EP2650388A1 - Verfahren und Behandlungsstrecke zum abschnittsweise Veredeln eines Metallprodukts - Google Patents

Verfahren und Behandlungsstrecke zum abschnittsweise Veredeln eines Metallprodukts Download PDF

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EP2650388A1
EP2650388A1 EP12005144.6A EP12005144A EP2650388A1 EP 2650388 A1 EP2650388 A1 EP 2650388A1 EP 12005144 A EP12005144 A EP 12005144A EP 2650388 A1 EP2650388 A1 EP 2650388A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal product
treatment station
station
metal
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12005144.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Dr. Niehoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP2650388A1 publication Critical patent/EP2650388A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method and a treatment line, with which a metal product can be processed in sections.
  • the finishing includes a thermal treatment and a surface treatment.
  • thermo treatment In the heat treatment of metals (also referred to as their "thermal treatment"), certain material properties are produced by exposing the metal to certain temperatures or temperature gradients.
  • Methods of heat treatment for example, the annealing, curing or tempering, with which the structure of a metal, so the arrangement of the crystallites contained, can be selectively influenced. Properties such as hardness, toughness, cold workability or microstructural homogeneity of the metal can be brought about in a planned way.
  • oxy-fuel burners are advantageous, in particular because they consume relatively little fuel gas at high heat efficiency compared with the use of air as combustion gas, generate less exhaust gases and permit more precise work.
  • These burners work with a fuel gas and a combustion gas, which has a particularly high oxygen content of over 21%.
  • the surface may be tempered by the application of a layer, such as a zinc layer.
  • this compensation takes place after the respective metal has been thermally treated.
  • the heated metal is first cooled and then usually transported to another plant to be further treated there.
  • the production of metal products, in particular metal strips, rolls or foils, which includes both a heat treatment and a surface treatment, is therefore expensive both in terms of time and in terms of energy consumption and the required logistics.
  • the present invention therefore has the task of simplifying and accelerating the production of metal products, in particular metal strips, rolls or films.
  • a "metal product” may be any type of metal strip, a metal foil, a metal tube, a metal wire, a metal cord or other metal piece with or without a three-dimensional profile.
  • the metal may be, for example, steel, aluminum or copper or a metal alloy.
  • a first portion of a metal product is passed through a thermal treatment station.
  • This station serves to influence sections of the metal product located at it by a controlled heating with respect to material properties.
  • desired degrees of hardness, toughness, cold workability and / or structural homogeneity of the metal product in the respective section can be achieved according to the particular need.
  • the method further comprises passing the first portion of the metal product through a surface treatment station.
  • This is adapted to reimburse the surface of a portion of the metal product located thereon.
  • the surface can be coated with metal or plastic, for example. In the former case, the coating material may be the same metal as the metal product, but it may be another metal.
  • a second portion of the metal product is at a time in the surface treatment station to which the first portion is located in the thermal processing station.
  • the term "second" section does not refer to the order of treatment in the refining process. Rather, the second section can pass through the thermal treatment station before or after the first section.
  • the refining thus takes place in that the respective sections of the metal product pass through the two mentioned stations in succession without interrupting the processing process.
  • the associated processing steps are integrated into a single process insofar as the metal product as a whole is not first processed in one way and then in the other, but successively both heat treated and surface-finished in sections.
  • the method can be carried out in a single chamber.
  • the first section may be passed through the surface treatment station before or after the first section is passed through the thermal treatment station.
  • thermal energy introduced in the first passed station may continue to be utilized at the following station when the first section (and with it further further sections of the metal product following in the finishing process) is continued while still hot or at least warm. Thus, energy can be saved.
  • each section can be processed immediately after passing through a station, for example, not after cooling or after further sections of the metal product have been treated at the same station, also the time and the logistical effort in the refining can be reduced. Thus, the previously required for a transport cooling process between two processing steps can be omitted. If, for example, the metal product is unwound from a roll, not only does the entire metal product need a first refining step be run through and rolled up again before a second refining step can be made.
  • the controlled heating in the thermal treatment station as needed and depending on the metal to temperatures between about 100 ° C and about 1000 ° C, in particular between about 200 ° C and 500 ° C, more preferably at 250 to 300 ° C, is preferably carried out by direct flame heating (DFI).
  • DFI direct flame heating
  • thermal spraying such as blowing the coating material into one or more plasma flame (s), high-speed flame (s) or laser beam (s).
  • coating material can be applied by vapor deposition. If a plastic coating is to be produced, it is advantageous if the first section of the metal product passes first through the thermal treatment station and then through the surface treatment station. Then, cold plastic material, for example in the form of chips, powder or granules, may be applied (e.g., inflated) to the surface of the first section still heated by the thermal treatment.
  • the coating material is applied laterally, ie, for example, in the horizontal direction. Excess powder or similar then just drops off.
  • the metal product is a metal strip or a metal foil
  • the coating can be applied laterally with a vertical guidance of the surface to be coated of the metal product through the thermal treatment station and the surface treatment station. This also has the advantage that even dust from the metal product falls down. If the tape or the film is unwound from a roll, in this case the axis of rotation of the roll is therefore preferably vertical.
  • a section is led through at least one further thermal treatment station and / or at least one further surface treatment station.
  • the section thereby passes through the respective further station, while at the same time another section passes through another station.
  • time and energy can be saved when various kinds of heat treatment, such as quenching and tempering, are successively performed on one section when simultaneously treating another section at another station.
  • a portion of the metal product can be cooled. At the same time, this cooling is preferably carried out at the same time that another section of the metal product is passed through the thermal treatment station or through the surface treatment station.
  • the method may include a step of separating a portion of the metal product, optionally followed by packaging the severed portion. In this way, the metal product can be heat treated and surface-treated in sections, optionally cooled, separated and packaged. It only needs to be refined as much of the metal product, as is currently required, for example, for a packaging unit of a predetermined number of separated sections.
  • the metal product is a metal strip, a metal roll or a metal foil, which is led directly from the rolling process or from a roll for refining on a treatment line.
  • the method may include a step of changing the arrangement of the stations.
  • a portion of the metal product may be refined to obtain the first desired properties, then, for example, the order of the thermal treatment station and the surface treatment station interchanged and then refining another portion of the metal product to achieve second desired properties.
  • the invention further relates to a treatment line for carrying out one or more of the methods described above.
  • the respective treatment stations are set in modules. With the modules so the treatment order can be relatively easily replaced according to the desired product properties.
  • finishing a metal strip 1 is unwound from a roll 9 and a treatment section 10 along.
  • the order of the stations shown is exemplary.
  • the treatment path can be set up so that the arrangement is variable, so that the respective stations, in particular the thermal treatment station and the surface treatment station, can be interchanged.
  • each section of the metal strip 1 after its unwinding from the roller 9, first passes through a thermal treatment station 2.
  • This station comprises a device 6 for direct flame heating. As stated above, this may in particular be an oxyfuel heating. Subsequently, each section is passed through a surface treatment station 3, which has a device 7 for thermal spraying.
  • a portion of the metal strip passes through a cooling station 4 and a station 5, at which the corresponding portion (in the illustrated case section 13) is separated from the metal strip.
  • the separated section is packed in a box at a packing station 16 and can finally be removed.
  • the thermal treatment station 2 and the surface treatment station 3 are arranged so that a portion 12 is at a time in the surface treatment station 3, while a portion 11 of the same metal strip 1 is in the thermal treatment station 2.
  • the section 12 has been carried out first by the thermal treatment station 2, before its surface in the in the FIG. 1 shown moment at the surface treatment station 3 is refined. In this way, the still existing from the passage of the thermal treatment station 2 heat at the surface treatment station 3 can be exploited.
  • the metal strip 1 is unwound from the roll 9.
  • the roller is arranged so that its axis A is vertically aligned.
  • the treated surface of the metal strip 1 thereby also extends vertically.
  • the coating material is applied to the surface treatment station 3 in the horizontal direction. As stated above, this arrangement has the advantage that excess coating material as well as any dust from the metal strip 1 drops.
  • the FIG. 2 shows a typical apparatus 7 for thermal spraying, which can be used at a surface treatment station.
  • the metal strip 1 is transported in the direction of the arrow, the section 12 is treated at the time shown by thermal spraying.
  • a flame 21 is directed to the section, which distributes the material flow evenly.
  • the flame is created by the combustion of laterally supplied oxygen and methane.
  • particles 23 supplied during combustion are melted onto the metal product 1.
  • the layer 22 is formed.
  • the particles can be supplied, for example, in the form of zinc powder or granules. Depending on the positioning of the spray burner shown, the particles can be spun in a horizontal or vertical direction.
  • FIG. 3 an exemplary arrangement in a treatment section 10 for refining a metal product 1 is shown.
  • the metal product is unwound from a roll 9 and treated on both sides at the different treatment stations.
  • the treatment section shown here comprises two thermal treatment stations and two surface treatment stations.
  • each section of the metal product After being unwound from the roll 9, each section of the metal product first passes through the thermal treatment station 2A, then the surface treatment station 3A, then the thermal treatment station 2B and finally the surface treatment station 3B.
  • FIGS. 4 and 5 each schematically show a treatment section 10 through which a unwound from a roll 9 metal product 1 is guided.
  • Both treatment lines each comprise a thermal treatment station 2, a surface treatment station 3, a cooling station 4 and stations 5 and 16 for cutting or packaging.
  • the individual stations are constructed here as modules.
  • the cooling at the station 4 can be achieved in each case by conduction, spraying or use of a heat sink.
  • the two treatment routes 10 of the FIGS. 4 and 5 differ in the order of the modules: According to the treatment course of the FIG. 4 A section of the metal product 1 passes first through a thermal treatment station 2 and then through a surface treatment station 3, whereas a section of the metal product 1 according to the treatment line passes through the FIG. 5 first passes through a surface treatment station and thereafter a thermal treatment station. Which arrangement is suitable in each case depends on the desired material properties to be achieved.
  • the respective treatment stations are set in modules whose order can be easily reversed. Also material from a single roll 9 can be a first Part of the treatment course of the FIG. 4 and a second part of the treatment section of the FIG. 5 go through, with in between the module order has been changed.
  • the partial treatment of the material of the roll allows the refinement of smaller amounts of the metal product according to the respective finishing requirements, because not the material of the entire roll must be treated in each case.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Behandlungsstrecke (10) zum abschnittsweisen Veredeln eines Metallprodukts (1). Dabei wird ein erster Abschnitt (11) des Metallprodukts durch eine thermische Behandlungsstation (2) geführt, in der ein kontrolliertes Aufheizen des Metallprodukts zum Bedingen erwünschter Materialeigenschaften erfolgt. Weiterhin wird der erste Abschnitt (11) des Metallprodukts durch eine Oberflächenbehandlungsstation (3) geführt, in der ein Vergüten einer Oberfläche des Metallprodukts erfolgt. Zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der erste Abschnitt (11) des Metallprodukts in der thermischen Behandlungsstation (2) befindet, ist ein zweiter Abschnitt (12) des Metallprodukts in der Oberflächenbehandlungsstation (3).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Behandlungsstrecke, mit denen ein Metallprodukt abschnittsweise veredelt werden kann. Die Veredelung umfasst eine thermische Behandlung und eine Oberflächenbehandlung.
    • Stand der Technik
  • Bei der Wärmebehandlung von Metallen (auch als deren "thermische Behandlung" bezeichnet) werden bestimmte Werkstoffeigenschaften dadurch erzeugt, dass das Metall gewissen Temperaturen oder Temperaturverläufen ausgesetzt wird. Verfahren der Wärmebehandlung sind beispielsweise das Glühen, das Härten oder das Anlassen, mit denen das Gefüge eines Metalls, also die Anordnung der enthaltenen Kristallite, gezielt beeinflusst werden kann. Eigenschaften wie Härtegrade, Zähigkeit, Kaltverformbarkeit oder Gefügehomogenität des Metalls können auf diese Weise planvoll hervorgerufen werden.
  • Mit Hilfe direkter Flammbeheizung (englisch "direct flame impingement", kurz DFI) kann die jeweils nötige Wärmeenergie zugeführt werden. In der europäischen Patentanmeldung EP 2 267 171 A1 ist ein Verfahren der Wärmebehandlung unter Verwendung von DFI-Brennern beschrieben.
  • Bei der direkten Flammbeheizung sind sogenannte Oxyfuel-Brenner vorteilhaft, insbesondere weil sie bei hoher Wärmeeffizienz im Vergleich zur Verwendung von Luft als Verbrennungsgas relativ wenig Brenngas verbrauchen, weniger Abgase erzeugen und ein präziseres Arbeiten erlauben. Diese Brenner arbeiten mit einem Brenngas und einem Verbrennungsgas, das einen besonders hohen Sauerstoffanteil von über 21 % aufweist.
  • Neben der thermischen Behandlung und in einem hiervon getrennten Verarbeitungsschritt werden Metalle oft einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Beispielsweise kann die Oberfläche durch das Aufbringen einer Schicht, wie einer Zinkschicht, vergütet werden.
  • Gemäß dem Stand der Technik erfolgt diese Vergütung, nachdem das jeweilige Metall thermisch behandelt wurde. Das erhitzte Metall wird dazu zunächst abgekühlt und dann meist in ein anderes Werk transportiert, um dort weiter behandelt zu werden. Die Produktion von Metallprodukten, insbesondere von Metallbändern, - rollen oder ―folien, die sowohl eine Wärmebehandlung als auch eine Oberflächenvergütung umfasst, ist deshalb aufwendig sowohl im Hinblick auf die Zeit als auch in Bezug auf den Energieaufwand und die erforderliche Logistik.
  • Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, die Produktion von Metallprodukten, insbesondere von Metallbändern, - rollen oder ―folien, zu vereinfachen und zu beschleunigen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Behandlungsstrecke entsprechend den unabhängigen Patentansprüchen für eine abschnittsweise Veredelung eines Metallprodukts vorgeschlagen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein "Metallprodukt" insbesondere jegliche Art von Metallband, eine Metallfolie, ein Metallrohr, ein Metalldraht, ein Metallseil oder ein anderes Metallstück mit oder ohne einem dreidimensionalen Profil sein. Das Metall kann beispielsweise Stahl, Aluminium oder Kupfer oder eine Metalllegierung sein.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein erster Abschnitt eines Metallprodukts durch eine thermische Behandlungsstation geführt. Diese Station dient dazu, an ihr befindliche Abschnitte des Metallprodukts durch ein kontrolliertes Aufheizen in Bezug auf Werkstoffeigenschaften zu beeinflussen. Wie oben beschrieben können so beispielsweise gewünschte Härtegrade, Zähigkeit, Kaltverformbarkeit und/ oder Gefügehomogenität des Metallprodukts in dem betreffenden Abschnitt entsprechend dem jeweiligen Bedarf erreicht werden.
  • Das Verfahren umfasst weiterhin ein Durchführen des ersten Abschnitts des Metallprodukts durch eine Oberflächenbehandlungsstation. Diese ist dazu eingerichtet, die Oberfläche eines sich an ihr befindlichen Abschnitts des Metallprodukts zu vergüten. Die Oberfläche kann dabei beispielsweise mit Metall oder Kunststoff beschichtet werden. Im ersteren Fall kann das Beschichtungsmaterial dasselbe Metall sein wie das Metallprodukt, es kann aber auch ein anderes Metall sein.
  • Dem erfindungsgemäßen Verfahren zufolge befindet sich ein zweiter Abschnitt des Metallprodukts zu einem Zeitpunkt in der Oberflächenbehandlungsstation, zu dem der erste Abschnitt sich in der thermischen Behandlungsstation befindet. Die Bezeichnung als "zweiter" Abschnitt bezieht sich dabei nicht auf die Reihenfolge der Behandlung in dem Veredelungsverfahren. Vielmehr kann der zweite Abschnitt vor oder nach dem ersten Abschnitt die thermische Behandlungsstation durchlaufen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Veredelung also, indem die jeweiligen Abschnitte des Metallprodukts die beiden genannten Stationen nacheinander ohne Unterbrechung des Verarbeitungsprozesses durchlaufen. Die zugehörigen Bearbeitungsschritte sind insofern in einen einzigen Prozess integriert, als das Metallprodukt als Ganzes nicht zuerst auf die eine und dann auf die andere Weise aufbereitet, sondern abschnittsweise nacheinander sowohl wärmebehandelt als auch oberflächenveredelt wird.
  • Insbesondere kann das Verfahren in einer einzigen Kammer ausgeführt werden.
  • Je nach den jeweiligen Anforderungen an das Zielprodukt kann das Durchführen des ersten Abschnitts durch die Oberflächenbehandlungsstation vor oder nach dem Durchführen des ersten Abschnitts durch die thermische Behandlungsstation erfolgen. In jedem Fall kann thermische Energie, die in der zuerst durchlaufenen Station eingebracht wird, an der folgenden Station weitergenutzt werden, wenn der erste Abschnitt (und mit ihm weitere, im Veredelungsprozess nachfolgende Abschnitte des Metallprodukts) in noch heißem oder zumindest warmem Zustand weitergeführt wird. Somit kann Energie eingespart werden.
  • Da jeder Abschnitt gleich nach Durchlaufen einer Station weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise also nicht erst nach einem Abkühlen oder nachdem weitere Abschnitte des Metallprodukts an derselben Station behandelt wurden, können zudem der Zeit- und der logistische Aufwand bei der Veredelung reduziert werden. So kann der bisher für einen Transport erforderliche Abkühlungsprozess zwischen zwei Verarbeitungsschritten entfallen. Wird das Metallprodukt beispielsweise von einer Rolle abgespult, muss zudem nicht erst das ganze Metallprodukt einen ersten Veredelungsschritt durchlaufen und wieder aufgerollt werden, ehe ein zweiter Veredelungsschritt vorgenommen werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung offenbart.
  • Das kontrollierte Aufheizen in der thermischen Behandlungsstation je nach Bedarf und je nach Metall auf Temperaturen zwischen etwa 100°C und etwa 1.000°C, insbesondere zwischen etwa 200°C und 500°C, weiter insbesondere auf 250 bis 300°C, erfolgt vorzugsweise durch direkte Flammbeheizung (DFI). Damit ist eine sehr präzise Einstellung der Erwärmungsbedingungen möglich. Da der Energieeintrag mittels DFI unter Verwendung von Oxyfuel-Brenner einen besonders hohen Wirkungsgrad hat, ist die Verwendung eines oder mehrerer solcher Oxyfuel-Brenner besonders vorteilhaft.
  • Aus demselben Grund ist der Einsatz von einem oder mehreren Oxyfuel-Brenner/n beim Vergüten der Oberfläche durch thermisches Spritzen vorteilhaft. Erfolgt sowohl die thermische Behandlung als auch die Oberflächenvergütung unter Verwendung von Oxyfuel, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass zumindest teilweise eine gemeinsame Gasversorgung bereitgestellt werden und so der Anlagenaufbau simplifiziert und der Wartungsaufwand gemindert werden kann.
  • Andere Möglichkeiten des Oberflächenvergütens sind thermisches Spritzen, wie das Einblasen des Beschichtungsmaterials in eine oder mehrere Plasmaflamme(n), Hochgeschwindigkeitsflamme(n) oder Laserstrahl(en). Alternativ kann Beschichtungsmaterial aufgedampft werden. Soll eine Kunststoffbeschichtung erzeugt werden, ist es vorteilhaft, wenn der erste Abschnitt des Metallprodukts zuerst die thermische Behandlungsstation und danach die Oberflächenbehandlungsstation durchläuft. Dann kann kaltes Kunststoffmaterial, beispielsweise in Form von Spänen, Pulver oder Granulat, auf die Oberfläche des noch von der thermischen Behandlung erhitzten ersten Abschnitts aufgebracht (z.B. aufgeblasen) werden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das Beschichtungsmaterial seitlich aufgebracht wird, beispielsweise also in horizontaler Richtung. Überschüssiges Pulver o.ä. fällt dann einfach ab. Ist das Metallprodukt ein Metallband oder eine Metallfolie, kann ein seitliches Aufbringen der Beschichtung mit einer vertikalen Führung der zu beschichtenden Oberfläche des Metallprodukts durch die thermische Behandlungsstation und die Oberflächenbehandlungsstation einhergehen. Dies bietet zudem den Vorteil, dass auch Staub von dem Metallprodukt hinabfällt. Sofern das Band oder die Folie von einer Rolle abgespult wird, ist in diesem Fall die Drehachse der Rolle also vorzugsweise vertikal.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Abschnitt durch mindestens eine weitere thermische Behandlungsstation und/oder mindestens eine weitere Oberflächenbehandlungsstation geführt. Vorzugsweise durchläuft der Abschnitt dabei die jeweilige weitere Station, während gleichzeitig ein anderer Abschnitt eine andere Station durchläuft. Auf diese Weise können Zeit und Energie gespart werden, wenn verschiedene Arten der Wärmebehandlung, wie zum Beispiel ein Abschrecken und ein Anlassen, nacheinander an einem Abschnitt ausgeführt werden, wenn zeitgleich ein anderer Abschnitt an einer andere Station behandelt wird.
  • Weiterhin kann ein Abschnitt des Metallprodukts gekühlt werden. Vorzugsweise erfolgt diese Kühlung gleichzeitig dazu, dass ein anderer Abschnitt des Metallprodukts durch die thermische Behandlungsstation oder durch die Oberflächenbehandlungsstation geführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren einen Schritt des Abtrennens eines Abschnitts von dem Metallprodukt umfassen, ggf. gefolgt von einem Verpacken des abgetrennten Abschnitts. Auf diese Weise kann das Metallprodukt abschnittsweise wärme- und oberflächenbehandelt, ggf. gekühlt, abgetrennt und verpackt werden. Dabei braucht nur so viel von dem Metallprodukt veredelt zu werden, wie jeweils gerade benötigt wird, beispielsweise für eine Verpackungseinheit von einer vorgegebenen Anzahl von abgetrennten Abschnitten.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Metallprodukt ein Metallband, eine Metallrolle oder eine Metallfolie, das/der direkt vom Walzprozess oder von einer Rolle zur Veredelung auf eine Behandlungsstrecke geführt wird.
  • Das Verfahren kann einen Schritt des Änderns der Anordnung der Stationen umfassen. So kann ein Teil des Metallprodukts zur Erzielung erster gewünschter Eigenschaften veredelt werden, dann beispielsweise die Reihenfolge der thermischen Behandlungsstation und der Oberflächenbehandlungsstation vertauscht und danach ein anderer Teil des Metallprodukts zur Erzielung zweiter gewünschter Eigenschaften veredelt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Behandlungsstrecke zum Ausführen eines oder mehrerer der oben beschriebenen Verfahren. Die jeweiligen Behandlungsstationen sind dabei in Module gefasst. Mit den Modulen kann so die Behandlungsreihenfolge entsprechend den gewünschten Produkteigenschaften relativ leicht ausgetauscht werden.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt:
    • Figur 1
    zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Veredelung eines Metallbandes entlang einer Behandlungsstrecke;
    Figur 2
    zeigt eine typische Oberflächenbehandlungsstation;
    Figur 3
    zeigt einen Teil einer beispielhaften Behandlungsstrecke entsprechend der Erfindung;
    Figur 4
    zeigt eine beispielhafte Behandlungsstrecke entsprechend der Erfindung, und
    Figur 5
    zeigt eine andere beispielhafte Behandlungsstrecke entsprechend der Erfindung.
  • Entsprechend der in der Figur 1 gezeigten Veredelung wird ein Metallband 1 von einer Rolle 9 abgespult und eine Behandlungsstrecke 10 entlanggeführt. Die Reihenfolge der gezeigten Stationen ist exemplarisch. Insbesondere kann die Behandlungsstrecke so eingerichtet sein, dass die Anordnung variabel ist, so dass die jeweiligen Stationen, insbesondere die thermische Behandlungsstation und die Oberflächenbehandlungsstation, vertauscht werden können.
  • In der dargestellten Anordnung durchläuft jeder Abschnitt des Metallbandes 1 nach seinem Abspulen von der Rolle 9 zunächst eine thermische Behandlungsstation 2. Diese Station umfasst eine Vorrichtung 6 zur direkten Flammbeheizung. Wie oben dargelegt, kann es sich dabei insbesondere um eine Oxyfuel-Beheizung handeln. Anschließend wird jeder Abschnitt durch eine Oberflächenbehandlungsstation 3 geführt, die eine Vorrichtung 7 zum thermischen Spritzen aufweist.
  • Danach durchläuft ein Abschnitt des Metallbandes eine Kühlstation 4 und eine Station 5, an der der entsprechende Abschnitt (im dargestellten Fall Abschnitt 13) vom Metallband abgetrennt wird. Der abgetrennte Abschnitt wird an einer Packstation 16 in eine Kiste gepackt und kann schließlich abtransportiert werden.
  • Die thermische Behandlungsstation 2 und die Oberflächenbehandlungsstation 3 sind so angeordnet, dass sich ein Abschnitt 12 zu einer Zeit in der Oberflächenbehandlungsstation 3 befindet, während sich ein Abschnitt 11 desselben Metallbandes 1 in der thermischen Behandlungsstation 2 befindet. Im Verlauf des Abspulens ist also der Abschnitt 12 zuerst durch die thermische Behandlungsstation 2 durchgeführt worden, bevor seine Oberfläche im in der Figur 1 dargestellten Moment an der Oberflächenbehandlungsstation 3 veredelt wird. Auf diese Weise kann die noch von dem Durchlaufen der thermischen Behandlungsstation 2 vorhandene Wärme an der Oberflächenbehandlungsstation 3 ausgenutzt werden.
  • Das Metallband 1 wird von der Rolle 9 abgespult. Die Rolle ist so angeordnet, dass ihre Achse A vertikal ausgerichtet ist. Die behandelte Oberfläche des Metallbandes 1 verläuft dadurch ebenfalls vertikal. Insbesondere wird das Beschichtungsmaterial an der Oberflächenbehandlungsstation 3 in horizontaler Richtung aufgebracht. Wie oben ausgeführt wurde, hat diese Anordnung den Vorteil, dass überschüssiges Beschichtungsmaterial ebenso wie etwaiger Staub von dem Metallband 1 abfällt.
  • Die Figur 2 zeigt eine typische Vorrichtung 7 zum thermischen Spritzen, die an einer Oberflächenbehandlungsstation verwendet werden kann. Das Metallband 1 wird dabei in Pfeilrichtung transportiert, der Abschnitt 12 wird zum gezeigten Zeitpunkt durch thermisches Spritzen behandelt. Dabei wird eine Flamme 21 auf den Abschnitt gerichtet, die den Stoffstrom gleichmäßig verteilt. Die Flamme entsteht durch die Verbrennung von seitlich jeweils zugeführtem Sauerstoff und Methan.
  • Bei der dargestellten Oberflächenbehandlung werden bei der Verbrennung zugeführte Partikel 23 auf das Metallprodukt 1 aufgeschmolzen. So entsteht die Schicht 22. Die Partikel können beispielsweise in Form von Zinkpulver oder -granulat zugeführt werden. Je nach Positionierung des gezeigten Spritzbrenners können die Partikel in horizontaler oder vertikaler Richtung aufgeschleudert werden.
  • In der Figur 3 ist eine beispielhafte Anordnung in einer Behandlungsstrecke 10 zur Veredelung eines Metallprodukts 1 gezeigt. Das Metallprodukt wird von einer Rolle 9 abgespult und an den verschiedenen Behandlungsstationen beidseitig behandelt. Die gezeigte Behandlungsstrecke umfasst dabei zwei thermische Behandlungsstationen und zwei Oberflächenbehandlungsstationen.
  • Jeder Abschnitt des Metallprodukts durchläuft dabei nach seinem Abspulen von der Rolle 9 zunächst die thermische Behandlungsstation 2A, danach die Oberflächenbehandlungsstation 3A, daraufhin die thermische Behandlungsstation 2B und schließlich die Oberflächenbehandlungsstation 3B.
  • Auf diese Weise kann jeweils aus einer vorangegangenen Behandlung noch vorhandene Restwärme weiter genutzt werden. Zugleich können die jeweils gewünschten Materialeigenschaften durch die verschiedenen Behandlungsschritte erreicht werden.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen schematisch jeweils eine Behandlungsstrecke 10, durch die ein von einer Rolle 9 abgespultes Metallprodukt 1 geführt wird. Beide Behandlungsstrecken umfassen jeweils eine thermische Behandlungsstation 2, eine Oberflächenbehandlungsstation 3, eine Kühlstation 4 sowie Stationen 5 und 16 zum Schneiden bzw. Verpacken. Die einzelnen Stationen sind hier als Module aufgebaut. Die Kühlung an der Station 4 kann jeweils durch Konduktion, Besprühen oder Verwendung eines Kühlkörpers erzielt werden. Die beiden Behandlungsstrecken 10 der Figuren 4 und 5 unterscheiden sich in der Reihenfolge der Module: Gemäß der Behandlungsstrecke der Figur 4 durchläuft ein Abschnitt des Metallprodukts 1 zuerst eine thermische Behandlungsstation 2 und danach eine Oberflächenbehandlungsstation 3, wohingegen ein Abschnitt des Metallprodukts 1 gemäß der Behandlungsstrecke der Figur 5 zuerst eine Oberflächenbehandlungsstation und danach eine thermische Behandlungsstation durchläuft. Welche Anordnung jeweils geeignet ist, hängt von den gewünschten, zu erzielenden Materialeigenschaften ab.
  • Die jeweiligen Behandlungsstationen sind in Module gefasst, deren Reihenfolge leicht vertauscht werden kann. Auch Material von einer einzigen Rolle 9 kann zu einem ersten Teil die Behandlungsstrecke der Figur 4 und einem zweiten Teil die Behandlungsstrecke der Figur 5 durchlaufen, wobei zwischendurch die Modulreihenfolge umgestellt wurde. Die teilweise Behandlung des Materials der Rolle erlaubt die Veredelung kleinerer Mengen des Metallprodukts entsprechend den jeweiligen Veredelungsanforderungen, weil nicht jeweils das Material der gesamten Rolle behandelt werden muss.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Metallband
    2, 2A, 2B
    thermische Behandlungsstation
    3, 3A, 3B
    Oberflächenbehandlungsstation
    4
    Kühlstation
    5
    Station zum Schneiden
    6
    DFI-Vorrichtung
    7
    thermische Spritzvorrichtung
    9
    Rolle
    10
    Behandlungsstrecke
    11
    Abschnitt
    12
    Abschnitt
    16
    Packstation
    21
    Flamme
    22
    Schicht
    23
    Partikel
    A
    Rollenachse

Claims (14)

  1. Verfahren zum abschnittsweisen Veredeln eines Metallprodukts (1) beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kupfer, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    ein Durchführen eines ersten Abschnitts (11) des Metallprodukts durch eine thermische Behandlungsstation (2), in der ein kontrolliertes Aufheizen des Metallprodukts zum Bedingen erwünschter Materialeigenschaften erfolgt, und
    ein Durchführen des ersten Abschnitts (11) des Metallprodukts durch eine Oberflächenbehandlungsstation (3), in der ein Vergüten einer Oberfläche des Metallprodukts erfolgt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein zweiter Abschnitt (12) des Metallprodukts sich zu einem Zeitpunkt in der Oberflächenbehandlungsstation befindet, zu dem der erste Abschnitt des Metallprodukts sich in der thermischen Behandlungsstation befindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallprodukt in der thermischen Behandlungsstation auf Temperaturen zwischen 100°C und 1.000°C, insbesondere zwischen 200°C und 500°C, weiter insbesondere zwischen 250°C und 300°C erhitzt wird.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das kontrollierte Aufheizen in der thermischen Behandlungsstation (11) mittels direkter Flammbeheizung erfolgt, bei der vorzugsweise ein oder mehrere Oxyfuel-Brenner verwendet wird/werden.
  4. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vergüten der Oberfläche des Metallprodukts in der Oberflächenbehandlungsstation ein Beschichten der Oberfläche mit einem Beschichtungsmaterial, wie Metall und/oder Kunststoff, umfasst,
    von dem vorzugsweise Partikel (23) aus einem Draht oder Stab herausgelöst oder als Pulver aufgebracht werden, wobei jeweils die Partikel beispielsweise geschmolzen, angeschmolzen oder erweicht werden.
  5. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vergüten der Oberfläche des Metallprodukts einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst:
    thermisches Spritzen, bei dem vorzugsweise eine oder mehrere Oxyfuelflamme/n, eine oder mehrere Plasmaflamme/n, eine oder mehrere Hochgeschwindigkeitsflamme/n oder ein oder mehrere Laserstrahl/en zum An- oder Aufschmelzen von Beschichtungsmaterial dient/dienen;
    Aufdampfen von Beschichtungsmaterial;
    Aufbringen von kaltem Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Metallprodukts;
    wobei jeweils das Beschichtungsmaterial vorzugsweise in horizontaler Richtung, insbesondere senkrecht auf eine vertikal ausgerichtete zu beschichtende Fläche des Metallprodukts (1) aufgebracht wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Abschnitt des Metallprodukts zuerst durch die thermische Behandlungsstation (2) und danach noch heiß an die Oberflächenbehandlungsstation (3) geführt wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Metallprodukt (1) ein Metallband, eine Metallrolle, ein Metallrohr oder eine Metallfolie ist, und/oder wobei das Metallprodukt ein Profil aufweist.
  8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das zudem einen Schritt des Durchführens des ersten Abschnitts des Metallprodukts durch eine weitere thermische Behandlungsstation (2B), und/oder
    ein Durchführen des ersten Abschnitts des Metallprodukts durch eine weitere Station (3B) zur Oberflächenvergütung umfasst.
  9. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das zusätzlich einen Schritt des Kühlens des ersten Abschnitts des Metallprodukts in einer Kühlstation (4) umfasst, wobei die Kühlung insbesondere durch Konvektion, durch einen Kühlkörper in der Kühlstation oder durch ein aufgesprühtes Kühlfluid erfolgt.
  10. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das zusätzlich einen Schritt des Abtrennens des ersten Abschnitts des Metallprodukts von dem Metallprodukt und vorzugsweise einen Schritt des Verpackens des abgetrennten ersten Abschnitts (13) umfasst.
  11. Behandlungsstrecke (10) zur Veredelung eines Metallprodukts (1) beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kupfer, wobei die Behandlungsstrecke folgende Module umfasst:
    eine thermische Behandlungsstation (2, 2A, 2B), in der ein kontrolliertes Aufheizen eines an der thermischen Behandlungsstation befindlichen Abschnitts (11) des Metallprodukts erfolgt, um erwünschte Materialeigenschaften zu bedingen; und
    eine Oberflächenbehandlungsstation (3), in der ein Vergüten einer Oberfläche eines an der Oberflächenbehandlungsstation befindlichen Abschnitts (12) des Metallprodukts erfolgt;
    dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlungsstation und die Oberflächenbehandlungsstation so zueinander angeordnet sind, dass sich ein erster Abschnitt (11) des Metallprodukts an der thermischen Behandlungsstation befinden kann, während gleichzeitig ein zweiter Abschnitt (12) des Metallprodukts sich an der Oberflächenbehandlungsstation befindet.
  12. Behandlungsstrecke gemäß Anspruch 11,
    wobei die thermische Behandlungsstation eine Vorrichtung (6) zur direkten Flammbeheizung aufweist, vorzugsweise mit einem oder mehreren Oxyfuel-Brenner/n; und/oder wobei die Oberflächenbehandlungsstation eine Vorrichtung (7) zum thermischen Spritzen aufweist, vorzugsweise mit einem oder mehreren Oxyfuel-Brenner/n.
  13. Behandlungsstrecke gemäß Anspruch 11 oder 12, die so eingerichtet ist, dass der erste Abschnitt die Oberflächenbehandlungsstation (3, 3A, 3B) durchlaufen kann, nachdem er die thermische Behandlungsstation (2, 2A, 2B) durchlaufen hat und solange er von dieser noch erwärmt ist.
  14. Behandlungsstrecke gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Metallprodukt (1) ein Metallband ist, das von einer Rolle (9) abgerollt wird, um dann die thermische Behandlungsstation (2, 2A, 2B) und die Oberflächenbehandlungsstation (3, 3A, 3B) zu durchlaufen,
    wobei die Rolle vorzugsweise eine vertikal angeordnete Drehachse (A) aufweist.
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