EP1483424A1 - Vorrichtung zur schmelztauchbeschichtung von metallstr ngen - Google Patents

Vorrichtung zur schmelztauchbeschichtung von metallstr ngen

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EP1483424A1
EP1483424A1 EP03743812A EP03743812A EP1483424A1 EP 1483424 A1 EP1483424 A1 EP 1483424A1 EP 03743812 A EP03743812 A EP 03743812A EP 03743812 A EP03743812 A EP 03743812A EP 1483424 A1 EP1483424 A1 EP 1483424A1
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EP
European Patent Office
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metal
metal strand
coils
correction
movement
Prior art date
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Application number
EP03743812A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1483424B1 (de
Inventor
Frank Bergmann
Michael Zielenbach
Walter Trakowski
Olaf Norman Jepsen
Holger Behrens
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1483424A1 publication Critical patent/EP1483424A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1483424B1 publication Critical patent/EP1483424B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/24Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using magnetic or electric fields

Definitions

  • the invention relates to a device for hot-dip coating of metal strands, in particular steel strip, in which the metal strand can be passed vertically through a container holding the molten coating metal and through an upstream guide channel.
  • An electromagnetic inductor is arranged in the area of the guide channel, which induces induction currents to retain the coating metal in the container by means of an electromagnetic traveling field in the coating metal, which currents exert an electromagnetic force in interaction with the traveling electromagnetic field, the inductor having at least two main coils that are arranged in succession in the direction of movement of the metal strand, and has at least two correction coils for position control of the metal strand in the guide channel in the direction normal to the surface of the metal strand, which are also arranged in succession in the direction of movement of the metal strand.
  • the coating metal Since the coating metal is in liquid form and you want to use gravitation together with blow-off devices to adjust the coating thickness, but the subsequent processes prohibit contact with the strip until the coating metal has completely solidified, the strip in the coating vessel must be deflected in the vertical direction. This happens with a role that runs in the liquid metal. Due to the liquid coating metal, this role is subject to heavy wear and is the cause of downtimes and thus failures in production.
  • the known dip coating systems also have limit values in the coating speed. These are the limit values for the operation of the scraping nozzle, the cooling processes of the metal strip passing through and the heating process for setting alloy layers in the coating metal. As a result, the top speed is generally limited and, on the other hand, certain metal strips cannot be run at the maximum speed possible for the system.
  • non-ferromagnetic metal strips are thus possible, but problems occur with essentially ferromagnetic steel strips in that they are drawn in the electromagnetic seals by the ferromagnetism to the channel walls, as a result of which the strip surface is damaged. It is also problematic that the coating metal is heated inadmissibly by the inductive fields.
  • the position of the continuous ferromagnetic steel strip through the guide channel between two traveling field inductors is an unstable equilibrium. Only in the middle of the guide channel is the sum of the magnetic attraction forces acting on the tape zero. As soon as the steel strip is deflected from its central position, it comes closer to one of the two inductors while it moves away from the other inductor. Such deflection can be caused by simple belt flatness errors.
  • DE 195 35 854 A1 and DE 100 14 867 A1 provide information on the precise position control of the metal strand in the guide channel.
  • additional correction coils are provided, which are connected to a control system and ensure that the metal strip is brought back into the middle position when it deviates.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a device for hot-dip coating of metal strands of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned are overcome.
  • This object is achieved in that at least some of the correction coils, viewed in the direction of movement of the metal strand, are arranged perpendicular to the direction of movement and perpendicular to the direction normal to the surface of the metal strand.
  • the correction coils are preferably arranged in at least two rows, preferably in six rows. Furthermore, each row can have at least two correction coils. It is also advantageously provided that the center of a correction coil in a subsequent row, viewed in the direction of movement of the metal strand, is arranged exactly between two centers of the control coils of the preceding row.
  • the induction fields are superimposed, and the undesired effect of field extinction on the side is compensated for by the correction coil located below it.
  • the effect on the underside of the inductors is no longer a problem, since the control range for the liquid column of the metal is in the upper half of the guide channel and therefore no longer interferes here.
  • At least one correction coil viewed in the direction of movement of the metal strand, is arranged at the same height as a main coil. Furthermore, it can be provided that the electromagnetic inductor for receiving main coils and correction coils has a number of grooves which run perpendicular to the direction of movement of the metal strand and perpendicular to the normal direction. It can advantageously be provided that at least a part of at least one main coil and at least one correction coil is arranged in each slot. Furthermore, it has proven to be advantageous that the part of the correction coil arranged in the groove is arranged closer to the metal strand than the respective part of the main coil.
  • the supply of both the main coils and the correction coils with alternating current is of particular importance.
  • This is preferred Means are provided with which the main coils can be supplied with 3-phase alternating current. It is particularly advantageous if a total of six main coils arranged in succession in the direction of movement of the metal strand are arranged (that is to say six rows), each of which is supplied with three-phase current that is offset by 60 °.
  • a power supply with pulse synchronization via optical fibers can preferably be used.
  • Such a configuration of the device enables the correction coils to be operated in synchronism with the traveling field.
  • Three phases of a rotating field are usually used for the traveling field inductors; one phase of the main coil, in front of which the correction coil is located, is sufficient for the correction coils.
  • 3-phase frequency converters can be used for the traveling field; 1-phase frequency converters are sufficient for the correction coils, one for each correction coil.
  • the synchronization of the individual frequency converters is of crucial importance. This is possible in a particularly simple manner with the above-mentioned pulse synchronization via optical fibers, which is recommended because of the strong magnetic fields and their stray fields.
  • the position of the steel strip passing through can be detected by induction field sensors which are operated with a weak measuring field of preferably high frequency. For this purpose, a higher-frequency voltage with low power is superimposed on the traveling field tracks.
  • the higher frequency chip has no influence on the sealing; in the same way there is no heating of the coating metal or steel strip.
  • the higher-frequency induction can be filtered out of the powerful signal of the normal seal and then delivers a signal proportional to the distance from the sensor. This enables the position of the belt in the guide channel to be recorded and regulated.
  • Figure 1 schematically shows a hot-dip coating vessel with a metal strand passed through it
  • Figure 2 is a front view of an electromagnetic inductor located on the bottom of the hot dip coating container
  • FIG. 3 shows the side view of the electromagnetic belonging to FIG.
  • Figure 4 shows the phase sequence of the traveling electromagnetic field, which is generated by the electromagnetic inductor.
  • FIG. 1 shows the principle of hot-dip coating a metal strand 1, in particular a steel strip.
  • the metal strand 1 to be coated enters the guide channel 4 of the coating system vertically from below.
  • the guide channel 4 forms the lower end of a container 3 which is filled with liquid coating metal 2.
  • the metal strand 1 is guided vertically upwards in the direction of movement X. So that the liquid coating metal 2 cannot run out of the container 3, an electromagnetic inductor is arranged in the region of the guide channel 4. This consists of two halves 5a and 5b, one of which is arranged to the side of the metal strand 1.
  • An electromagnetic traveling field is generated in the electromagnetic inductor 5, which retains the liquid coating metal 2 in the container 3 and thus prevents it from leaking.
  • FIGS. 2 and 3 The exact structure of the electromagnetic inductor 5 can be seen in FIGS. 2 and 3. Only one of the two symmetrically designed inductors 5a, 5b is shown, which are arranged on both sides of the metal strand 1. As shown in FIG. 2, the metal strand 1 moves upward in the direction of movement X past the inductor 5a.
  • the inductor 5a is equipped with a total of six main coils 6 in order to generate the electromagnetic traveling field. These run across the entire width of the inductor 5a (see FIG. 3).
  • the main coils 6 are arranged in grooves 10 which are incorporated in the metallic base body of the inductor 5a. To the right of FIG. 2, the current directions are entered for a total of five line sections of the main coils 6, as they either exit from the drawing level or enter the drawing level.
  • Correction coils 7 are in the inductors 5a, 5b so that the metal strand 1 in the direction N normal to the surface of the strand 1 (see FIGS. 2 and 3) can be held exactly centrally in the guide channel 4 without bumping against the inductors 5a, 5b arranged. As can be seen in particular in FIG. 3, a plurality of correction coils 7 are positioned next to one another in each of the six rows 8 ', 8 ", 8"', 8 "", 8, 8 “” ". In two adjacent ones
  • FIG. 4 shows the phase sequence of the three-phase three-phase current as it exists in the six main coils 6 outlined.
  • the three phases are labeled R, S and T.
  • the phase sequence results in R, -T, S, -R, T, -S.
  • the respective correction coils 7 must be controlled with the same phase that is present in the main coil 6, in front of which the correction coil 7 is arranged.
  • the main coils 6 for the generation of the traveling field are thus controlled with three phases of a rotating field, while the correction coils 7 are each supplied with only one phase.
  • the implementation of supplying the coils 6 and 7 with phase-precisely directed current is accomplished by means of suitable and well-known frequency converters. These must be synchronized accordingly, for which pulse synchronization via optical fibers is particularly suitable.

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Description

Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung von Metallsträngen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung von Metallsträngen, insbesondere von Stahlband, in der der Metallstrang vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall aufnehmenden Behälter und durch einen vorgeschalteten Führungskanal hindurchführbar ist. Dabei ist im Bereich des Führungskanals ein elektromagnetischer Induktor angeordnet, der zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls im Behälter mittels eines elektromagnetischen Wanderfeldes im Beschichtungsmetall Induktionsströme induziert, die in Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Wanderfeld eine elektromagnetische Kraft ausüben, wobei der Induktor mindestens zwei Haupt- spulen aufweist, die in Bewegungsrichtung des Metallstrangs aufeinanderfolgend angeordnet sind, sowie mindestens zwei Korrekturspulen zur Lageregelung des Metallstrangs im Führungskanal in Richtung normal zur Oberfläche des Metallstrangs besitzt, die ebenfalls in Bewegungsrichtung des Metallstrangs aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Übliche Metall-Tauchbeschichtungsanlagen für Metallbänder weisen einen wartungsintensiven Teil auf, nämlich das Beschichtungsgefäß mit der darin befindlichen Ausrüstung. Die Oberflächen der zu beschichtenden Metallbänder müssen vor der Beschichtung von Oxidresten gereinigt und für die Verbindung mit dem Beschichtungsmetall aktiviert werden. Aus diesem Grunde werden die Bandoberflächen vor der Beschichtung in Wärmeprozessen in einer reduzierenden Atmosphäre behandelt. Da die Oxidschichten zuvor chemisch oder ab- rasiv entfernt werden, werden mit dem reduzierenden Wärmeprozess die Oberflächen so aktiviert, dass sie nach dem Wärmeprozess metallisch rein vorlie- gen. Mit der Aktivierung der Bandoberfläche steigt aber die Affinität dieser Bandoberflächen für den umgebenden Luftsauerstoff. Um zu verhindern, dass Luftsauerstoff vor dem Beschichtungsprozess wieder an die Bandoberflächen gelangen kann, werden die Bänder in einem Tauchrüssel von oben in das Tauchbeschichtungsbad eingeführt. Da das Beschichtungsmetall in flüssiger Form vorliegt und man die Gravitation zusammen mit Abblasvorrichtungen zur Einstellung der Beschichtungsdicke nutzen möchte, die nachfolgenden Prozesse jedoch eine Bandberührung bis zur vollständigen Erstarrung des Beschichtungsmetalls verbieten, muss das Band im Beschichtungsgefäß in die senkrechte Richtung umgelenkt werden. Das geschieht mit einer Rolle, die im flüssi- gen Metall läuft. Durch das flüssige Beschichtungsmetall unterliegt diese Rolle einem starken Verschleiß und ist Ursache von Stillständen und damit Ausfällen im Produktionsbetrieb.
Durch die gewünschten geringen Auflagedicken des Beschichtungsmetalls, die sich im Mikrometerbereich bewegen, werden hohe Anforderungen an die Qualität der Bandoberfläche gestellt. Das bedeutet, dass auch die Oberflächen der bandführenden Rollen von hoher Qualität sein müssen. Störungen an diesen Oberflächen führen im allgemeinen zu Schäden an der Bandoberfläche. Dies ist ein weiterer Grund für häufige Stillstände der Anlage.
Die bekannten Tauchbeschichtungsanlagen weisen zudem Grenzwerte in der Beschichtungsgeschwindigkeit auf. Es handelt sich dabei um die Grenzwerte beim Betrieb der Abstreifdüse, um die der Abkühlvorgänge des durchlaufenden Metallbandes und die des Wärmeprozesses zur Einstellung von Legierungs- schichten im Beschichtungsmetall. Dadurch tritt der Fall auf, dass zum einen die Höchstgeschwindigkeit generell begrenzt ist und zum anderen bestimmte Metallbänder nicht mit der für die Anlage möglichen Höchstgeschwindigkeit gefahren werden können.
Bei den Tauschbeschichtungsvorgängen finden Legierungsvorgänge für die Verbindung des Beschichtungsmetalls mit der Bandoberfläche statt. Die Eigen- schatten und Dicken der sich dabei ausbildenden Legierungsschichten sind stark von der Temperatur im Beschichtungsgefäß abhängig. Aus diesem Grunde muss bei manchen Beschichtungsvorgängen das Beschichtungsmetall zwar flüssig gehalten werden, aber die Temperatur darf bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Dies läuft dem gewünschten Effekt des Abstreifens des Be- schichtungsmetalls zur Einstellung einer bestimmten Beschichtungsdicke entgegen, da mit fallender Temperatur die für den Abstreifvorgang erforderliche Viskosität des Beschichtungsmetalls ansteigt und damit den Abstreifvorgang erschwert.
Um die Probleme zu vermeiden, die im Zusammenhang mit den im flüssigen Beschichtungsmetall laufenden Rollen stehen, hat es Ansätze dazu gegeben, ein nach unten offenes Beschichtungsgefäß einzusetzen, das in seinem unteren Bereich einen Führungskanal zur vertikalen Banddurchführung nach oben aufweist, und zur Abdichtung einen elektromagnetischen Verschluss vorzuse- hen. Es handelt sich hierbei um elektromagnetische Induktoren, die mit zurückdrängenden, pumpenden bzw. einschnürenden elektromagnetischen Wechselbzw. Wanderfeldern arbeiten, die das Beschichtungsgefäß nach unten abdichten.
Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der EP 0 673 444 B1 bekannt. Einen elektromagnetischen Verschluss zur Abdichtung des Beschichtungsgefäßes nach unten sieht auch die Lösung gemäß der WO 96/03533 bzw. diejenige gemäß der JP 5086446 vor.
Die Beschichtung von nicht ferromagnetischen Metallbändern wird damit zwar möglich, jedoch treten bei im wesentlichen ferromagnetischen Stahlbändern damit Probleme auf, dass diese in den elektromagnetischen Abdichtungen durch den Ferromagnetismus an die Kanalwände gezogen werden, wodurch die Bandoberfläche beschädigt wird. Weiterhin ist es problematisch, dass das Beschichtungsmetall durch die induktiven Felder unzulässig erwärmt wird. Bei der Lage des durchlaufenden ferromagnetischen Stahlbandes durch den Führungskanal zwischen zwei Wanderfeldinduktoren handelt es sich um ein labiles Gleichgewicht. Nur in der Mitte des Führungskanals ist die Summe der auf das Band wirkenden magnetischen Anziehungskräfte Null. Sobald das Stahlband aus seiner Mittenlage ausgelenkt wird, gerät es näher an einen der beiden Induktoren, während es sich vom anderen Induktor entfernt. Ursachen für eine solche Auslenkung können einfache Planlagefehler des Bandes sein. Zu nennen sind dabei jegliche Art von Bandwellen in Laufrichtung, gesehen über die Breite des Bandes (Centerbuckles, Quarterbuckles, Randwellen, Flattern, Verdrehen, Crossbow, S-Form etc.). Die magnetische Induktion, die für die magnetische Anziehungskraft verantwortlich ist, nimmt gemäß einer Expo- tentialfunktion mit dem Abstand vom Induktor in ihrer Feldstärke ab. In ähnlicher Weise nimmt daher die Anziehungskraft mit dem Quadrat der Induktionsfeldstärke mit wachsendem Abstand vom Induktor ab. Für das ausgelenkte Band bedeutet das, dass mit der Auslenkung in die eine Richtung die Anziehungskraft zum einen Induktor expotentiell ansteigt, während die rückholende Kraft vom anderen Induktor expotentiell abnimmt. Beide Effekte verstärken sich von selbst, so dass das Gleichgewicht labil ist.
Zur Lösung dieses Problems, d.h. zur genauen Lageregelung des Metallstrangs im Führungskanal, geben die DE 195 35 854 A1 und die DE 100 14 867 A1 Hinweise. Gemäß den dort offenbarten Konzepten sind neben den Spulen zur Erzeugung des elektromagnetischen Wanderfeldes zusätzliche Korrekturspulen vorgesehen, die mit einem Regelungssystem in Verbindung stehen und dafür Sorge tragen, dass das Metallband beim Abweichen von der Mittellage in diese wieder zurückgeholt wird.
Bei diesen vorbekannten Lösungsansätzen hat es sich als nachteilhaft herausgestellt, dass die Regelung des Metallbandes zum Halten des Bandes in der Mitte des Führungskanals dadurch schwierig wird, dass es mitunter aufgrund von Überlagerungen der Magnetfelder von Haupt- und Korrekturspulen zu Feldauslöschungen kommt und daher eine effiziente Rückholung des Metall- bandes in die Mitte des Führungskanals schwierig bzw. unmöglich wird. Eine Untersuchung der Widerstandskräfte des Stahlbandes ergab, dass mit dünner werdendem Band, was dem heutigen Trend entspricht, die Eigensteifigkeit des Stahlbandes soweit zurückgeht, dass es einer Deformation aufgrund des Magnetfelds der Induktoren nur wenig Widerstand entgegensetzen kann. Proble- matisch ist in diesem Zusammenhang die große Abspannlänge zwischen der unteren Umlenkrolle unter dem Führungskanal und der oberen Umlenkrolle über dem Beschichtungsbad, die in einer Produktionsanlage deutlich über 20 m liegen kann. Dies verstärkt die Notwendigkeit einer effizienten Positionsregelung des Metallbandes im Führungskanal, was durch die obengenannten Um- stände schwierig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung von Metallsträngen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile überwunden werden. Es soll insbesondere möglich sein, wirkungsvoll das Metallband in der Mitte des Führungskanals zu halten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Korrekturspulen, in Bewegungsrichtung des Metallstrangs betrachtet, senk- recht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zur Richtung normal zur Oberfläche des Metallstrangs zueinander versetzt angeordnet sind.
Bevorzugt sind die Korrekturspulen, in Bewegungsrichtung des Metallstrangs betrachtet, in mindestens zwei Reihen, vorzugsweise in sechs Reihen, ange- ordnet. Ferner kann jede Reihe mindestens zwei Korrekturspulen aufweisen. Mit Vorteil ist weiterhin vorgesehen, dass die Mitte einer Korrekturspule in einer nachfolgenden Reihe, in Bewegungsrichtung des Metallstrangs betrachtet, genau zwischen zwei Mitten der Kontrollspulen der vorangehenden Reihe angeordnet ist. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird erreicht, dass aufgrund der versetzten Anordnung der Korrekturspulen von Reihe zu Reihe (in Bewegungsrichtung des Metallstrangs betrachtet) die Magnetfelder von Wanderfeldspulen zur Abdichtung des Führungskanals und der Korrekturspulen zur Regelung der Bandlage im Führungskanal sich zu einem gemeinsamen Feld überlagern, das sowohl abdichtet als auch regelt. Mit der Erfindung wird vermieden, daß an den Grenzen der Korrekturspuien in einer Reihe Feldauslöschungen durch sich aufhebende Magnetfelder auftreten, die ansonsten eine Einflussnahme auf das Metallband im Führungskanal zwecks dessen geregelter Positionierung nicht mehr möglich machen würden.
Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung überlagern sich die Induktionsfelder, und der unerwünschte Effekt der Feldauslöschung an der Seite wird durch die versetzt darunter befindliche Korrekturspule ausgeglichen. An der Unterseite der Induktoren ist der Effekt nicht mehr problematisch, da sich der Regelbereich für die Flüssigkeitssäule des Metalls in der oberen Hälfte des Führungskanals befindet und damit hier nicht mehr stört.
Gemäß einer Fortbildung ist vorgesehen, dass jeweils mindestens eine Korrekturspule, in Bewegungsrichtung des Metallstrangs betrachtet, in derselben Höhe wie eine Hauptspule angeordnet ist. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass der elektromagnetische Induktor für die Aufnahme von Hauptspulen und Korrekturspulen eine Anzahl Nuten aufweist, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Metallstrangs und senkrecht zur normalen Richtung verlaufen. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass in jeder Nut zumindest ein Teil mindestens einer Hauptspule und mindestens einer Korrekturspule angeordnet ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der in der Nut angeordnete Teil der Korrekturspule näher am Metallstrang angeordnet ist als der jeweilige Teil der Hauptspule.
Der Versorgung sowohl der Hauptspulen als auch der Korrekturspulen mit Wechselstrom kommt eine besondere Bedeutung zu. Hierzu sind bevorzugt Mittel vorgesehen, mit denen die Hauptspulen mit 3-Phasen-Wechselstrom versorgt werden können. Besonders vorteilhaft ist, wenn insgesamt sechs in Bewegungsrichtung des Metallstrangs aufeinanderfolgend angeordnete Hauptspulen angeordnet sind (also sechs Reihen), die mit jeweils um 60° versetzt gephastem Drehstrom versorgt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass Mittel zum Einsatz kommen, mit denen die Korrekturspulen mit einem Wechselstrom versorgt werden, der dieselbe Phase aufweist wie derjenige Strom, mit dem die örtlich benachbarte Hauptspule betrieben wird.
Zur phasen richtigen Versorgung der Haupt- und Korrekturspulen kann bevorzugt eine Stromversorgung mit einer Impuls-Synchronisation über Lichtwellenleiter zum Einsatz kommen.
Eine derartige Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht es, dass sich die Korrekturspulen im Gleichtakt mit dem Wanderfeld betreiben lassen. Für die Wanderfeldinduktoren werden meist drei Phasen eines Drehfeldes eingesetzt; für die Korrekturspulen reicht die jeweilige eine Phase der Hauptspule aus, vor der sich die Korrekturspule befindet. Für die Leistungsversorgung der beiden In- duktoren beidseits des Metallstrangs können für das Wanderfeld 3-Phasen- Frequenzumrichter verwendet werden; für die Korrekturspulen genügen 1- Phasen-Frequenzumrichter, und zwar für jede Korrekturspule einer. Eine wesentliche Bedeutung hat dabei die Synchronisation der einzelnen Frequenzumrichter. Diese ist in besonders einfacher Weise mit der genannten Impuls- Synchronisation über Lichtwellenleiter möglich, die sich wegen der starken Magnetfelder sowie deren Streufelder bevorzugt empfiehlt.
Die Lage des durchlaufenden Stahlbandes kann durch Induktionsfeldsensoren erfasst werden, die mit einem schwachen Messfeld von vorzugsweise hoher Frequenz betrieben werden. Dazu wird eine höherfrequente Spannung mit geringer Leistung den Wanderfeldspuren überlagert. Die höherfrequente Span- nung hat keinen Einfluss auf die Abdichtung; in gleicher Weise kommt es hierdurch zu keiner Aufheizung des Beschichtungsmetalls bzw. Stahlbands. Die höherfrequente Induktion lässt sich aus dem kräftigen Signal der normalen Abdichtung herausfiltern und liefert dann ein dem Abstand vom Sensor proportionales Signal. Mit diesem kann die Lage des Bandes im Führungskanal erfasst und geregelt werden.
Untersuchungen zur Eigensteifigkeit des Metallstrangs erbrachten mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung der Korrekturspulen eine deutliche Verbesserung der Regelfähigkeit des Metallbands. Das Band hat dadurch im Bereich der In- duktoren keine langen Abspannlängen mehr und damit ausreichende Eigensteifigkeit für die Regelung der Bandlage im Führungskanal beim Durchlauf.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 schematisch ein Schmelztauch-Beschichtungsgefäß mit einem durch dieses hindurch geführten Metallstrang;
Figur 2 die Vorderansicht eines elektromagnetischen Induktors, der an der Unterseite des Schmelztauch-Beschichtungsbehälters angeordnet ist;
Figur 3 die zu Figur 2 zugehörige Seitenansicht des elektromagnetischen
Induktors; und
Figur 4 die Phasenfolge des elektromagnetischen Wanderfelds, das durch den elektromagnetischen Induktor erzeugt wird.
In Figur 1 ist das Prinzip der Schmelztauch-Beschichtung eines Metallstrangs 1 , insbesondere eines Stahlbands, gezeigt. Der zu beschichtende Metallstrang 1 tritt vertikal von unten in den Führungskanal 4 der Beschichtungsanlage ein. Der Führungskanal 4 bildet das untere Ende eines Behälters 3, das mit flüssigem Beschichtungsmetall 2 gefüllt ist. Der Metallstrang 1 wird in Bewegungsrichtung X vertikal nach oben geführt. Damit das flüssige Beschichtungsmetall 2 nicht aus dem Behälter 3 auslaufen kann, ist im Bereich des Führungskanals 4 ein elektromagnetischer Induktor angeordnet. Dieser besteht aus zwei Hälften 5a und 5b, von denen jeweils eine seitlich des Metallstrangs 1 angeordnet ist. Im elektromagnetischen Induktor 5 wird ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt, das das flüssige Beschichtungsmetall 2 im Behälter 3 zurückhält und so am Auslaufen hindert.
Der genaue Aufbau des elektromagnetischen Induktors 5 ist in Figur 2 und 3 zu erkennen. Dargestellt ist nur einer der beiden symmetrisch ausgebildeten Induktoren 5a, 5b, die beidseits des Metallstrangs 1 angeordnet sind. Wie in Figur 2 dargestellt, bewegt sich der Metallstrang 1 in Bewegungsrichtung X am Induktor 5a vorbei nach oben. Zur Erzeugung des elektromagnetischen Wander- feldes ist der Induktor 5a mit insgesamt sechs Hauptspulen 6 ausgestattet. Diese verlaufen über die gesamte Breite des Induktors 5a (siehe Figur 3). Die Hauptspulen 6 sind in Nuten 10 angeordnet, die in den metallischen Grundkörper des Induktors 5a eingearbeitet sind. Rechts neben Figur 2 sind für insgesamt fünf Leitungsabschnitte der Hauptspulen 6 die Strom richtungen eingetra- gen, wie sie entweder aus der Zeichenebene heraus austreten bzw. in die Zeichenebene hinein eintreten.
Damit der Metallstrang 1 in Richtung N normal zur Oberfläche des Strangs 1 (siehe Figur 2 und Figur 3) exakt zentrisch im Führungskanal 4 gehalten wer- den kann, ohne an die Induktoren 5a, 5b anzustoßen, sind Korrekturspulen 7 in den Induktoren 5a, 5b angeordnet. Wie insbesondere in Figur 3 gesehen werden kann, sind mehrere Korrekturspulen 7 nebeneinander in jeder der insgesamt sechs Reihen 8', 8", 8"', 8"", 8 , 8""" positioniert. In zwei benachbarten
Nuten 10 sind die sich über die gesamte Breite des Induktors 5a erstreckende Hauptspule 6 sowie mehrere nebeneinander positionierte Korrekturspulen 7 angeordnet. Wie Figur 3 entnommen werden kann, ist dabei vorgesehen, dass die Korrekturspulen 7 zweier aufeinander folgender Reihen 8', 8", 8"', 8"", 8'"", 8""" zueinander versetzt angeordnet sind. Die Mitte der Korrekturspuren 7 ist mit 9 bezeichnet. Wie aus Figur 3, unten rechts, hervorgeht, sind die Abstände a und b gleich, die den Betrag des Versatzes der Korrekturspulen 7 zueinander angeben. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass sich die von den Korrekturspulen 7 erzeugten Magnetfelder, die den Metallstrang 1 im Führungskanal 4 regeln, nicht gegenseitig auslöschen können. Eine effiziente Regelung wird möglich.
In Figur 4 ist die Phasenfolge des 3-Phasen-Drehstroms dargestellt, wie er in den sechs skizzierten Hauptspulen 6 vorliegt. Die drei Phasen sind mit R, S und T bezeichnet. Die Phasenfolge ergibt sich zu R, -T, S, -R, T, -S.
Die jeweiligen Korrekturspulen 7 müssen mit der gleichen Phase angesteuert werden, die in der Hauptspule 6 vorliegt, vor der die Korrekturspule 7 angeordnet ist. Die Hauptspulen 6 für die Erzeugung des Wanderfeldes werden also mit drei Phasen eines Drehfeldes angesteuert, während die Korrekturspulen 7 jeweils nur mit einer Phase versorgt werden. Die Realisierung einer Versorgung der Spulen 6 und 7 mit phasengenau gerichtetem Strom wird mittels geeigneter und hinlänglich bekannter Frequenzumrichter bewerkstelligt. Diese müssen entsprechend synchronisiert werden, wozu sich insbesondere eine Impuls- Synchronisation über Lichtwellenleiter eignet.
Bezugszeichen liste:
1 Metallstrang (Stahlband) 2 Beschichtungsmetall
3 Behälter
4 Führungskanal
5, 5a, 5b elektromagnetischer Induktor
6 Hauptspule 7 Korrekturspule
8', 8", 8'", 8'",
8 , 8 ' Reihen
9 Mitte einer Korrekturspule 7
10 Nut
X Bewegungsrichtung
N normale Richtung a Abstand der Mitten 9 b Abstand der Mitten 9
R Phase des Drehstroms
S Phase des Drehstroms
T Phase des Drehstroms

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung von Metallsträngen (1), insbesondere von Stahlband, in der der Metallstrang (1) vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall (2) aufnehmenden Behälter (3) und durch einen vorgeschalteten Führungskanal (4) hindurchführbar ist, wobei im Bereich des Führungskanals (4) ein elektromagnetischer Induk- tor (5) angeordnet ist, der zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls (2) im Behälter (3) mittels eines elektromagnetischen Wanderfeldes im Beschichtungsmetall (2) Induktionsströme induzieren kann, die in Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Wanderfeld eine elektromagnetische Kraft ausüben, und wobei der Induktor (5) mindestens zwei Haupt- spulen (6) aufweist, die in Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) aufeinanderfolgend angeordnet sind, sowie mindestens zwei Korrekturspulen (7) zur Lageregelung des Metallstrangs (1) im Führungskanal (4) in Richtung (N) normal zur Oberfläche des Metallstrangs (1) besitzt, die ebenfalls in Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) aufeinanderfol- gend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Korrekturspulen (7), in Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) betrachtet, senkrecht zur Bewegungsrichtung (X) und senkrecht zur Richtung (N) normal zur Oberfläche des Metallstrangs (1 ) zueinander versetzt angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturspulen (7), in Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) betrachtet, in mindestens zwei Reihen (8', 8", 8'", 8"", 8""', 8"""), vorzugsweise in sechs Reihen, angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Reihe (8', 8", 8'", 8"", 8 , 8""") mindestens zwei Korrekturspulen (7) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte (9) einer Korrekturspule (7), in einer nachfolgenden Reihe (8") in Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) betrachtet, zwischen zwei Mitten (9) der Korrekturspulen (7) der vorangehenden Reihe (8') angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Korrekturspule (7), in Bewegungsrichtung
(X) des Metallstrangs (1) betrachtet, in derselben Höhe wie eine Hauptspule (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Induktor (5) für die Aufnahme von Hauptspulen (6) und Korrekturspulen (7) eine Anzahl von Nuten (10) aufweist, die senkrecht zur Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) und senkrecht zur normalen Richtung (N) verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Nut (10) zumindest ein Teil mindestens einer Hauptspule (6) und mindestens einer Korrekturspule (7) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Nut (10) angeordnete Teil der Korrekturspule (7) näher am Metallstrang (1) angeordnet ist als der jeweilige Teil der Hauptspule (6).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Versorgen der Hauptspulen (6) mit 3-Phasen-Wechselstrom.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt sechs in Bewegungsrichtung (X) des Metallstrangs (1) aufeinanderfolgend angeordnete Hauptspulen (6) angeordnet sind, die mit jeweils um 60° versetzt gephastem Drehstrom versorgt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch
Mittel zum Versorgen der Korrekturspulen (7) mit einem Wechselstrom, der dieselbe Phase aufweist wie der die örtlich benachbarte Hauptspule (6) versorgende Strom.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Versorgung der Hauptspulen (6) und der Korrekturspulen (7) mit Wechselstrom eine Einrichtung zur Impuls-Synchronisation über Lichtwellenleiter aufweist.
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