EP1857565A1 - Beschichtungsanlage für Metallbänder und Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
Definitions
- the present invention relates to a coating system for metal strips and a method for producing single-coated metal strips by means of the coating system.
- the steel strips are provided from a melt supply with a coating of zinc, a zinc alloy, aluminum or an aluminum alloy for the production of corrosion-resistant surfaces.
- the metal strip is not immersed in the melt bath, but guided over the melt surface along.
- the strip is placed immediately above the melt surface in a position where the surface tension and wetting properties of the molten coating metal cause the formation of a meniscus at the surface of the melt bath. Through the meniscus the band is in direct contact with the melt bath and is continuously coated only on one side of the band.
- the invention has the object of developing a coating system for single-coated metal strips.
- the invention includes a coating line for metal strips, consisting of a melt bath with liquid coating material, a coating roll and a tape guide for the running over the coating roll metal strip, wherein the coating roll dives only partially in the melt bath and at least the surface of the coating roll consists of a material that is not wettable by the liquid coating material.
- the invention is based on the consideration that the metal strip to be coated is guided tightly over the coating roller.
- liquid tin or a tin alloy is applied to a metal strip of copper or a copper alloy as the metal layer. excess Tin is stripped off to set the desired layer thickness.
- the metal strip to be coated is deflected around the coating roll and tensioned with the required strip tension so as to ensure that no liquid coating material reaches the rear side of the metal strip.
- the surface of the coating roll consists of a material which is not wetted by the coating material.
- the molten metal-repellent surfaces or else solid material are suitable.
- Gray iron or ceramics for example aluminum oxide, silicon nitride or graphite, are particularly suitable in connection with tin-containing coating materials.
- the particular advantage is that a one-sided coating on metal strips can be produced reliably and with little effort.
- the excess coating material is deliberately removed in order to set the desired layer thicknesses.
- the coating system according to the invention is suitable for producing tin-containing surface layers on strip material made of copper or copper alloys.
- the coating roll has a uniform cylindrical shape along its entire length.
- the strip material lies on the entire surface of the roll surface.
- the surface of the coating roller may be concave or tapered towards the center of the roll.
- the edge regions of the metal strip are pressed more strongly onto the roll surface, whereby an additional seal against the melt is achieved at the strip edges.
- a conical shape acts, in which the radius of the coating roll as seen from both ends decreases continuously towards the middle of the roll.
- the concave coating roll substantially only those areas have a curvature of the roll surface at which the coating roll comes into contact with the strip edges.
- the surface of the coating roll is slightly convexly curved only in the region of the resting strip edges and has a cylindrical shape in the further course in the direction of the roll center.
- the coating roll has a slightly smaller radius towards the center of the roll than the roll outer edge.
- the roller surface is formed at the respective edges of the metal strip against a rest on the rest of the flat strip surface a slight curvature, which seals under tensile stress, the marginal areas particularly well against the melt. Penetration of liquid coating material into a gap formed between the coating roll and the strip material can thus be reliably prevented.
- the axis of the coating roller immersed in the melt bath may be arranged above the melt surface. As a result, the coating roller is only partially brought into contact with the melt.
- a stripping device downstream of the coating roll.
- the stripping device may be a stripping element and / or a blow-off nozzle.
- the coating material is usually applied in excess to the metal strip to be coated.
- tin-containing metal layers often have the desired final thicknesses of the coating well below the thickness of the originally applied material. Excess tin is stripped over several stages and set the layer thickness targeted.
- At least the coating roll can be arranged in a closed housing with protective gas in order to avoid oxide formation, in particular on the uncoated hinge side.
- FIG. 1 shows a side view of the coating installation 1.
- the coating roller 6 dives only partially into the tin bath 2.
- the metal strip 14 to be coated on one side is guided tightly against the coating roller 6 by deflection rollers 12 as belt guide with the required strip tension through the tin bath 2, in order to prevent unwanted penetration of the molten metal between metal strip 14 and coating roller 6.
- the individual process units are mounted on a support frame 10.
- the running direction L of the metal strip 14 is indicated by an arrow.
- the roller axis 8 of the coating roller 6 does not dip into the tin bath 2.
- the coating roller 6 is only partially brought into contact with the melt. Since with tin-containing metal layers the desired final thicknesses of the coating are well below the thickness of the originally applied material, excess tin is removed over two stages. In the strip running direction L, the layer thickness is adjusted for this purpose after the melt bath 2 with a stripping element 16 and a blow-off nozzle 18 in the coated metal strip 14.
- processing units such as a chemical or mechanical cleaning device of the strip surface before coating.
- process units can also follow, such as a furnace for the temperature treatment of the applied metal layer.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage für Metallbänder, bestehend aus einem Schmelzebad mit flüssigem Beschichtungsmaterial, einer Beschichtungsrolle und einer Bandführung für das über die Beschichtungsrolle laufende Metallband, wobei die Beschichtungsrolle nur zum Teil in das Schmelzebad eintaucht und diese aus einem Material besteht, das vom flüssigen Beschichtungsmaterial nicht benetzbar ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder mittels der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage für Metallbänder und ein Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder mittels der Beschichtungsanlage.
- Bekannt ist, einseitig verzinnte Metallbänder durch Feuerverzinnung oder durch galvanische Verzinnung herzustellen.
- Aus der Patentschrift
DE 27 12 003 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Stahlbänder bekannt. Die Stahlbänder werden aus einem Schmelzevorrat mit einem Überzug aus Zink, einer Zinklegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Herstellung korrosionsbeständiger Oberflächen versehen. Zur Beschichtung wird das Metallband nicht in das Schmelzebad eingetaucht, sondern über der Schmelzeoberfläche entlang geführt. Dabei wird das Band unmittelbar über der Schmelzeoberfläche in eine Position gebracht, bei der die Oberflächenspannung und die Benetzungseigenschaften des geschmolzenen Beschichtungsmetalls die Ausbildung eines Meniskus an der Oberfläche des Schmelzebades bewirken. Durch den Meniskus steht das Band in direktem Kontakt mit dem Schmelzebad und wird nur auf einer Bandseite kontinuierlich mit einem Überzug versehen. - Auch ist aus der Patentschrift
DE 29 52 573 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Beschichtung einer Seite eines Stahlbandes mit einem geschmolzenen Metall bekannt. Mit Hilfe von Führungsrollen wird das Band horizontal über ein Schmelzebad geführt, aus dem mit einer Auftragsvorrichtung ein aufsteigender Schmelzestrom zur Bandunterseite geleitet wird. Die Auftragsvorrichtung beinhaltet eine Pumpe, mit der über eine Leitung aus dem Schmelzebad Material entnommen wird, das bis zu einer Auslassöffnung nahe der Bandunterseite geführt wird. Mit der austretenden Schmelze wird auf der Unterseite des Bandes eine Metallschicht erzeugt und dabei verhindert, dass Metallschmelze auf die Oberseite des Bandes fließen kann. Die Auslassöffnung weist zur Seite hin eine Überlauföffnung auf, durch die überschüssige Schmelze austreten kann, die dem Schmelzebad wieder zugeführt wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsanlage für einseitig beschichtete Metallbänder weiterzubilden.
- Die Erfindung wird bezüglich einer Beschichtungsanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung durch die Merkmale des Anspruchs 6 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
- Die Erfindung schließt eine Beschichtungsanlage für Metallbänder ein, bestehend aus einem Schmelzebad mit flüssigem Beschichtungsmaterial, einer Beschichtungsrolle und einer Bandführung für das über die Beschichtungsrolle laufende Metallband, wobei die Beschichtungsrolle nur zum Teil in das Schmelzebad eintaucht und zumindest die Oberfläche der Beschichtungsrolle aus einem Material besteht, das vom flüssigen Beschichtungsmaterial nicht benetzbar ist.
- Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass das zu beschichtende Metallband eng anliegend über die Beschichtungsrolle geführt wird. Insbesondere wird als Metallschicht beispielsweise flüssiges Zinn oder eine Zinnlegierung auf ein Metallband aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufgebracht. Überschüssiges Zinn wird zur Einstellung der gewünschten Schichtdicke abgestreift.
- Das zu beschichtende Metallband wird um die Beschichtungsrolle umgelenkt und mit dem erforderlichen Bandzug so gespannt, damit sichergestellt wird, dass kein flüssiges Beschichtungsmaterial auf die Rückseite des Metallbandes gelangt.
- Bei der einseitigen Verzinnung mit einer in das Schmelzebad eintauchenden Beschichtungsrolle ist es besonders wichtig, dass kein Beschichtungsmaterial an der Oberfläche der Rolle anhaftet. Dazu besteht zumindest die Oberfläche der Beschichtungsrolle aus einem Material, das vom Beschichtungsmaterial nicht benetzt wird. Es eignen sich entweder die Metallschmelze abweisende Oberflächen oder auch Vollmaterial. Insbesondere im Zusammenhang mit zinnhaltigen Beschichtungsmaterialien kommen Grauguss oder Keramiken in Betracht, beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumnitrid oder Graphit.
- Der besondere Vorteil besteht darin, dass eine einseitige Beschichtung auf Metallbändern zuverlässig und mit geringem Aufwand hergestellt werden kann. Das Metallband tritt in den Bereichen, in denen die Beschichtung aufgebracht wird, rückseitig mit der Beschichtungsrolle in Kontakt, wodurch weitere Vorkehrungen zum Schutz der Bandrückseite nicht mehr nötig sind. Je nach Prozessführung wird das überschüssige Beschichtungsmaterial gezielt entfernt, um die gewünschten Schichtdicken einzustellen. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage zur Herstellung von zinnhaltigen Oberflächenschichten auf Bandmaterial aus Kupfer oder Kupferlegierungen.
- In der einfachsten Form hat die Beschichtungsrolle über die ganze Länge eine gleichmäßige zylindrische Form. Bei einer zylindrischen Form liegt das Bandmaterial vollflächig auf der Rollenoberfläche an.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Oberfläche der Beschichtungsrolle zur Rollenmitte hin konkav oder konisch geformt sein. Bei konkaver Krümmung werden die Randbereiche des Metallbandes stärker auf die Rollenoberfläche gedrückt, wodurch gegenüber der Schmelze eine zusätzliche Abdichtung an den Bandkanten erzielt wird. Ebenso wirkt eine konische Form, bei welcher der Radius der Beschichtungsrolle von beiden Enden aus gesehen zur Rollenmitte hin kontinuierlich abnimmt. Bei einer besonderen Form der konkaven Beschichtungsrolle weisen im Wesentlichen nur diejenigen Bereiche eine Krümmung der Rollenoberfläche auf, an denen die Beschichtungsrolle mit den Bandkanten in Berührung kommt. Mit anderen Worten, die Oberfläche der Beschichtungsrolle ist nur im Bereich der aufliegenden Bandkanten leicht konvex gekrümmt und weist im weiteren Verlauf in Richtung der Rollenmitte eine zylindrische Form auf. Die Beschichtungsrolle hat also zur Rollenmitte hin einen etwas kleineren Radius als der Rollenaußenrand. Durch diese besondere Ausgestaltung der Rollenoberfläche entsteht an den jeweiligen Kanten des Metallbandes gegenüber einer im übrigen eben aufliegenden Bandoberfläche eine geringfügige Aufwölbung, die unter Zugbeanspruchung die randseitigen Bereiche besonders gut gegenüber der Schmelze abdichtet. Ein Eindringen von flüssigem Beschichtungsmaterial in einen sich zwischen der Beschichtungsrolle und dem Bandmaterial bildenden Spalt kann so zuverlässig verhindert werden.
- In bevorzugter Ausgestaltung kann die Achse der in das Schmelzebad eintauchenden Beschichtungsrolle über der Schmelzebadoberfläche angeordnet sein. Hierdurch wird die Beschichtungsrolle nur partiell mit der Schmelze in Kontakt gebracht.
- Vorteilhafterweise kann, in Bandlaufrichtung der Beschichtungsrolle nachgeordnet, eine Abstreifeinrichtung angeordnet sein. Dabei kann die Abstreifeinrichtung ein Abstreifelement und/oder eine Abblasdüse sein. Über den Beschichtungsvorgang wird das Beschichtungsmaterial üblicherweise im Überschuss auf das zu beschichtende Metallband aufgebracht. Insbesondere liegen oft bei zinnhaltigen Metallschichten die gewünschten Enddicken der Beschichtung deutlich unter der Dicke des ursprünglich aufgebrachten Materials. Überschüssiges Zinn wird so über mehrere Stufen abgestreift und die Schichtdicke gezielt eingestellt.
- Vorteilhafterweise kann zumindest die Beschichtungsrolle in einem geschlossenen Gehäuse mit Schutzgas angeordnet sein, um eine Oxidbildung, insbesondere auf der nicht beschichteten Bandseite zu vermeiden.
- Ein weiterer Aspekt der Erfindung schließt bezüglich des Verfahrens zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder mittels der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage folgende Schritte ein:
- ein Metallband wird über eine Beschichtungsrolle geführt,
- auf dem Metallband wird auf der der Beschichtungsrolle gegenüber liegenden Oberfläche eine Beschichtung aufgebracht, und
- das überschüssige Beschichtungsmaterial wird bis zur gewünschten Schichtdicke entfernt, bevor oder nachdem sich das Metallband von der Oberfläche der Beschichtungsrolle abhebt.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
-
- Fig. 1 eine Vorderansicht einer Beschichtungsanlage mit Schmelzebad, und
- Fig. 2 eine Seitenansicht der Beschichtungsanlage gemäß Fig. 1.
- Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
- In Fig. 1 ist eine Beschichtungsanlage 1 mit einem Zinnbad 2 dargestellt, das sich in einem geheizten Schmelzebehälter mit Isolierung 4 befindet. Die einseitige Verzinnung wird mit einer in das Zinnbad 2 eintauchenden Beschichtungsrolle 6 durchgeführt. Diese besteht aus keramischem Vollmaterial, bei dem kein Beschichtungsmaterial an der Oberfläche der Beschichtungsrolle 2 anhaftet. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Beschichtungsanlage 1.
- Die Beschichtungsrolle 6 taucht nur zum Teil in das Zinnbad 2 ein. Dabei wird das einseitig zu beschichtende Metallband 14 durch Umlenkrollen 12 als Bandführung mit dem erforderlichen Bandzug eng an die Beschichtungsrolle 6 anliegend durch das Zinnbad 2 geführt, um ein ungewolltes Eindringen der Metallschmelze zwischen Metallband 14 und Beschichtungsrolle 6 zu vermeiden. Die einzelnen Prozesseinheiten sind an ein Tragegerüst 10 montiert. Die Laufrichtung L des Metallbandes 14 ist jeweils durch einen Pfeil gekennzeichnet.
- Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beschichtungsanlage 1 taucht die Rollenachse 8 der Beschichtungsrolle 6 nicht in das Zinnbad 2 ein. Hierdurch wird die Beschichtungsrolle 6 nur partiell mit der Schmelze in Kontakt gebracht. Da bei zinnhaltigen Metallschichten die gewünschten Enddicken der Beschichtung deutlich unter der Dicke des ursprünglich aufgebrachten Materials liegt, wird überschüssiges Zinn über zwei Stufen entfernt. In Bandlaufrichtung L wird hierzu nach dem Schmelzebad 2 mit einem Abstreifelement 16 und einer Abblasdüse 18 bei dem beschichteten Metallband 14 die Schichtdicke eingestellt.
- Es können weitere Prozesseinheiten vorgeschaltet sein, wie beispielsweise eine chemische oder mechanische Reinigungseinrichtung der Bandoberfläche vor der Beschichtung. Ebenso können weitere Prozesseinheiten auch nachfolgen, wie beispielsweise ein Ofen zur Temperaturbehandlung der aufgebrachten Metallschicht.
-
- 1
- Beschichtungsanlage
- 2
- Schmelzebad / Zinnbad
- 4
- Schmelzebehälter mit Isolierung
- 6
- Beschichtungsrolle
- 8
- Rollenachse
- 10
- Tragegerüst
- 12
- Bandführung / Umlenkrollen
- 14
- Metallband
- 16
- Abstreifelement
- 18
- Abblasdüse
- L
- Laufrichtung
Claims (6)
- Beschichtungsanlage (1) für Metallbänder, bestehend aus einem Schmelzebad (2) mit flüssigem Beschichtungsmaterial, einer Beschichtungsrolle (6) und einer Bandführung (12) für das über die Beschichtungsrolle (6) laufende Metallband (14),
dadurch gekennzeichnet, dass,
die Beschichtungsrolle (6) nur zum Teil in das Schmelzebad (2) eintaucht und zumindest die Oberfläche der Beschichtungsrolle (6) aus einem Material besteht, das vom flüssigen Beschichtungsmaterial nicht benetzbar ist. - Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Beschichtungsrolle (6) zur Rollenmitte hin konkav oder konisch geformt ist.
- Beschichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der in das Schmelzebad (2) eintauchenden Beschichtungsrolle (6) über der Schmelzebadoberfläche angeordnet ist.
- Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Bandlaufrichtung der Beschichtungsrolle (6) nachgeordnet ein Abstreifelement (16) und/oder eine Abblasdüse (18) angeordnet ist.
- Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Beschichtungsrolle (6) in einem geschlossenen Gehäuse mit Schutzgas angeordnet ist.
- Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder (14) mittels einer Beschichtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass- ein Metallband (14) über eine Beschichtungsrolle (6) geführt wird,- auf dem Metallband (14) auf der der Beschichtungsrolle (6) gegenüber liegenden Oberfläche eine Beschichtung aufgebracht wird, und- das überschüssige Beschichtungsmaterial bis zur gewünschten Schichtdicke entfernt wird, bevor oder nachdem sich das Metallband (14) von der Oberfläche der Beschichtungsrolle (6) abhebt.
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