EP1639147B1 - Vorrichtung zur schmelztauchbeschichtung eines metallstranges und verfahren zur schmelztauchbeschichtung - Google Patents

Vorrichtung zur schmelztauchbeschichtung eines metallstranges und verfahren zur schmelztauchbeschichtung Download PDF

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EP1639147B1
EP1639147B1 EP04739678A EP04739678A EP1639147B1 EP 1639147 B1 EP1639147 B1 EP 1639147B1 EP 04739678 A EP04739678 A EP 04739678A EP 04739678 A EP04739678 A EP 04739678A EP 1639147 B1 EP1639147 B1 EP 1639147B1
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EP
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metal
coating
container
tank
guide channel
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EP04739678A
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Hans-Georg Hartung
Bernhard Tenckhoff
Rolf Brisberger
Holger Behrens
Klaus Frommann
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SMS Demag AG
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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 is vertically passable through a container receiving the molten coating metal and through an upstream guide channel, wherein on both Side 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 pre-melt container 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.
  • the belts are placed in a plunger from above in the Dip coating bath introduced.
  • the coating metal is in liquid form, and one would like to use gravitation with blowers ("air knives") to adjust the coating thickness, but the subsequent processes prohibit belt contact until the coating metal solidifies completely, the belt in the coating vessel must be deflected in a vertical direction become. This happens with a roller that runs in liquid metal. Due to the liquid coating metal, this roller is subject to heavy wear and is the cause of downtimes and thus failures in production.
  • Such a solution is for example from the EP 0 673 444 B1 known.
  • An electromagnetic closure for sealing the coating vessel down is also the solution according to the WO 96/03533 or the one according to the JP 5086446 one.
  • additional correction coils are provided in addition to the coils for generating the electromagnetic traveling field, which are in communication with a control system and ensure that the metal strip is retrieved when departing from the central position in this.
  • an electromagnetic closure device is arranged at one of the EP 0 630 421 B1 known apparatus for hot dip coating a metal strand below the coating vessel. It is envisaged there that the container for the molten coating metal is associated with a pre-melt, wherein the container is smaller in volume by a multiple than the pre-melt. The container is connected for refilling or for emptying with the pre-melt through feed and discharge channels, wherein the molten coating material between the pre-melt and the coating container to complete the circulation of atmospheric oxygen is circulated.
  • the pre-melt container for the coating metal is arranged laterally of the actual coating container.
  • This arrangement of the pre-melt container is particularly favorable for new hot-dip coating equipment which can be designed for optimum performance of the hot-dip coating process.
  • Coating devices are also known in which the metal strand to be coated is guided vertically through a guide channel.
  • the molten material necessary for the coating is supplied to the coating container from a pre-melt, which is in fluid communication with the coating container via lines and promotes in this melt.
  • the EP 0 451 020 A1 shows a solution in which a seal is provided down by a pair of cooperating rollers, which can accumulate in the nip from above from a guide channel leaking, overflowing melt.
  • 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.
  • the pre-melt is arranged vertically below the guide channel, wherein one of an oven trunk is provided from which the metal strand runs in the feed direction, wherein the metal strand with at least one deflection roller, preferably with two pulleys, deflected in the vertical direction and fed to the guide channel, and wherein the line of intersection of the extension of the metal strand in the feed direction the extension of the metal strand in the vertical direction through the guide channel is below the level of the molten coating metal in the pre-melt, so that the pass line of the metal strand is not changed compared to the conventional method.
  • the premelting container is suitable for receiving a deflecting roller arranged in the molten coating metal, that is to say it is such a container which is suitable for the classical implementation of the hot-dip coating method.
  • 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 a pre-melt container; 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 installation.
  • 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 also be provided that between the end of the Ofenrüssels and the roller chamber a lock, in particular a roller lock, is arranged.
  • the apparatus preferably further includes a controllable or controllable pump for pumping molten coating metal from the premelting container 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 Vorschmelz capableer, 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 system to be converted or modernized.
  • At least one of the existing pulleys and the guide rollers which are in contact with the metal strand may 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 pre-melt with molten coating metal, according to the invention is characterized in that to start the coating process molten coating metal is conveyed in the conveying direction moving metal strand from Vorschmelz capableer in the initially empty preheated receptacle , wherein between Vorschmelz capableer and receptacle by means of a pump and a drain, a transfer of molten coating metal whose volume flow is at least five times as large as the discharge of coating metal from the container through the metal strand.
  • 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.
  • 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-melt can be supplied in solid form new coating metal. From the pre-melt, impurities can be removed, preferably periodically.
  • FIG. 1 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 coater is based on a converted hot dip coater in which the classic hot dip coating process (with deflection roll in the molten coating metal) is carried out.
  • the metal strand 1 enters in a feed direction Z in a container 6, 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 pass 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 is 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 double roller lock 15 has the task to separate different inert gas atmospheres in the oven 8 on the one hand and in the roller chamber 14 on the other hand from each other and to prevent that in the event of a fault, air from the roller chamber 14 can get into the oven 8.
  • it fulfills an important procedural function when starting the hot-dip coating installation: 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 in the container 3 a flawless Adhesion of the coating metal 2 can be achieved on the metal strand 1, which is an important advantage over the conventional hot dip coating process.
  • the lock 15 can be acted upon with nitrogen or another protective 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 coater 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). Via the outflow 17, coating metal 2 can pass from the container 3 back into the premelting container 6 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 hot-dip coating installation in the conveying direction R.
  • the pump 16 is arranged laterally below the roller chamber 14; the pump 16 dips into the molten coating metal 2 in the premelting tank 6.
  • the volume of the Vorschmelz representatives 6 is a multiple of that of the container. 3
  • the return line 20 for molten coating metal 2 from the container 3 into the pre-melt container 6 ends below the level 13 in the pre-melt container 6.
  • 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 impurity-free coating metal from the pre-melt 6 in the container 3 is promoted.
  • the temperature control of the coating metal 2 takes place in the premelting tank 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 the pre-melt 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 the pre-melt 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 pre-melt container 6 is provided with a charging device, not shown, by means of which solid blocks coating metal can be used in the pre-melt container 6 for melting.
  • the coated to be coated metal strand 1 of hot-rolled or cold-rolled steel is supplied to the roller chamber 14 in the coating with zinc at a temperature between 450 ° C and 530 ° C through the end zone of the furnace 8 and the furnace trunk 9 and via the acted upon with inert gas lock 15 , 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. Before that, the electromagnetic inducers 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 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 quantity of molten coating metal 2 circulated by the pumping or the return flow between the premelting container 6 and the container 3 is in this case a multiple of the amount of coating metal discharged as a coating by the metal strand 1 per unit of time.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges, insbesondere eines Stahlbandes mit Zn, Al, Zn-Al-Legierungen, in der der Metallstrang vertikal durch einen das geschmolzene 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 Vorschmelzbehälter mit geschmolzenem Beschichtungsmetall 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 Beschichtungsgefäß 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 Bereich 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 unten 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 gemäß 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 Vorschmelzbehälter zugeordnet ist, wobei der Behälter volumenmäßig um ein Vielfaches kleiner als der Vorschmelzbehälter ist. Der Behälter ist zum Nachfüllen bzw. zum Entleeren mit dem Vorschmelzbehälter über Zuführ- und Abführkanäle verbunden, wobei das geschmolzene Überzugsmaterial zwischen dem Vorschmelzbehälter und dem Beschichtungsbehälter unter Abschluss von Luftsauerstoff umwälzbar ist.
  • Nach dieser Ausführung ist der Vorschmelzbehälter für das Beschichtungsmetall seitlich des eigentlichen Beschichtungsbehälters angeordnet. Diese Anordnung des Vorschmelzbehälters ist besonders günstig für neue Schmelztauchbeschichtungsanlagen, die für eine optimale Durchführung des Schmelztauchbeschichtungsprozesses ausgelegt werden können.
  • Aus der JP 63 317656 A , aus der JP 60 245774 A und aus der WO 93/18198 A sind ebenfalls Beschichtungsvorrichtungen bekannt, bei denen der zu beschichtende Metallstrang senkrecht durch einen Führungskanal geführt wird.
  • Das für die Beschichtung nötige schmelzflüssige Material wird dem Beschichtungsbehälter aus einem Vorschmelzbehälter zugeführt, der über Leitungen in fluidischer Verbindung mit dem Beschichtungsbehälter steht und in diesen Schmelze fördert.
  • Die EP 0 451 020 A1 zeigt eine Lösung, bei der eine Abdichtung nach unten durch ein Paar zusammenwirkender Walzen geschaffen wird, wobei sich in dem Walzenspalt von oben aus einem Führungskanal auslaufende, überfließende Schmelze sammeln kann.
  • Es hat sich herausgestellt, dass das Vertikalbeschichtungsverfahren (auch bekannt unter der Bezeichnung CVGL - Verfahren = Continuous Vertical Galvanizing 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 Schmelztauchbeschlchtungsanlagen zu Vertikalbeschichtungsanlagen umzurüsten. In diesem Zusammenhang 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 Vorschmelzbehälter senkrecht unterhalb des Führungskanals angeordnet ist, wobei ein von einem Ofen kommender Ofenrüssel vorgesehen ist, aus dem der Metallstrang in Zuführrichtung abläuft, wobei der Metallstrang mit mindestens einer Umlenkrolle, vorzugsweise mit zwei Umlenkrollen, in die vertikale Richtung umgelenkt und dem Führungskanal zugeführt wird, und wobei die Schnittlinie der Verlängerung des Metallstranges in Zuführrichtung mit der Verlängerung des Metallstranges in vertikaler Richtung durch den Führungskanal unterhalb des Pegelstandes des geschmolzenen Beschichtungsmetalls im Vorschmelzbehälter liegt, so dass die Passlinie des Metallstranges im Vergleich zum konventionellen Verfahren nicht verändert wird.
  • Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Vorschmelzbehälter 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 Schmelztauchbeschichtungsverfahrens geeignet ist.
  • Mit dieser Ausgestaltung wird ein einfaches und kostengünstiges Konzept für die Umrüstung bzw. Modernisierung bestehender Schmelztauchbeschichtungsanlagen 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 Vorschmelzbehälter fungiert; der Beschichtungsbehälter, der beim klassischen Verfahren die im Beschichtungsmetall eintauchende Umlenkrolle aufweist, wird also als Vorschmelzbehälter für die Vertikalbeschichtungsanlage genutzt.
  • 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 Vorschmelzbehälter in den Behälter. Ferner kann ein steuerbarer oder regelbarer Abfluss zum Überleiten von geschmolzenem Beschichtungsmetall vom Behälter in den Vorschmelzbehälter vorgesehen werden. Leitungen zwischen dem Behälter, dem Vorschmelzbehälter, der Pumpe bzw. dem Abfluss können beheizbar 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 Beschichtungsgefäßes 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 Beschichtung versehen werden, die nicht von geschmolzenem Beschichtungsmetall benetzbar ist.
  • Das Verfahren zur Schmelztauchbeschichtung des Metallstranges im Vertikalbeschichtungsverfahren, bei dem der Behälter von einem Vorschmelzbehälter mit geschmolzenem Beschichtungsmetall versorgt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren des Beschichtungsprozesses geschmolzenes Beschichtungsmetall bei sich in Förderrichtung bewegendem Metallstrang vom Vorschmelzbehälter in den zunächst leeren vorgeheizten Aufnahmebehälter gefördert wird, wobei zwischen Vorschmelzbehälter und Aufnahmebehälter mittels einer Pumpe und einem Abfluss ein Transfer von geschmolzenem Beschichtungsmetall erfolgt, dessen Volumenstrom mindestens fünf Mal so groß ist, als der Austrag an Beschichtungsmetall aus dem Behälter durch den Metallstrang.
  • Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass vor dem Anfahren des Beschichtungsprozesses 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 Beschichtungsmetalls im Behälter gemäß einem vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt wird.
  • Zwischen Vorschmelzbehälter 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 Vorschmelzbehälter kann neues Beschichtungsmetall in fester Form zugeführt werden. Aus dem Vorschmelzbehälter können, vorzugsweise periodisch, Verunreinigungen abgeführt werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch die Seitenansicht einer Schmelztauchbeschichtungsanlage 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 Schmelztauchbeschichtungsverfahren (mit Umlenkrolle im geschmolzenen Beschichtungsmetall) durchgeführt wird. Dabei tritt der Metallstrang 1 in einer Zuführrichtung 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 Richtung 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 de Metallstranges 1 von der Zuführrichtung Z über die Umlenkrollen 10 und 11 in die vertikale Richtung V, so dass der Metallstrang 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 voneinander 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 Schmelztauchbeschichtungsanlage: Die Abdichtung der Schutzgasatmosphäre in der Rollenkammer 14 ermöglicht, innerhalb kurzer Zeit den für die Beschichtung erforderlichen niedrigen Taupunkt zu erreichen. Das bewirkt, dass innerhalb sehr kurzer Zeit nach Einfüllen des Beschichtungsmetalls 2 in den Behälter 3 eine einwandfreie 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 beaufschlagt 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 Vorschmelzbehälter, 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 Vorschmelzbehälter 6 gelangen.
  • 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 Beschichtungsmetalls 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 Schmelztauchbeschichtungsanlage weg fördert.
  • Die Pumpe 16 ist seitlich unterhalb der Rollenkammer 14 angeordnet; die Pumpe 16 taucht in das geschmolzene Beschichtungsmetall 2 im Vorschmelzbehälter 6 ein.
  • Das Volumen des Vorschmelzbehälters 6 ist ein Vielfaches desjenigen des Behälters 3.
  • Die Rücklaufleitung 20 für geschmolzenes Beschichtungsmetall 2 aus dem Behälter 3 in den Vorschmelzbehälter 6 endet unterhalb des Pegelstandes 13 im Vorschmelzbehälter 6.
  • Die von der Pumpe 16 vom Vorschmelzbehälter 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 Beschichtungsmetall vom Vorschmelzbehälter 6 in den Behälter 3 gefördert wird. Die Temperaturregelung des Beschichtungsmetalls 2 erfolgt im Vorschmelzbehälter 6, dessen Pegelstand 13 laufend durch das Einschmelzen von Blöcken festen Beschichtungsmetalls geregelt bzw. konstant gehalten wird. Der Pegelstand 13 im Vorschmelzbehälter 6 wird dabei so eingestellt, dass im Falle einer Störung der Schmelztauchbeschichtungsanlage das gesamte Beschichtungsmetall 2 aus dem Behälter 3 vom Vorschmelzbehälter 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 Vorschmelzbehälter 6 ist mit einer nicht dargestellten Chargiervorrichtung versehen, mittels derer feste Blöcke Beschichtungsmetall in den Vorschmelzbehälter 6 zum Einschmelzen eingesetzt werden können.
  • Der zu beschichtende gereinigte Metallstrang 1 aus warmgewalztem oder kaltgewalztem 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 Vorschmelzbehälter 6 in den Behälter 3 gepumpt. Vorher wurden die elektromagnetischen Induktoren 5 aktiviert, 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 Behälter 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 Beschichtungsmetalls 2 über den Ausfluss 17 in Abhängigkeit der Bandgeschwindigkeit und der gewünschten Beschichtungsqualität gesteuert oder geregelt.
  • Die durch das Pumpen bzw. den Rückfluss zwischen Vorschmelzbehälter 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 Vorschmelzbehälter 6 in den Behälter 3 wird ständig frisches und sauberes Beschichtungsmetall dem Behälter 3 zugeführt. Verunreinigungen, insbesondere Hartzink, können im Vorschmelzbehälter 6 ausgeschieden und dann in gewünschten Zeitintervallen aus diesem entfernt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Metallstrang
    2
    geschmolzenes Beschichtungsmetall
    3
    Behälter
    4
    Führungskanal
    5
    Induktor (Magnet)
    6
    Vorschmelzbehälter
    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 (8)

  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 erzeugen, und wobei der Aufnahmebehälter (3) von einem Vorschmelzbehälter (6) mit geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) versorgt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Vorschmelzbehälter (6) senkrecht unterhalb des Führungskanals (4) angeordnet ist, wobei ein von einem Ofen (8) kommender Ofenrüssel (9) vorgesehen ist, aus dem der Metallstrang (1) in Zuführrichtung (Z) abläuft, wobei der Metallstrang (1) mit mindestens zwei Umlenkrollen (10, 11) in die vertikale Richtung (V) umgelenkt und dem Führungskanal. (4) zugeführt wird, wobei 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 Vorschmelzbehälter (6) liegt, so dass die Passlinie des Metallstranges (1) im Vergleich zum konventionelle Verfahren nicht verändert wird, und wobei der Vorschmelzbehälter (6) zur Aufnahme einer im geschmolzenen Beschichtungsmetall (2) angeordneten Umlenkrolle (7) ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ende des Ofenrüssels (9) und das untere Ende des Führungskanals (4) mit einer gasdichten Rollenkammer (14) verbünden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Ende des Ofenrüssels (9) und der Rollenkammer (14) eine Schleuse (15), insbesondere eine Rollenschleuse, angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    gekennzeichnet durch
    eine steuerbare oder regelbare Pumpe (16) zum Pumpen von geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) aus dem Vorschmelzbehälter (6) in den Aufnahmebehälter (3).
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    gekennzeichnet durch
    einen steuerbaren oder regelbaren Abfluss (17) zum Überleiten von geschmolzenem Beschichtungsmetall (2) vom Aufnahmebehälter (3) in den Vorschmelzbehälter (6).
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Leitungen (19, 20) zwischen Aufnahmebehälter (3), Vorschmelzbehälter (6), Pumpe (16) und/oder Abfluss (17) beheizbar ausgebildet sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass oberhalb des Aufnahmebehälters (3) eine Umlenkrolle (21) angeordnet ist, die den Metallstrang (1) aus der vertikalen; Richtung (V) umlenkt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine der Umlenkrollen (10, 11, 21), sowie die Führungsrollen (24) mit einer keramischen Beschichtung versehen ist, die nicht von geschmolzenem Baschichtungsmetall (2) benetzbar ist.
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