EP1639147A1 - Vorrichtung zur schmelztauchbeschichtung eines metallstranges und verfahren zur schmelztauchbeschichtung - Google Patents

Vorrichtung zur schmelztauchbeschichtung eines metallstranges und verfahren zur schmelztauchbeschichtung

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EP1639147A1
EP1639147A1 EP04739678A EP04739678A EP1639147A1 EP 1639147 A1 EP1639147 A1 EP 1639147A1 EP 04739678 A EP04739678 A EP 04739678A EP 04739678 A EP04739678 A EP 04739678A EP 1639147 A1 EP1639147 A1 EP 1639147A1
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EP
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metal
coating
container
vorschmelzbehalter
guide channel
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Hans-Georg Hartung
Bernhard Tenckhoff
Rolf Brisberger
Holger Behrens
Klaus Frommann
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    • C23C2/50—Controlling or regulating the coating processes

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for hot-dip coating a metal strand, in particular a steel strip with Zn, Al, Zn-Al alloys, in which the metal strand can be passed vertically through a receiving the molten coating metal container and through an upstream guide channel, wherein On both sides of the guide channel electromagnetic inductors are arranged, which generate a magnetic field for the retention of the coating metal in the container, and wherein the container is supplied by a Vorschmelzbehalter with molten coating metal.
  • Known metal immersion coating systems for metal strips have a maintenance-intensive part, namely the coating vessel with the equipment located therein.
  • the surfaces of the metal strips to be coated must be cleaned prior to coating and activated for connection to the coating metal.
  • the strip is treated in a continuous furnace in a reducing atmosphere prior to coating. Since the oxide layers are previously chemically removed, the reducing heat process activates the surfaces so that they are metallically pure after the heat process. In doing so, the strip is heated to the temperature required for coating with zinc, aluminum or zinc-aluminum alloys.
  • solutions which provide a downwardly open coating vessel having in its lower region a guide channel of defined height for vertical tape feed-through upwards and for sealing has an electromagnetic shutter.
  • electromagnetic inductors that work with backward, pumping or constricting electromagnetic alternating or traveling fields that seal the coating vessel down.
  • an electromagnetic closure device is arranged below the coating vessel.
  • the container for the molten coating metal is associated with a Vorschmelzbehalter, wherein the container volume is smaller by a multiple than the Vorschmelzbehalter.
  • the container is connected for refilling or for emptying with the Vorschmelzbehalter via supply and discharge channels, wherein the molten coating material between the Vorschmelzbehalter and the coating container is complete with the completion of atmospheric oxygen.
  • the premelting container for the coating metal is arranged laterally of the actual coating container.
  • This arrangement of the premelting container is particularly favorable for new hot-dip coating systems which can be designed for optimum performance of the hot-dip coating process.
  • the invention is therefore based on the object to provide a way to convert existing conventional hot dip coating equipment so that the vertical coating process can be optimally performed, with maximum benefits to be drawn from the existing system.
  • Vorschmelzbehalter is located directly below the container and in particular the guide channel. It is preferably provided that the Vorschmelzbehalter is suitable for receiving a deflection roller arranged in the molten coating metal, so this is thus such a container which is suitable for the classical implementation of the hot dip coating process.
  • the container for the hot-dip coating together with the upstream guide channel is located directly above the conventional plant and there via its coating container, which acts as Vorschmelzbehalter; the coating container, which in the classical method has the deflection roller immersed in the coating metal, is therefore used as a premelting container for the vertical coating system.
  • the metal strand is conveyed through a furnace trunk coming from an oven in a feed direction, wherein the metal strand with at least one deflection roller, preferably with two Umlenkrolle guide rollers, deflected in the vertical direction and is supplied via at least one guide roller to the guide channel.
  • at least one deflection roller preferably with two Umlenkrolle guide rollers
  • the line of intersection of the extension of the metal strand in the feed direction with the extension of the metal strand in the vertical direction through the guide channel is below the level of the molten coating metal in Vorschmelzbehalter.
  • the end of the oven trunk and the lower end of the guide channel are connected to a gas-tight and heated roller chamber. It can further be provided that between the end of the oven trunk and the roller chamber a lock, in particular a roller lock, is arranged.
  • the apparatus further preferably has a controllable or controllable pump for pumping molten coating metal from the premelt box into the container.
  • a controllable or controllable drain may be provided for passing molten coating metal from the vessel into the premelting vessel. Lines between the container, the Vorschmelzbehalter, the pump or the drain can be designed to be heated.
  • a deflection roller can be arranged, which deflects the metal strand from the vertical direction.
  • This deflection roller is advantageously water-cooled in order to be able to manage with the cooling section above the coating vessel of the coating installation to be converted or modernized.
  • At least one of the existing pulleys and the guide rollers which are in contact with the metal strand can be provided with a ceramic coating which is not wettable by molten coating metal.
  • the method for hot-dip coating of the metal strand in the vertical coating process, in which the container is supplied by a Vorschmelzbehalter with molten coating metal, according to the invention is characterized in that for starting the coating process molten coating metal moving in the conveying direction metal strand from Vorschmelzbehalter in the initially empty container is encouraged.
  • an atmosphere with a very low dew point is produced before the start of the coating process in the roller chamber by applying a protective gas and setting a desired temperature in the roller chamber, which determines the adhesion of the coating metal to the surface of the roller Metallstranges favors.
  • Another development provides that the metal strand is fed to the guide channel with a temperature between 450 ° C and 530 ° C.
  • the level height of the coating metal in the container is controlled or regulated according to a predetermined value.
  • Vorschmelzbehalter and container can advantageously be done by means of the pump and the drain, a transfer of molten coating metal, the volume flow is substantially greater, preferably at least five times greater than the discharge of coating metal from the container through the metal strand.
  • the pre-fusing container can be supplied with new coating metal in solid form. From the Vorschmelzbehalter can, preferably periodically, impurities are removed.
  • an embodiment of the invention is shown. The single figure shows schematically the side view of a hot dip coating plant for coating a metal strand with coating metal.
  • the illustrated hot dip coating apparatus operates according to the vertical coating method, i. H. the metal strand 1 runs vertically upwards in the conveying direction R through a guide channel 4 and comes into contact with the molten coating metal 2, which is located in a container 3 and in the upper part of the guide channel 4.
  • this vertical coating plant is based on a retrofitted hot-dip coating plant, in which the classical melt-dip coating process (with deflection roller in the molten coating metal) is carried out.
  • the metal strand 1 enters a container 6 in a feed direction Z, in which molten coating metal 2 is located.
  • a deflection roller 7 deflects the metal strand 1 in the vertical direction V.
  • a blower 22 is arranged, which represents an "air knife", via which the layer thickness of the coating metal 2 is set on the metal strand 1.
  • a cooling section 23 is arranged, which cools the metal strand 1 together with the coating metal 2.
  • the two deflection rollers 10 and 11 are thus arranged so that the fitting line of the metal strand 1 in both the furnace trunk 9 and in the vertical part of the hot dip coating plant - in comparison with the original classical coating plant - is not changed.
  • the metal strand 1 does not enter the coating metal located in the container 6, but the metal strand 1 is deflected from the feed direction Z via the deflection rollers 10 and 11 in the vertical direction V, so that the metal strand 1 above the guide roller 10 and the guide rollers 24 may enter the guide channel 4.
  • Electromagnetic inductors 5 hold back the coating metal 2 located in the container 3, so that it can not run down through the guide channel 4.
  • the deflection roller 7 running in the original system in the molten coating metal 2 is shown in dashed lines, which indicates that it is no longer needed in the hot-dip coating system shown and consequently can be dismantled.
  • the metal strand 1 is first heated in an oven 8 and transported in the conveying direction R. It passes via a furnace trunk 9, which has the original hot-dip coating, via a roller lock 15 in a roller chamber 14 (preferably electrically heated), which connects the end of the oven trunk 9 and the lower end of the guide channel 4 gas-tight. In the roller chamber 14, the metal strand 14 is maintained at the temperature T set in the furnace.
  • the purpose of the double-roller lock 15 is to separate different protective gas atmospheres in the furnace 8 on the one hand and in the roller chamber 14 on the other hand and to prevent air from the roller chamber 14 from entering the furnace 8 in the event of a fault.
  • it fulfills an important procedural function when starting the hot-dip coating system: the sealing of the protective gas atmosphere in the roller chamber 14 makes it possible to achieve the low dew point required for the coating within a short time. This causes, within a very short time after filling the coating metal 2 into the container 3, a wall-free adhesion of the coating metal 2 on the metal strand 1 can be achieved, which represents an important advantage over the conventional hot dip coating process.
  • the lock 15 can be charged with nitrogen or another inert gas, so that the required sealing of the atmosphere of the roller chamber 14 takes place in relation to that in the furnace 8.
  • the roller chamber 14 is likewise filled with inert gas, preferably using nitrogen, forming gas (nitrogen with a maximum of 5% hydrogen) or a protective gas with low heat conductivity (eg argon).
  • the container 6 of the original hot-dip coating equipment serves as a pre-melt container, i. H. from it molten coating metal 2 is conveyed by a submersible in the melt controllable or controllable pump 16 and a heated line 19 into the container 3.
  • a controllable or controllable drain 17 is arranged, which consists of an actuatable plug (movable in the direction of the double arrow). Coating metal 2 can pass from the container 3 back into the premelting container 6 via the outflow 17 via a further heatable line 20.
  • a liquid-cooled deflection roller 21 is provided which deflects the metal strand from the vertical direction V and conveys it away from the melt coating installation in the conveying direction R.
  • the pump 16 is arranged laterally below the roller chamber 14; The pump 16 is immersed in the molten coating metal 2 in the Vorschmelzbehalter 6.
  • the volume of the pre-melt container 6 is a multiple of that of the container 3.
  • the quantity of molten coating metal 2 conveyed by the pump 16 from the premelting container 6 into the container 3 preferably remains substantially constant. This results in a constant circulation of coating metal, in which constantly fresh and contamination-free coating metal is conveyed from the premelting container 6 into the container 3.
  • the temperature control of the coating metal 2 takes place in Vorschmelzbehalter 6, the level of which 13 is continuously regulated or kept constant by the melting of blocks of solid coating metal.
  • the level 13 in Vorschmelzbehalter 6 is set so that in the event of a malfunction of the hot dip coating system, the entire coating metal 2 can be taken from the container 3 from Vorschmelzbehalter 6.
  • the "air knife” 22 and the cooling section 23 are arranged above the container 3, similar to the conventional hot-dip coating.
  • the air cooling section 23 is adjusted accordingly in terms of their performance because of the shorter available cooling length.
  • a water-cooled deflection pulley 21 can be used as an additional measure for cooling the metal strand 1.
  • the Vorschmelzbehalter 6 is provided with a charging device, not shown, by means of which solid blocks coating metal can be used in the Vorschmelzbehalter 6 for melting.
  • the cleaned metal strand 1 of hot rolled or cold rolled steel to be coated passes through the end zone of the furnace 8 and the furnace trunk 9 and through the sheath 15 of the roll chamber 14 initially supplied, wherein at the beginning of the coating process of the container 3 is initially empty, d. H. There is initially no coating metal 2 in it.
  • molten coating metal 2 is pumped from the premelting container 6 into the container 3 via the pump 16.
  • the electromagnetic inductors 5 were activated, so that the coating metal 2 filled in the container 3 is retained therein and can not leak down.
  • the desired level height h in the container 3 is maintained by appropriate control or regulation of both the pump 16 and the drain 17.
  • the level height h in the container 3 is thereby controlled or regulated by the pump 16 as much as possible by supplying molten coating metal 2 and by appropriately controlled or regulated discharge of molten coating metal 2 via the outflow 17 as a function of the belt speed and the desired coating quality.
  • the amount of molten coating metal 2 circulated through the pumping or the return flow between the premelting container 6 and the container 3 is a multiple of the amount of coating metal discharged as a coating by the metal strand 1 per unit of time.
  • By pumping molten coating metal 2 from Vorschmelzbehalter 6 in the container 3 is constantly fresh and clean coating metal supplied to the container 3. Impurities, in particular hard zinc, can be eliminated in the premelting vessel 6 and then removed from it at desired time intervals.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges (1), insbesondere eines Stahlbandes, 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 Magnet, insbesondere ein elektromagnetischer Induktor (5), angeordnet ist, der zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls (2) im Behälter (3) ein Magnetfeld erzeugt, und wobei der Behälter (3) von einem Vorschmelzbehälter (6) mit geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) versorgt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung, wobei eine solche Vorrichtung zum Einsatz kommt. Um bestehende Anlagen in einfacher Weise und prozesstechnisch optimal umrüsten zu können, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Vorschmelzbehälter (6) unterhalb des Führungskanals (4) angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges und Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges, insbesondere eines Stahlbandes mit Zn, AI, Zn-Al-Legierungen, in der der Metallstrang vertikal durch einen das geschmol- zene Beschichtungsmetall aufnehmenden Behälter und durch einen vorgeschalteten Führungskanal hindurchführbar ist, wobei auf beiden Seiten des Führungskanals elektromagnetische Induktoren angeordnet sind, die zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls im Behälter ein Magnetfeld erzeugen, und wobei der Behälter von einem Vorschmelzbehalter mit geschmolzenem Be- schichtungsmetall versorgt wird.
Bekannte 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 gereinigt und für die Verbindung mit dem Beschichtungsmetall aktiviert werden. Aus diesem Grunde wird das Band vor der Beschichtung in einem Durchlaufofen in einer reduzierenden Atmosphäre behandelt. Da die Oxidschichten zuvor chemisch entfernt werden, werden mit dem reduzierenden Wärmeprozess die Oberflächen so aktiviert, dass sie nach dem Wärmeprozess metallisch rein vorliegen. Dabei wird das Band auf die für die Beschichtung mit Zink, Aluminium oder Zink-Aluminium-Legierungen erforderliche Temperatur erwärmt.
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 ("Luftmesser") zur Einstellung der Beschichtungsdicke nutzen möchte, die nachfolgenden Prozesse jedoch eine Bandberührung bis zur vollständigen Erstarrung des Beschichtungsmetalls verbieten, muss das Band im Beschich- tungsgefäß in eine senkrechte Richtung umgelenkt werden. Das geschieht mit einer Rolle, die im flüssigen 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 können, 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 mögliche Stillstände der Anlage.
Um die Probleme zu vermeiden, die im Zusammenhang mit den im flüssigen Beschichtungsmetall laufenden Rollen stehen, sind Lösungen bekannt, die ein nach unten offenes Beschichtungsgefäß vorsehen, das in seinem unteren Be- reich einen Führungskanal definierter Höhe zur vertikalen Banddurchführung nach oben aufweist und zur Abdichtung einen elektromagnetischen Verschluss besitzt. Es handelt sich hierbei um elektromagnetische Induktoren, die mit zurückdrängenden, pumpenden bzw. einschnürenden elektromagnetischen Wechsel- bzw. Wanderfeldern arbeiten, die das Beschichtungsgefäß nach un- ten abdichten.
Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der EP 0 673 444 B1 bekannt. Einen elektromagnetischen Verschluss zur Abdichtung des Beschichtungsgefäßes nach unten setzt auch die Lösung gemäß der WO 96/03533 bzw. diejenige ge- maß der JP 5086446 ein. Für eine genaue Regelung der Lage des Metallstranges im Führungskanal sehen die DE 195 35 854 A1 und die DE 100 14 867 A1 spezielle Lösungen vor. 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 einer aus der EP 0 630 421 B1 bekannten Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallstranges ist unterhalb des Beschichtungsgefäßes eine elektromagnetische Verschlusseinrichtung angeordnet. Vorgesehen ist dort, dass dem Behälter für das schmelzflüssige Beschichtungsmetall ein Vorschmelzbehalter zugeordnet ist, wobei der Behälter volumenmäßig um ein Vielfaches kleiner als der Vorschmelzbehalter ist. Der Behälter ist zum Nachfüllen bzw. zum Entleeren mit dem Vorschmelzbehalter über Zuführ- und Ab- führkanäle verbunden, wobei das geschmolzene Überzugsmaterial zwischen dem Vorschmelzbehalter und dem Beschichtungsbehälter unter Abschluss von Luftsauerstoff umwälzbar ist.
Nach dieser Ausführung ist der Vorschmelzbehalter für das Beschichtungsme- tall seitlich des eigentlichen Beschichtungsbehälters angeordnet. Diese Anordnung des Vorschmelzbehälters ist besonders günstig für neue Schmelztauch- beschichtungsanlagen, die für eine optimale Durchführung des Schmelztauch- beschichtungsprozesses ausgelegt werden können.
Es hat sich herausgestellt, dass das Vertikalbeschichtungsverfahren (auch bekannt unter der Bezeichnung CVGL - Verfahren = Continuous Vertical Galvani- zing Line - Verfahren) prozesstechnisch günstiger ist als das konventionelle Schmelztauchbeschichtungsverfahren, das mit einer im geschmolzenen Beschichtungsmetall laufenden Umlenkrolle und Stabilisierungsrollen arbeitet. Deshalb besteht der Wunsch, bestehende Schmelztauchbeschichtungs- anlagen zu Vertikalbeschichtungsanlagen umzurüsten. In diesem Zusammen- hang sind insbesondere die Platzverhältnisses zu beachten, die häufig konzeptionelle Kompromisse erfordern, die zu keinen optimalen Prozessbedingungen führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, bestehende konventionelle Schmelztauchbeschichtungsanlagen so umzurüsten, dass auch das vertikale Beschichtungsverfahren optimal durchgeführt werden kann, wobei maximaler Nutzen aus der bestehenden Anlage gezogen werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Vorschmelzbehalter direkt unterhalb des Behälters und insbesondere des Führungskanals angeordnet ist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Vorschmelzbehalter zur Aufnahme einer im geschmolzenen Beschichtungsmetall angeordneten Umlenkrolle geeignet ist, es sich bei diesem also um einen solchen Behälter handelt, der für die klassische Durchführung des Schmelztauchbeschichtungs- verfahrens geeignet ist.
Mit dieser Ausgestaltung wird ein einfaches und kostengünstiges Konzept für die Umrüstung bzw. Modernisierung bestehender Schmelztauchbeschichtungs- anlagen auf das Vertikalbeschichtungsverfahren geschaffen, bei dem dennoch optimale Prozessbedingungen realisiert werden können. Der Behälter für die Schmelztauchbeschichtung samt dem vorgeschalteten Führungskanal ist direkt über der konventionellen Anlage und dort über deren Beschichtungsbehälter angeordnet, der als Vorschmelzbehalter fungiert; der Beschichtungsbehälter, der beim klassischen Verfahren die im Beschichtungsmetall eintauchende Umlenkrolle aufweist, wird also als Vorschmelzbehalter für die Vertikalbeschich- tungsanlage genutzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Metallstrang durch einen von einem Ofen kommenden Ofenrüssel in einer Zuführrichtung gefördert, wobei der Metallstrang mit mindestens einer Umlenkrolle, vorzugsweise mit zwei Um- lenkrollen, in die vertikale Richtung umgelenkt und über mindestens eine Führungsrolle dem Führungskanal zugeführt wird.
Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Schnittlinie der Verlängerung des Metallstranges in Zuführrichtung mit der Verlängerung des Metallstranges in vertikale Richtung durch den Führungskanal unterhalb des Pegelstandes des geschmolzenen Beschichtungsmetalls im Vorschmelzbehalter liegt.
Bevorzugt sind das Ende des Ofenrüssels und das untere Ende des Führungskanals mit einer gasdichten und beheizten Rollenkammer verbunden. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass zwischen dem Ende des Ofenrüssels und der Rollenkammer eine Schleuse, insbesondere eine Rollenschleuse, angeordnet ist.
Die Vorrichtung hat weiterhin vorzugsweise eine steuerbare oder regelbare Pumpe zum Pumpen von geschmolzenem Beschichtungsmetall aus dem Vorschmelzbehalter in den Behälter. Ferner kann ein steuerbarer oder regelbarer Abfluss zum Überleiten von geschmolzenem Beschichtungsmetall vom Behälter in den Vorschmelzbehalter vorgesehen werden. Leitungen zwischen dem Behälter, dem Vorschmelzbehalter, der Pumpe bzw. dem Abfluss können beheiz- bar ausgebildet sein.
Oberhalb des Behälters kann eine Umlenkrolle angeordnet werden, die den Metallstrang aus der vertikalen Richtung umlenkt. Diese Umlenkrolle ist mit Vorteil wassergekühlt , um mit der Kühlstrecke oberhalb des Beschichtungsge- fäßes der umzurüstenden bzw. zu modernisierenden Beschichtungsanlage auskommen zu können.
Mindestens eine der vorhandenen Umlenkrollen sowie die Führungsrollen, die mit dem Metallstrang Kontakt haben, können mit einer keramischen Beschich- tung versehen werden, die nicht von geschmolzenem Beschichtungsmetall benetzbar ist. Das Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung des Metallstranges im Vertikalbeschichtungsverfahren, bei dem der Behälter von einem Vorschmelzbehalter mit geschmolzenem Beschichtungsmetall versorgt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren des Beschichtungsprozesses ge- schmolzenes Beschichtungsmetall bei sich in Förderrichtung bewegendem Metallstrang vom Vorschmelzbehalter in den zunächst noch leeren Behälter gefördert wird.
Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass vor dem Anfahren des Beschichtungs- prozesses in der Rollenkammer durch Beaufschlagung der Rollenkammer mit einem Schutzgas und Einstellung einer gewünschten Temperatur in der Rollenkammer eine Atmosphäre mit sehr niedrigem Taupunkt hergestellt wird, die die Anhaftung des Beschichtungsmetalls an der Oberfläche des Metallstranges begünstigt.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der Metallstrang dem Führungskanal mit einer Temperatur zwischen 450 °C und 530 °C zugeführt wird.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Pegelhöhe des Beschichtungs- metalls im Behälter gemäß einem vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt wird.
Zwischen Vorschmelzbehalter und Behälter kann vorteilhafter Weise mittels der Pumpe und dem Abfluss ein Transfer von geschmolzenem Beschichtungsmetall erfolgen, dessen Volumenstrom wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens fünf Mal so groß ist, als der Austrag an Beschichtungsmetall aus dem Behälter durch den Metallstrang.
Dem Vorschmelzbehalter kann neues Beschichtungsmetall in fester Form zu- geführt werden. Aus dem Vorschmelzbehalter können, vorzugsweise periodisch, Verunreinigungen abgeführt werden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch die Seitenansicht einer Schmelztauchbeschich- tungsanlage zur Beschichtung eines Metallstranges mit Überzugsmetall.
Die dargestellte Schmelztauchbeschichtungsanlage arbeitet nach dem Vertikalbeschichtungsverfahren, d. h. der Metallstrang 1 läuft in Förderrichtung R durch einen Führungskanal 4 vertikal nach oben und kommt mit dem geschmolzenen Beschichtungsmetall 2 in Kontakt, das sich in einem Behälter 3 sowie im oberen Teil des Führungskanals 4 befindet.
Beachtlich ist, dass diese Vertikalbeschichtungsanlage auf einer umgerüsteten Schmelztauchbeschichtungsanlage basiert, in der das klassische Schmelz- tauchbeschichtungsverfahren (mit Umlenkrolle im geschmolzenen Beschichtungsmetall) durchgeführt wird. Dabei tritt der Metallstrang 1 in einer Zuführ- richtung Z in einen Behälter 6 ein, in dem sich geschmolzenes Beschichtungsmetall 2 befindet. Eine Umlenkrolle 7 lenkt den Metallstrang 1 in vertikale Richtung V um. Oberhalb des Behälters 6 ist eine Abblasvorrichtung 22 angeordnet, die ein "Luftmesser" darstellt, über das die Schichtdicke des Beschichtungsmetalls 2 auf dem Metallstrang 1 einstellt wird. Weiter oberhalb ist eine Kühlstrecke 23 angeordnet, die den Metallstrang 1 samt Beschichtungsmetall 2 abkühlt.
Dargestellt ist, dass die Schnittlinie 12 der Verlängerung des Metallstranges 1 in Zuführrichtung Z mit der Verlängerung des Metallstranges 1 in vertikale Rich- tung V durch den Führungskanal 4 unterhalb des Pegelstandes 13 des Beschichtungsmetalls 2 im Behälter 6 liegt.
Die beiden Umlenkrollen 10 und 11 sind also so angeordnet, dass die Passlinie des Metallstranges 1 sowohl im Ofenrüssel 9 als auch im vertikalen Teil der Schmelztauchbeschichtungsanlage - im Vergleich mit der ursprünglichen klassischen Beschichtungsanlage - nicht verändert wird. Bei der dargestellten Schmelztauchbeschichtungsanlage tritt der Metallstrang 1 jedoch nicht in das sich im Behälter 6 befindliche Beschichtungsmetall ein, sondern es erfolgt eine Umlenkung des Metallstranges 1 von der Zuführrichtung Z über die Umlenkrollen 10 und 11 in die vertikale Richtung V, so dass der Me- tallstrang 1 oberhalb der Umlenkrolle 10 und der Führungsrollen 24 in den Führungskanal 4 eintreten kann. Elektromagnetische Induktoren 5 halten das sich im Behälter 3 befindliche Beschichtungsmetall 2 zurück, so dass dieses nicht nach unten durch den Führungskanal 4 auslaufen kann.
Die in der ursprünglichen Anlage im geschmolzenen Beschichtungsmetall 2 laufende Umlenkrolle 7 ist gestrichelt dargestellt, womit angedeutet werden soll, dass sie bei der dargestellten Schmelztauchbeschichtungsanlage nicht mehr benötigt wird und folglich demontiert werden kann.
Der Metallstrang 1 wird dabei zunächst in einem Ofen 8 erwärmt und in Förderrichtung R transportiert. Er gelangt über einen Ofenrüssel 9, den die ursprüngliche Schmelztauchbeschichtungsanlage aufweist, über eine Rollenschleuse 15 in eine Rollenkammer 14 (vorzugsweise elektrisch beheizt), die das Ende des Ofenrüssels 9 und das untere Ende des Führungskanals 4 gasdicht miteinander verbindet. In der Rollenkammer 14 wird der Metallstrang 14 auf der im Ofen eingestellten Temperatur T gehalten.
Die Doppelrollenschleuse 15 hat die Aufgabe, unterschiedliche Schutzgasatmosphären im Ofen 8 einerseits und in der Rollenkammer 14 andererseits von- einander zu trennen und zu verhindern, dass im Falle einer Störung Luft aus der Rollenkammer 14 in den Ofen 8 gelangen kann. Außerdem erfüllt sie eine wichtige verfahrenstechnische Funktion beim Anfahren der Schmelztauchbe- schichtungsanlage: Die Abdichtung der Schutzgasatmosphäre in der Rollenkammer 14 ermöglicht, innerhalb kurzer Zeit den für die Beschichtung erforder- liehen niedrigen Taupunkt zu erreichen. Das bewirkt, dass innerhalb sehr kurzer Zeit nach Einfüllen des Beschichtungsmetalls 2 in den Behälter 3 eine ein- wandfreie Haftung des Beschichtungsmetalls 2 am Metallstrang 1 erzielt werden kann, was einen wichtigen Vorteil gegenüber dem konventionellen Schmelztauchbeschichtungsverfahrens darstellt.
Die Schleuse 15 kann mit Stickstoff oder einem anderen Schutzgas beauf- schlagt werden, so dass die benötigte Abdichtung der Atmosphäre der Rollenkammer 14 gegenüber derjenigen im Ofen 8 erfolgt. Die Rollenkammer 14 ist ebenfalls mit Schutzgas gefüllt, wobei vorzugsweise Stickstoff, Formiergas (Stickstoff mit maximal 5 % Wasserstoff) oder ein Schutzgas mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z. B. Argon) zum Einsatz kommt.
Der Behälter 6 der ursprünglichen Schmelztauchbeschichtungsanlage dient als Vorschmelzbehalter, d. h. aus ihm wird geschmolzenes Beschichtungsmetall 2 durch eine in der Schmelze eingetauchte steuerbare oder regelbare Pumpe 16 sowie eine beheizbare Leitung 19 in den Behälter 3 gefördert. Im Bodenbereich des Behälters 3 ist ein steuerbarer oder regelbarer Abfluss 17 angeordnet, der aus einem betätigbaren Stopfen besteht (bewegbar in Richtung des Doppelpfeils). Über den Abfluss 17 kann über eine weitere beheizbare Leitung 20 Beschichtungsmetall 2 vom Behälter 3 zurück in den Vorschmelzbehalter 6 gelan- gen.
Durch entsprechende Ansteuerung der Pumpe 16 bzw. des Abflusses 17 kann im Behälter 3 eine gewünschte Pegelhöhe h an Beschichtungsmetall 2 aufrecht erhalten werden. In den Leitungen 19 bzw. 20 ist die Förderbewegung des Be- schichtungsmetalls 2 schematisch durch Pfeile angegeben.
Oberhalb der Schmelztauchbeschichtungsanlage und der Luftkühlstrecke 23 ist eine flüssigkeitsgekühlte Umlenkrolle 21 vorgesehen, die den Metallstrang aus der vertikalen Richtung V ablenkt und in Förderrichtung R von der Schmelz- tauchbeschichtungsanlage weg fördert. Die Pumpe 16 ist seitlich unterhalb der Rollenkammer 14 angeordnet; die Pumpe 16 taucht in das geschmolzene Beschichtungsmetall 2 im Vorschmelzbehalter 6 ein.
Das Volumen des Vorschmelzbehälters 6 ist ein Vielfaches desjenigen des Be- hälters 3.
Die Rücklaufleitung 20 für geschmolzenes Beschichtungsmetall 2 aus dem Behälter 3 in den Vorschmelzbehalter 6 endet unterhalb des Pegelstandes 13 im Vorschmelzbehalter 6.
Die von der Pumpe 16 vom Vorschmelzbehalter 6 in den Behälter 3 geförderte Menge geschmolzenen Beschichtungsmetalls 2 bleibt vorzugsweise weitgehend konstant. Hierdurch ergibt sich ein konstanter Umlauf an Beschichtungsmetall, bei dem ständig frisches und von Verunreinigungen freies Beschich- tungsmetall vom Vorschmelzbehalter 6 in den Behälter 3 gefördert wird. Die Temperaturregelung des Beschichtungsmetalls 2 erfolgt im Vorschmelzbehalter 6, dessen Pegelstand 13 laufend durch das Einschmelzen von Blöcken festen Beschichtungsmetalls geregelt bzw. konstant gehalten wird. Der Pegelstand 13 im Vorschmelzbehalter 6 wird dabei so eingestellt, dass im Falle einer Störung der Schmelztauchbeschichtungsanlage das gesamte Beschichtungsmetall 2 aus dem Behälter 3 vom Vorschmelzbehalter 6 aufgenommen werden kann.
Das "Luftmesser" 22 und die Kühlstrecke 23 sind ähnlich wie bei der konventionellen Schmelztauchbeschichtung oberhalb des Behälters 3 angeordnet. Die Luftkühlstrecke 23 wird wegen der gegenüber der kürzeren zur Verfügung stehenden Kühllänge in ihrer Leistung entsprechend angepasst. Als zusätzliche Maßnahme zur Kühlung des Metallstranges 1 kann eine von innen wassergekühlte Umlenkrolle 21 verwendet werden. Der Vorschmelzbehalter 6 ist mit einer nicht dargestellten Chargiervorrichtung versehen, mittels derer feste Blöcke Beschichtungsmetall in den Vorschmelzbehalter 6 zum Einschmelzen eingesetzt werden können.
Der zu beschichtende gereinigte Metallstrang 1 aus warmgewalztem oder kalt- gewalztem Stahl wird bei der Beschichtung mit Zink mit einer Temperatur zwischen 450 °C und 530 °C durch die Endzone des Ofens 8 und den Ofenrüssel 9 sowie über die mit Schutzgas beaufschlagte Schleuse 15 der Rollenkammer 14 zugeführt, wobei zu Beginn des Beschichtungsprozesses des Behälter 3 zunächst noch leer ist, d. h. es befindet sich zunächst kein Beschichtungsmetall 2 in ihm.
Nach Anlauf des Metallstranges 1 in Förderrichtung R wird über die Pumpe 16 geschmolzenes Beschichtungsmetall 2 vom Vorschmelzbehalter 6 in den Behälter 3 gepumpt. Vorher wurden die elektromagnetischen Induktoren 5 akti- viert, so dass das in den Behälter 3 eingefüllte Beschichtungsmetall 2 in diesem zurückgehalten wird und nicht nach unten auslaufen kann.
Anschließend wird durch entsprechende Ansteuerung bzw. Regelung sowohl der Pumpe 16 als auch des Abflusses 17 die gewünschte Pegelhöhe h im Be- hälter 3 aufrecht erhalten.
Die Pegelhöhe h im Behälter 3 wird dabei bei möglichst konstanter Zufuhr von geschmolzenem Beschichtungsmetall 2 durch die Pumpe 16 sowie durch entsprechend gesteuerten oder geregelten Abfluss geschmolzenen Beschich- tungsmetalls 2 über den Ausfluss 17 in Abhängigkeit der Bandgeschwindigkeit und der gewünschten Beschichtungsqualität gesteuert oder geregelt.
Die durch das Pumpen bzw. den Rückfluss zwischen Vorschmelzbehalter 6 und Behälter 3 umgewälzte Menge geschmolzenen Beschichtungsmetalls 2 beträgt dabei ein Vielfaches der durch den Metallstrang 1 als Beschichtung ausgetragenen Menge Beschichtungsmetall pro Zeit. Durch das Pumpen geschmolzenen Beschichtungsmetalls 2 vom Vorschmelzbehalter 6 in den Behälter 3 wird ständig frisches und sauberes Beschichtungsmetall dem Behälter 3 zugeführt. Verunreinigungen, insbesondere Hartzink, können im Vorschmelzbehalter 6 ausgeschieden und dann in gewünsch- ten Zeitintervallen aus diesem entfernt werden.
Bezugszeichenliste
1 Metallstrang
2 geschmolzenes Beschichtungsmetall
3 Behälter
4 Führungskanal
5 Induktor (Magnet)
6 Vorschmelzbehalter
7 Umlenkrolle
8 Ofen
9 Ofenrüssel
10 Umlenkrolle
11 Umlenkrolle
12 Schnittlinie
13 Pegelstand
14 Rollenkammer
15 Schleuse (Rollenschleuse)
16 Pumpe
17 Abfluss
18
19 Leitung
20 Leitung
21 Umlenkrolle
22 Abblasvorrichtung
23 Kühlstrecke
24 Führungsrollen Z Zuführrichtung
V vertikale Richtung
T Temperatur h Pegelhöhe
R Förderrichtung des Metallstranges

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges (1), insbesondere eines Stahlbandes, 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) elektromagnetische Induktoren (5), angeordnet sind, die zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls (2) im Aufnahmebehälter (3) ein Magnetfeld er- zeugen, und wobei der Aufnahmebehälter (3) von einem Vorschmelzbehalter (6) mit geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschmelzbehalter (6) unterhalb des Führungskanals (4) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschmelzbehalter (6) zur Aufnahme einer im geschmolzenen Beschichtungsmetall (2) angeordneten Umlenkrolle (7) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen von einem Ofen (8) kommenden Ofenrüssel (9), aus dem der Metallstrang (1) in Zuführrichtung (Z) abläuft, wobei der Metallstrang (1) mit mindestens einer Umlenkrolle (10, 11), vorzugsweise mit zwei Umlenkrollen, in die vertikale Richtung (V) umgelenkt und dem Führungskanal (4) zugeführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinie (12) der Verlängerung des Metallstranges (1) in Zuführrichtung (Z) mit der Verlängerung des Metallstranges (1) in vertikaler Richtung (V) durch den Führungskanal (4) unterhalb des Pegelstandes (13) des geschmolzenen Beschichtungsmetalls (2) im Vorschmelzbehalter (6) liegt, so dass die Passlinie des Metallstranges (1) im Vergleich zum konventionellen Verfahren nicht verändert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Ofenrüssels (9) und das untere Ende des Führungs- kanals (4) mit einer gasdichten Rollenkammer (14) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende des Ofenrüssels (9) und der Rollenkammer (14) eine Schleuse (15), insbesondere eine Rollenschleuse, angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine steuerbare oder regelbare Pumpe (16) zum Pumpen von geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) aus dem Vorschmelzbehalter (6) in den Aufnahmebehälter (3).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen steuerbaren oder regelbaren Abfluss (17) zum Überleiten von geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) vom Aufnahmebehälter (3) in den Vorschmelzbehalter (6).
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen (19, 20) zwischen Aufnahmebehälter (3), Vorschmelzbehalter (6), Pumpe (16) und/oder Abfluss (17) beheizbar ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Aufnahmebehälters (3) eine Umlenkrolle (21) angeordnet ist, die den Metallstrang (1) aus der vertikalen Richtung (V) umlenkt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Umlenkrollen (10, 11, 21), sowie die Führungsrollen (24) mit einer keramischen Beschichtung versehen ist, die nicht von geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) benetzbar ist.
12. Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges (1), insbesondere eines Stahlbandes, bei dem der Metallstrang (1) vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall (2) aufnehmenden Behälter (3) und durch einen vorgeschalteten Führungskanal (4) hindurchgeführt wird, wobei im Bereich des Führungskanals (4) ein Ma- gnetfeld, insbesondere ein elektromagnetisches Feld, erzeugt wird, um das Beschichtungsmetall (2) im Aufnahmebehälter (3) zurückzuhalten, und wobei der Aufnahmebehälter (3) von einem Vorschmelzbehalter (6) mit geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) versorgt wird, wobei eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Einsatz kommt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren des Beschichtungsprozesses geschmolzenes Beschichtungsmetall (2) bei sich in Förderrichtung (R) bewegendem Metallstrang (1) vom Vorschmelzbehalter (6) in den zunächst leeren vorgeheizten Aufnahmebehälter (3) gefördert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anfahren des Beschichtungsprozesses in der Rollenkammer (14) durch Beaufschlagung der Rollenkammer (14) mit einem Schutzgas und/oder Einstellung einer gewünschten Temperatur (T) in der Rollenkammer (14) eine Atmosphäre hergestellt wird, die die Anhaf- tung des Beschichtungsmetalls (2) an der Oberfläche des Metallstranges (1) begünstigt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstrang (1) bei der Beschichtung mit Zink dem Führungskanal (4) mit einer Temperatur zwischen 450 °C und 530 °C zugeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pegelhöhe (h) des Beschichtungsmetalls (2) im Aufnahmebehälter (3) gemäß einem vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorschmelzbehalter (6) und Aufnahmebehälter (3) mittels der Pumpe (16) und dem Abfluss (17) ein Transfer von geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) erfolgt, dessen Volumenstrom wesentlich größer ist, vorzugsweise mindestens fünf Mal so groß ist, als der Austrag an Be- schichtungsmetall (2) aus dem Behälter (3) durch den Metallstrang (1 ).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vorschmelzbehalter (6), vorzugsweise periodisch, Verun- reinigungen abgeführt werden.
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