the pickling fluid from the objects

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for hot dip galvanizing hot-rolled steel strip, the strip being in a first process step introduced into a pickling station and therein a layer of scale and reaction products be removed from the belt surface.
  • the belt is inserted into a rinsing station and the Belt surface washed away from residues of the pickling and pickling products, and then inserted into a drying station and dried in it.
  • the hot-dip coating in particular the hot-dip galvanizing of hot-rolled steel strip, so-called hot strip, is becoming more and more important economically compared to conventional cold-rolled strip coating.
  • hot strip Through the development of thin slab technology in hot strip, there is the technical possibility of producing hot strips in the thickness range below 1.2 mm from the casting heat. There is also the possibility, depending on customer requirements, to replace cold strip with comparatively cheaper hot strip.
  • the actual coating process is an annealing furnace upstream, in which at high temperatures a structural transformation to achieve the desired mechanical properties.
  • the existing one Temperature difference between molten bath, preferably zinc or Zinc alloys, and the maximum strip temperature can be up to 400 ° C. With this tape overheating, however, a fire coating is not feasible, which is why the tape cools down before coating Temperatures close to the melting bath temperature must be made.
  • Hot strip or pre-annealed cold strip do not require annealing in order to influence the mechanical properties, rather the Band temperature only adjusted to that of the melt pool to the desired Reaction of the steel strip surface with the alloy components to reach the weld pool. In contrast is a high temperature annealing often even disadvantageous for the mechanical properties of the belt.
  • the present invention relates exclusively to the process variants for hot strip hot finishing or hot strip hot galvanizing.
  • the desired temperature level lies with previously operated systems for fire coating still higher than the required 450 ° C of the zinc bath. reason for that is the required removal of all oxidation products and their precursors the steel strip surface. Oxidation products inevitably arise in the transition area from the pickling stage via the rinsing and drying stage into the oven entrance by exposure to atmospheric oxygen. The amount and training of in Oxidation products entering the furnace and those brought in from the belt Atmospheric oxygen determine the necessary process parameters of the treatment procedure, characterized by a required reduction potential, Temperature level and holding time. The temperature level used is often high so high that the strip is additionally cooled before entering the zinc bath must become.
  • Document WO 83/00885 discloses a metal band, of which the iron oxides were removed by reduction in a protective gas atmosphere, and its Temperature brought a little higher than the melting temperature of the zinc bath with the metal strip immersed in the conventional zinc bath becomes.
  • the bath contains mixed metal in a ratio between 0.01% and 0.5 % preferably between 0.02% and 0.08%.
  • the object of the invention based on specifying a method and a hot strip galvanizing plant, which overcomes the aforementioned disadvantages and difficulties and hot-dip galvanized with an economical outlay on material and operating costs Steel strip delivers high and flawless surface quality.
  • a corresponding plant for performing the method according to the invention accordingly provides that the outlet of the last rinsing stage of the rinsing station with the inlet of the dryer and its outlet with the inlet of the Furnace connected by locks and facing the surrounding Atmosphere are hermetically sealed.
  • the above-mentioned measures preserve the optimal strip condition after pickling into the oven and achieve an optimal setting of the strip temperature when immersed in the zinc bath.
  • the access of oxygen and the associated surface reactions, especially oxidation, are prevented.
  • This enables furnace operation at temperatures in the range of the melt bath temperature. Overheating of the belt and an extension of the holding time in the oven are not necessary. A belt cooler becomes superfluous.
  • the procedure according to the invention and the corresponding system allow a much more compact design of the furnace element and lower investment and operating costs.
  • furnace operation with lower H 2 contents in the protective gas is possible.
  • the disadvantages in the aforementioned conventional method with an increased zinc bath temperature are advantageously avoided.
  • the strip is namely set to a temperature which is at most 50 ° K higher than the immersion temperature in the zinc bath.
  • a strip 50 is transferred to a pickling station 10 introduced with three pickling stages 11 to 13 and in it a scale layer as well as reaction products removed from the belt surface.
  • a pickling station 10 usually pickling in the pickling station 10 or in the pickling stages 11, 12, 13 using hydrochloric acid (HCL).
  • HCL hydrochloric acid
  • the belt 50 is brought into the rinsing station 20 the rinse stages 21 to 23 introduced and therein the belt surface of residues the stain and the stain products exempt. Then the tape is in the drying station 30 inserted and dried therein. From there the tape 50 in a further method step into an oven 40, comprising a preheating stage 41 and an integrated temperature control stage 42, introduced and therein preferably heated to a tempering temperature in a protective gas atmosphere, and passed through a galvanizing bath in a last process step. The surface of the strip 50 is coated with a hot-dip galvanizing layer overdrawn.
  • a water-repellent or binding medium 25 is introduced into the rinsing stage 23.
  • NH 3 or a solution of NH 3 can be used as the medium.
  • a preferred embodiment of the method provides that the belt 50 is rinsed in the rinsing station 20 in the first stages 21, 22 with deionized water and in the third stage 23 with or with the addition of NH 3 as the drying medium.
  • the measures according to the invention maintain the optimum strip state after pickling into the tempering furnace because the introduction of atmospheric oxygen is prevented.
  • its design can be simplified due to the lower heating power required and the cooling section eliminated and can be realized with more favorable investment and operating costs. Oven operation is also possible with comparatively low H 2 contents in the protective gas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Feuerverzinken von warmgewalztem Stahlband, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Band in eine Beizstation eingeführt und darin eine Zunderschicht sowie Reaktionsprodukte von der Bandoberfläche entfernt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Band in eine Spülstation eingeführt und darin die Bandoberfläche von Rückständen der Beize und Beizprodukten freigespült, und anschließend in eine Trockenstation eingeführt und darin getrocknet. Von dort wird das Band in einem weiteren Verfahrensschritt in einen Ofen eingeführt und darin unter Schutzgasatmosphäre auf Verzinkungstemperatur eingestellt, und in einem letzten Verfahrensschritt durch ein Verzinkungsbad hindurchgeführt und dabei die Oberfläche des Bandes mit einer Feuerverzinkungsschicht überzogen, wobei die Bandtemperatur im Ofen maximal auf 50°K über Eintauchtemperatur in das Zinkbad eingestellt wird.
Die Feuerbeschichtung, insbesondere die Feuerverzinkung von warmgewalzten Stahlband, sogenanntem Warmband, gewinnt gegenüber der herkömmlichen Kaltbandfeuerbeschichtung wirtschaftlich mehr und mehr an Bedeutung.
Durch Entwicklung der Dünnbrammentechnologie bei Warmband besteht die technische Möglichkeit, Warmbänder im Dickenbereich unter 1,2 mm aus der Gießhitze zu erzeugen. Es besteht damit ferner die Möglichkeit, Kaltband in Abhängigkeit der Kundenanforderungen durch vergleichsweise preisgünstigeres Warmband zu substituieren.
Für die Feuerbeschichtung, insbesondere das Feuerverzinken von Stahlbändern, sind unterschiedliche Verfahren und Anlagen bekannt. Hierbei handelt es sich überwiegend um Anlagentypen, bei denen kaltgewalzte Bänder zum Einsatz kommen.
In solchen Anlagen ist dem eigentlichen Beschichtungsprozess ein Glühofen vorgeschaltet, worin bei hohen Temperaturen eine Gefügeumwandlung zur Erzielung der gewünschten mechanischen Eigenschaften erfolgt. Der dabei vorhandene Temperaturunterschied zwischen Schmelzbad, bevorzugt Zink oder Zinklegierungen, und der maximalen Bandtemperatur kann bis zu 400° C betragen. Mit dieser Bandüberhitzung ist jedoch eine Feuerbeschichtung nicht durchführbar, weshalb eine Abkühlung des Bandes vor der Beschichtung auf Temperaturen nahe der Schmelzbadtemperatur vorgenommen werden muß.
Warmband bzw. vorgeglühtes Kaltband bedürfen dagegen keiner Glühung zwecks Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften, vielmehr wird die Bandtemperatur lediglich der des Schmelzbades angepasst, um die gewünschte Reaktion der Stahlbandoberfläche mit den Legierungsbestandteilen des Schmelzbades zu erreichen. Dagegen ist eine Hochtemperaturglühung oftmals für die mechanischen Eigenschaften des Bandes sogar von Nachteil.
Die vorliegende Erfindung betrifft exemplarisch ausschließlich die Verfahrensvarianten zur Warmband-Feuerveredelung bzw. Warmband-Feuerverzinkung.
Das angestrebte Temperatumiveau, insbesondere bei der Warmband-Feuerverzinkung, liegt bei bisher betriebenen Anlagen zur Feuerbeschichtung immer noch höher, als die erforderlichen 450° C des Zinkbades. Grund dafür ist die erforderliche Entfernung aller Oxidationsprodukte und ihrer Vorstufen aus der Stahlbandoberfläche. Oxidationsprodukte entstehen zwangsläufig im Übergangsbereich aus der Beizstufe über Spül- und Trocknungsstufe in den Ofeneingang durch Einwirkung von Luftsauerstoff. Die Menge und Ausbildung der in den Ofen eintretenden Oxidationsprodukte und der vom Band eingeschleppte Luftsauerstoff bestimmen die notwendigen Verfahrensparameter der Behandlungsprozedur, gekennzeichnet durch ein erforderliches Reduktionspotential, Temperaturniveau und Haltezeit. Vielfach liegt das angewendete Temperatumiveau so hoch, dass das Band vor Eintritt in das Zinkbad noch zusätzlich gekühlt werden muss.
Eine andere Arbeitsweise ist durch eine signifikante Erhöhung des Temperaturniveaus im Zinkbad auf Werte oberhalb von 460° C gekennzeichnet. Besonders nachteilig bei dieser Verfahrensführung ist der erhöhte Anfall an zinkhaltiger Schlacke. Dies führt einerseits zu erhöhten Material- und Betriebskosten für das Zinkbad, sowie andererseits zu qualitativen Einbußen am Band.
Der dokumentarisch belegte Stand der Technik zeigt darüber hinaus Folgendes:
  • Das Dokument US 4,143,183 beschreibt bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Galvanisieren eines Stahlbandes die folgenden Schritte:
    • Vorheizen bis zu einer Temperatur, die geeignet ist zum Erreichen erwünschter mechanischer Eigenschaften des Bandes. Die Vorheiztemperatur wird zwischen 400° C und 950° C eingestellt. Abschrecken des Bandes in einem wässrigen Bad bei dessen Siedetemperatur. Herausnehmen des Bandes aus dem Bad. Dabei soll eine Oxydschicht von weniger als 2 g/m2 ausgebildet sein. Eliminieren der Oxydschicht von wenigstens einem Oberflächenbereich des Bandes und Einstellen der Temperatur im Bereich von 420° und 550° C und Aufrechterhalten dieser Temperatur.
    • Das Dokument WO 83/00885 offenbart ein Metallband, von dem die Eisenoxyde durch Reduktion in einer Schutzgasatmosphäre entfernt wurden, und dessen Temperatur ein wenig höher als die Schmelztemperatur des Zinkbades gebracht wurde, wobei das Metallband in das konventionelle Zinkbad eingetaucht wird. Das Bad enthält Mischmetall in einem Verhältnis zwischen 0,01 % und 0,5 % vorzugsweise zwischen 0,02 % und 0,08 %.
    Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Warmbandverzinkungsanlage anzugeben, welche die vorbezeichneten Nachteile und Schwierigkeiten überwindet und mit einem ökonomischen Aufwand an Material- und Betriebskosten feuerverzinktes Stahlband von hoher und fehlerloser Oberflächenqualität liefert.
    Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Verfahrensschritte zwischen der letzten Spülstufe der Spülstation über die Trockenstation bis hin zum Einlass des Ofens unter hermetischer Abschirmung gegen Luft und Sauerstoff aus der Umgebung durchgeführt werden.
    Eine entsprechende Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sieht demgemäß vor, dass der Auslass der letzten Spülstufe der Spülstation mit dem Einlass des Trockners und dessen Auslass mit dem Einlass des Ofens durch Schleusen miteinander verbunden und gegenüber der umgebenden Atmosphäre hermetisch abgedichtet sind.
    Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen einerseits des Verfahrens und andererseits der Warmbandverzinkungsanlage sind entsprechend den Merkmalen von Unteransprüchen vorgesehen.
    Mit Vorteil wird durch das Verfahren und durch die Anlage nach der Erfindung sichergestellt, dass der nach Durchlauf des Bandes durch die Beizstation und Spülstation erreichte optimale Oberflächenzustand des Bandes in der anschließenden Trocknungsstufe sowie beim Übergang in den Ofenbereichen und aus diesem in das Verzinkungsbad konserviert wird.
    Dies wird erreicht durch:
    • direkte Kopplung zumindest der letzten Spülstufe der Spülstation über die Trocknungsstufe mit dem Ofeneingang unter Abschirmung von Luftsauerstoff,
    • Auftragen eines wasserbindenden Mediums, bevorzugt NH3, oder einer Lösung davon, auf das Band in der Spülstufe, wonach sich in der anschließenden Trocknungsstufe das wasserbindende Medium schnell und rückstandsfrei, das heißt ohne Eintrag von Sauerstoff oder flüssiges Reinigungsmedium vom Band entfernen lässt,
    • alternativ durch einen Betrieb der Trockenstufe mit einer reduzierend wirkenden Atmosphäre, zum Beispiel N2/H2-Gasgemisch.
    Durch vorgenannte Maßnahmen wird der optimale Bandzustand nach dem Beizen bis in den Ofen konserviert und eine optimale Einstellung der Bandtemperatur beim Eintauchen in das Zinkbad erreicht. Der Zutritt von Sauerstoff und die damit verbundenen Oberflächenreaktionen, insbesondere Oxidation, sind unterbunden. Dies ermöglicht den Ofenbetrieb bei Temperaturen im Bereich der Schmelzbadtemperatur. Eine Überhitzung des Bandes und eine Verlängerung der Haltezeit im Ofen entfallen. Ein Bandkühler wird überflüssig. Insgesamt erlaubt die Vorgehensweise nach der Erfindung und die entsprechende Anlage eine wesentlich kompaktere Bauweise des Ofenelements und niedrigere Investitions- und Betriebskosten. Zugleich ist der Ofenbetrieb mit niedrigeren H2-Gehalten im Schutzgas möglich. Die Nachteile bei dem vorgenannten konventionellen Verfahren mit erhöhter Zinkbadtemperatur werden vorteilhaft vermieden.
    Erfindungsgemäß wird nämlich das Band auf eine Temperatur eingestellt, die maximal 50 °K höher liegt, als die Eintauchtemperatur in das Zinkbad.
    Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
    Figur 1
    ein Layout einer Feuerverzinkungsanlage nach dem Stand der Technik,
    Figur 2
    ein Layout einer Feuerverzinkungsanlage nach der Erfindung.
    Gemäß dem in Figur 1 gezeigten Layout einer konventionellen Feuerverzinkungsanlage wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Band 50 in eine Beizstation 10 mit drei Beizstufen 11 bis 13 eingeführt und darin eine Zunderschicht sowie Reaktionsprodukte von der Bandoberfläche entfernt. Üblicherweise wird das Beizen in der Beizstation 10 bzw. in den Beizstufen 11, 12, 13 mittels Salzsäure (HCL) vorgenommen.
    In dem folgenden Verfahrensschritt wird das Band 50 in die Spülstation.20 mit den Spülstufen 21 bis 23 eingeführt und darin die Bandoberfläche von Rückständen der Beize und der Beizprodukte befreit. Anschließend wird das Band in die Trockenstation 30 eingeführt und darin getrocknet. Von dort wird das Band 50 in einem weiteren Verfahrensschritt in einen Ofen 40, umfassend eine Vorwärmstufe 41 sowie eine integrierte Temperierstufe 42, eingeführt und darin bevorzugt unter Schutzgasatmosphäre bis auf Veizinkungstemperatur erwärmt, und in einem letzten Verfahrensschritt durch ein Verzinkungsbad hindurchgeführt. Dabei wird die Oberfläche des Bandes 50 mit einer Feuerverzinkungsschicht überzogen.
    Im Gegensatz zur konventionellen Verzinkungsanlage nach Figur 1 werden nach dem erfindungsgemäßen Layout der Feuerverzinkungsanlage gemäß Figur 2 die Verfahrensschritte zwischen der letzten Spülstufe 23 der Spülstation 20 über die Trockenstation 30 bis hin zum Einlaß 43 des Temperierofens 40 unter hermetischer Abschirmung von Luftsauerstoff aus der Umgebung ausgeführt.
    Unter Erweiterung der Spülstation 20 um eine Spülstufe 23 bzw. durch Abschotten der Spülstufe 23 mit Hilfe einer Trennwand 24 von den vorhergehenden Spülstufen 21, 22 wird ein wasserabweisendes bzw. -bindendes Medium 25 in die Spülstufe 23 eingegeben. Als Medium kann beispielsweise NH3, oder eine Lösung von NH3 verwendet werden.
    Eine vorzugsweise Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Spülung des Bandes 50 in der Spülstation 20 in den ersten Stufen 21, 22 mit deionisiertem Wasser und in der dritten Stufe 23 mit oder unter Zusatz von NH3 als Trocknuhgsmedium durchgeführt wird.
    Die Trocknung des Bandes 50 in der Trockenstation 30 erfolgt ohne Luftzufuhr. Erfindungsgemäß wird die Trocknung mittels Wärmestrahlung unter Zusatz einer Mischung von Stickstoff-, Wasserstoff- und Ammoniakgas (N2/NH3) bzw. H2 durchgeführt.
    Die Trockenstation 30 ist beiderseits mit Schleusen 70, 80 im Anschluß an die benachbarten Stationen 20 und 40 hermetisch gegen Zutritt von Luftsauerstoff abgeschlossen, wobei der Auslaß der letzten Spülstufe 23 der Spülstation 20 mit dem Einlaß der Trockenstation 30 und dessen Auslaß mit dem Einlaß 43 des Temperierofens 40 durch Schleusen 70, 80 miteinander verbunden und gegenüber der umgebenden Atmosphäre hermetisch abgedichtet sind.
    Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der optimale Bandzustand nach dem Beizen bis in den Temperierofen erhalten, weil das Einschleppen von Luftsauerstoff unterbunden wird. Infolgedessen kann, wie dies der Darstellung des Temperierofens 40 in Figur 2 zu entnehmen ist, dessen Bauart aufgrund der niedrigeren erforderlichen Heizleistung und Wegfall der Kühlstrecke vereinfacht und mit günstigeren Investitions- und Betriebskosten realisiert werden. Der Ofenbetrieb ist zudem mit vergleichsweise niedrigen H2-Gehalten im Schutzgas möglich.

    Claims (6)

    1. Verfahren zum Feuerverzinken von warmgewalztem Stahlband, wobei :
      in einem ersten Schritt das Band (50) in eine Beizstation (10-13) eingeführt und darin eine Zunderschicht sowie Reaktionsprodukte von der Bandoberfläche entfernt werden,
      in einem weiteren Schritt das Band (50) in eine Spülstation (21-23) eingeführt und darin die Bandoberfläche von Rückständen der Beize und Beizprodukten befreit, und anschließend
      in einer Trockenstation eingeführt und getrocknet wird, und von dort
      in einem weiteren Schritt in einen Ofen (40) eingeführt und darin unter Schutzgasatmosphäre auf Verzinkungstemperatur eingestellt, und
      in einem letzten Schritt durch ein Verzinkungsbad durchgeführt und dabei die Bandoberfläche (50) mit einer Feuerverzinkungsschicht überzogen wird, wobei die Bandtemperatur im Ofen (40) maximal auf 50°K über Eintauchtemperatur in das Zinkbad eingestellt wird,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrenschritte zwischen der letzten Spülstufe (23) der Spülstation (20) über die Trockenstation (30) bis hin zum Einlass (43) des Ofens (40) unter hermetischer Abschirmung gegen Luft und Sauerstoff aus der Umgebung durchgeführt werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass in die letzte Spülstufe (23) der Spülstation (20) ein wasserabweisendes bzw. wasserbindendes und das Band (50) benetzendes Medium (25) aufgegeben wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass das in der dritten Spülstufe (23) aufgegebene Medium (25) NH3 oder eine NH3-haltige Lösung ist.
    4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung des Bandes (50) in der Trockenstation (30) ohne Luftzufuhr von außen mittels Wärmestrahlung unter Zusatz einer Mischung von Stickstoff, Wasserstoff und Ammoniakgas (N2/NH3) + H2 oder einer Mischung von zweien der genannten Gase vorgenommen wird.
    5. Warmbandverzinkungsanlage, umfassend eine Beizstation (10), eine Spülstation (20), einen Trockner (30), einen Ofen (40) sowie ein nachgeordnetes Feuerverzinkungsbad (60),
      dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass der letzten Spülstufe (23) der Spülstation (20) mit dem Einlass des Trockners (39) und dessen Auslass mit dem Einlass (43) des Ofens (40) durch Schleusen (70, 80) miteinander verbunden und gegenüber der umgebenden Atmosphäre hermetisch abgedichtet sind.
    6. Anlage nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass ,die Spülstufen (21-23) und die Erwärmstufe (41) bzw. die Temperierstufe (42) gegeneinander durch Zwischenwände (24) abgeschottet sind.
    EP00958379A 1999-08-06 2000-08-04 Verfahren und anlage zum feuerverzinken von warmgewalztem stahlband Expired - Lifetime EP1203106B1 (de)

    Applications Claiming Priority (5)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19937216 1999-08-06
    DE19937216 1999-08-06
    DE19943238 1999-09-10
    DE19943238A DE19943238A1 (de) 1999-08-06 1999-09-10 Verfahren und Anlage zum Feuerverzinken von warmgewalztem Stahlband
    PCT/EP2000/007582 WO2001011099A2 (de) 1999-08-06 2000-08-04 Verfahren und anlage zum feuerverzinken von warmgewalztem stahlband

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1203106A2 EP1203106A2 (de) 2002-05-08
    EP1203106B1 true EP1203106B1 (de) 2004-03-17

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    ID=26054519

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP00958379A Expired - Lifetime EP1203106B1 (de) 1999-08-06 2000-08-04 Verfahren und anlage zum feuerverzinken von warmgewalztem stahlband

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    Country Link
    US (1) US6761936B1 (de)
    EP (1) EP1203106B1 (de)
    JP (1) JP2003506573A (de)
    CN (1) CN1201029C (de)
    AT (1) ATE262049T1 (de)
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