EP2776600A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmelztauchbeschichten eines metallbands mit einem metallischen überzug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schmelztauchbeschichten eines metallbands mit einem metallischen überzug

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EP2776600A1
EP2776600A1 EP12780134.8A EP12780134A EP2776600A1 EP 2776600 A1 EP2776600 A1 EP 2776600A1 EP 12780134 A EP12780134 A EP 12780134A EP 2776600 A1 EP2776600 A1 EP 2776600A1
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EP
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metal strip
melt bath
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slag
gas flow
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Marc Blumenau
Fred Jindra
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbands (M) mit einem metallischen Überzug, bei dem das Metallband (M) im kontinuierlichen Durchlauf durch ein Schmelzenbad (3) geleitet wird, bei dem die Dicke des bei seinem Austritt aus dem Schmelzenbad (3) auf dem Metallband (M) vorhandenen metallischen Überzugs mittels einer Abstreiteinrichtung (7) eingestellt wird, und bei dem auf dem Schmelzenbad (3) vorhandene Schlacke (S) mittels eines Gasstroms (G1, G2) von dem aus dem Schmelzenbad (3) austretenden Metallband (M) weggetrieben wird. Um bei einem solchen Verfahren mit einfachen und kostengünstigen Mitteln den Kontakt von Schlacke mit dem aus dem Schmelzenbad austretenden Metallband zu verhindern und so eine optimale Oberflächenqualität zu gewährleisten, schlägt die Erfindung vor, zum Wegtreiben der Schlacke (S) von dem Metallband (M) mittels mindestens einer eng benachbart zum Metallband (M) angeordneten Düse (10,11) einen sich über die Breite (B) des Metallbands (M) erstreckenden Gasstrom (G1, G2) auf die Oberfläche (6) des Schmelzenbads (3) zu richten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schmelz auchbeschichten eines Metallbands mit einem metallischen Überzug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Schmelztauchbeschichten eines Metallbands mit einem metallischen Überzug, bei dem das Metallband im
kontinuierlichen Durchlauf durch ein Schmelzenbad geleitet wird, bei dem die Dicke des bei seinem Austritt aus dem Schmelzenbad auf dem Metallband vorhandenen metallischen Überzugs mittels einer Abstreifeinrichtung eingestellt wird, und bei dem auf dem Schmelzenbad vorhandene Schlacke mittels eines Gasstroms von dem aus dem Schmelzenbad austretenden Metallband weggetrieben wird. Typischerweise handelt es sich bei den in dieser Weise beschichteten Metallbändern um warm- oder kaltgewalzte Stahlbänder.
Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum
Schmelztauchbeschichten eines Metallbands mit einem metallischen Überzug, wobei diese Vorrichtung ein
Schmelzenbad, eine Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Durchleiten des Metallbands durch das Schmelzenbad, eine Abstreifeinrichtung zum Einstellen der Dicke des bei seinem Austritt aus dem Schmelzenbad auf dem Metallband vorhandenen metallischen Überzugs und mindestens eine Düse zum Ausbringen eines Gasstroms umfasst, der auf dem
Schmelzenbad vorhandene Schlacke von dem aus dem
Schmelzenbad austretenden Metallband wegtreibt. Die kontinuierliche Schmelztauchveredelung der eingangs angegebenen Art stellt ein industriell etabliertes, ökonomisch wie ökologisch sinnvolles Verfahrensprinzip dar, mit dem sich metallische Flachprodukte mit einem metallischen Überzug beispielsweise zum Zweck des
Korrosionsschutzes beschichten lassen. So besitzt die Schmelztauchveredelung eines zuvor in-line
rekristallisationsgeglühten Metallbands mit einem Zn- ( Feuerverzinkung) oder Al-Legierungsüberzug
(Feueraluminierung) eine hohe Bedeutung für die Erzeugung von Vormaterial für Blechanwendungen im Automobil-,
Hausgeräte- und Maschinenbau.
Bei der kontinuierlichen Schmelztauchveredelung wird das geglühte Metallband durch ein Schmelzenbad geleitet, das aus einer Schmelze des den jeweiligen Überzug bildenden Metalls bzw. der den jeweiligen Überzug bildenden
Metalllegierung besteht, und sodann innerhalb des
Schmelzenbads über ein Rollensystem mindestens einmal umgelenkt und dabei in seinem Lauf stabilisiert wird, bis es aus dem Schmelzenbad austritt. Überschüssiges, noch schmelzflüssiges Überzugsmaterial wird nach dem Austritt aus dem Beschichtungsbad von Abstreifdüsen abgestreift. Das Abstreifen erfolgt dabei in der Regel durch Abblasen mittels eines Gasstroms. Es sind jedoch auch rein
mechanisch wirkende AbstreifSysteme im Einsatz.
Während der Tauchphase im Beschichtungsbad löst sich unvermeidbar stets etwas von dem Stahlwerkstoff des
Stahlbands in dem Beschichtungsbad. Gleichzeitig steht das schmelzflüssige Beschichtungsbad permanent in direktem Kontakt zur Umgebungsluft. Beides führt zu einer nicht vermeidbaren Schlackebildung im Schmelzenbad. Diese
Schlacke schwimmt auf dem Schmelzenbad als so genannte "Oberschlacke" auf.
Wird Oberschlacke von dem aus dem Beschichtungsbad austretenden Metallband mitgerissen, kann die
Überzugsqualität durch die resultierenden Fehlstellen nachhaltig beeinträchtigt werden. Beispielsweise treten so genannte "Schmierstreifen" auf oder das Band wird durch Eindrückungen beschädigt, wenn sich die mitgerissene Schlacke an nachfolgenden Rollen festsetzt und anbackt. Dies erzeugt mitunter nicht unerhebliche Kosten aufgrund von Nacharbeit und Abwertungen des beschichteten
Metallbands. Das Austragen größerer Brocken Oberschlacke, so genannter "Batzen", kann sogar zu kostenintensiven Walzenschäden an dem üblicherweise in-line
nachgeschalteten Dressiergerüst führen.
Der Anlagenbetreiber ist somit vor die stete
Herausforderung gestellt, das Mitreißen von Oberschlacke durch das beschichtete Metallband möglichst zu vermeiden.
Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, mit denen sich ein Mitreißen von Schlacke durch das aus dem
Schmelzenbad austretende Metallband vermeiden lassen soll .
An erster Stelle zu nennen sind hier manuell-mechanische Methoden. In der Praxis wird dabei die Oberschlacke in kurzen Zeitabständen von Mitarbeitern unter Zuhilfenahme von Abziehwerkzeugen vom Beschichtungsbad entfernt. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, dass die
Oberschlackeentfernung diskontinuierlich verläuft, somit stets - wenn auch kurze - Zeitfenster bestehen, in denen Oberschlacke ungehindert in Kontakt mit dem austretenden Metallband treten kann. Beim manuellen Entfernen der Oberschlacke aus der unmittelbaren Nähe zum aus dem
Schmelzenbad austretenden Metallband kann darüber hinaus die Beschichtungsqualität durch zu starkes Aufwirbeln des Beschichtungsbads und durch Berühren des Metallbands mit dem AbstreitWerkzeug beeinträchtigt werden.
Ebenso sind so genannte Abschlackeroboter bekannt, die motorisch angetrieben die Schlacke automatisch von dem jeweiligen Schmelzenbad abziehen. Solche
Abschlackeroboter bilden das manuelle Abziehen nach und können aufgrund der baulichen Gegebenheiten nicht an jeder Schmelztauchbeschichtungsanlage aufgestellt werden.
Des Weiteren sind in der Praxis so genannte Spiegelwalzen im Einsatz, welche parallel zur Breitenachse des
austretenden Metallbands positioniert sind und die mit ihnen in Kontakt kommende, an ihrer Oberfläche haften bleibende Schlacke von dem Schmelzenbad abnehmen. Zu diesem Stand der Technik gehört auch die in der
DE 10 2006 030 914 AI beschriebene Vorrichtung, bei der ein motorisch angetriebenes Arbeitsmittel die
Oberschlacke mit gleichmäßiger Geschwindigkeit von der Beschichtungsbadoberfläche abstreift. Der Einsatz von motorisierten Spiegelwalzen oder motorisierten
Abstreifmitteln erlaubt zwar eine kontinuierliche
Arbeitsweise. Allerdings stehen hierbei bewegte Teile in permanentem Kontakt zum Beschichtungsbad. Der
industrielle Alltag zeigt hier, dass die Aggressivität des schmelzflüssigen Beschichtungsbads einen erheblichen Verschleiß an solchen bewegten Bauteilen erzeugt. Dies gilt bei der Beschichtung eines Stahlbands mit einem Al- basierten Überzug { "Feueraluminierung" } .
Eine dritte Möglichkeit, die Schlacke von dem aus dem Schmelzenbad austretenden Metallband abzuhalten, besteht in einem steten Umwälzen des Beschichtungsbads und der Einrichtung von Kühlzonen, durch die Schlackebildung gezielt in Oberflächenbereiche des Schmelzenbads verlegt werden kann, die fern vom Bandlauf sind. Die Effektivität dieser Maßnahmen kann dabei dadurch gesteigert werden, dass die Strömungen innerhalb des Beschichtungsbads so gerichtet werden, dass sie entgegen des Bandlaufs wirken. Dadurch werden gelöste Metallbandbestandteile vom
Metallband wegtransportiert. Verfahren dieser Art sind jeweils in der WO 2009/098362 AI, der WO 2009/098363 AI, der US 5,084,094 AI, der US 6,426,122 Bl und der
US 6,177,140 Bl beschrieben. Ein Problem bei diesen
Verfahren besteht darin, dass sie teils sehr aufwendige und kostspielige Einrichtungen voraussetzen, welche in vielen Fällen nicht an jeder bestehenden
Schmelztauchbeschichtungsanlage nachrüstbar sind.
Weiterhin zeigt sich, dass die erforderliche Badströmung im industriellen Alltag nur sehr schwierig permanent aufrechtzuerhalten ist. Darüber hinaus kommen bei der zur Durchführung dieser Verfahren benötigten Vorrichtung viele mechanische Komponenten in einen direkten Kontakt mit dem schmelzflüssigen Beschichtungsbad und sind dementsprechend hohem Verschleiß ausgesetzt.
Beim Abstreifen von überflüssigem Überzugsmaterial vom Metallband mittels Abreifdüsen, die unmittelbar oberhalb der Beschichtungsbadoberflache positioniert sind, ergibt sich bei hohen Gasdrücken und entsprechend hohen
Strömungsgeschwindigkeiten des Gasstroms als positiver Nebeneffekt, dass ein zur Beschichtungsbadoberflache abgelenkter Teilgasstrom Oberschlacke vom austretenden Metallband wegdrückt. Abstreifdüsen, die dies leisten, sind beispielsweise in der DE 43 00 868 Cl und der
DE 42 23 343 Cl beschrieben. Allerdings erfolgt hier das Wegtreiben der Schlacke von dem aus dem Schmelzenbad austretenden Metallband jeweils in ungesteuerter, eher zufälliger Weise. Bei geringen Gasdrücken, wie sie bei niedrigen Bandlaufgeschwindigkeiten oder im Fall hoher Überzugsdicken eingestellt werden, stellt sich der
Nebeneffekt "Wegdrücken der Schlacke vom aus dem
Schmelzenbad austretenden Metallband" nicht ein.
Aus der JP 07-145460 ist es schließlich bekannt, einen Düsenträger quer zum aus dem Schmelzenbad austretenden Metallband und parallel zur Oberfläche des Schmelzenbads derart anzuordnen, dass das aus ihm ausströmende Gas die auf dem Schmelzenbad vorhandene Schlacke durch parallel zum Band und tangential an die Oberfläche des
Schmelzenbads sich anlegenden, wie die Dachflächen eines spit zgiebeligen Dachs voneinander wegweisenden
Gasströmungen seitlich zum jeweiligen äußeren Rand des Schmelzenbads getrieben wird. Die sich dort aufstauende Schlacke kann dann mechanisch entfernt werden. Ein
Nachteil dieser zur Erfindung nächst kommenden
Vorgehensweise besteht jedoch in dem Totraum, der unvermeidbar im Bereich unterhalb des Düsenträgers entsteht. In diesem Totraum kann sich Schlacke sammeln, die in Kontakt mit dem aus dem Schmelzenbad austretenden Band kommt und dort zu deutlichen Oberflächenfehlern in der Bandbreitenmitte führt. Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise besteht in dem Umstand, dass die Gasströme des Düsenbalkens zum überwiegenden Teil mit großem Abstand zum Metallband angeordnet sind und demnach Schlacke an einer Stelle von der Oberfläche des Schmelzenbads
getrieben wird, an der gar keine Gefahr einer Penetration des Metallbands mit Schlacke besteht. Dies führt zu unnötigem Gasverbrauch.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten von Metallbändern zu nennen, die es mit einfachen und kostengünstigen Mitteln ermöglichen, den Kontakt von
Schlacke mit dem aus dem Schmelzenbad austretenden
Metallband zu vermeiden und so eine optimale
Oberflächenqualität zu gewährleisten.
In Bezug auf das Verfahren ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass ein solches Verfahren die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen umfasst.
In Bezug auf die Vorrichtung ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass eine solche Vorrichtung die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale
aufweist .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Schmelztauchbeschichten eines Metallbands mit einem metallischen Überzug wird dementsprechend in
Übereinstimmung mit dem voranstehend erläuterten Stand der Technik das Metallband im kontinuierlichen Durchlauf durch ein Schmelzenbad geleitet, anschließend die Dicke des bei seinem Austritt aus dem Schmelzenbad auf dem Metallband vorhandenen metallischen Überzugs mittels einer
Abstreiteinrichtung eingestellt und dabei auf dem
Schmelzenbad vorhandene Schlacke mittels eines Gasstroms von dem aus dem Schmelzenbad austretenden Metallband weggetrieben .
Erfindungsgemäß wird nun zum Wegtreiben der Schlacke mittels mindestens einer eng benachbart zum Metallband angeordneten Düse ein sich über die Breite des Metallbands erstreckender Gasstrom auf die Oberfläche des
Schmelzenbads gerichtet.
In entsprechender Weise umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbands mit einem metallischen Überzug ein Schmelzenbad, eine Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Durchleiten des Metallbands durch das Schmelzenbad, eine
Abstreifeinrichtung zum Einstellen der Dicke des bei seinem Austritt aus dem Schmelzenbad auf dem Metallband vorhandenen metallischen Überzugs und mindestens eine Düse zum Ausbringen eines Gasstroms, der auf dem Schmelzenbad vorhandene Schlacke von dem aus dem Schmelzenbad
austretenden Metallband wegtreibt. Erfindungsgemäß ist nun die Düse zum Ausbringen des
Gasstroms eng benachbart zum Metallband angeordnet und bringt einen sich über die Breite des Metallbands
erstreckenden und auf die Oberfläche des Schmelzenbads gerichteten Gasstrom aus.
Überraschend hat sich gezeigt, dass mittels eines auf die Oberfläche des Schmelzenbads gerichteten, sich über die Breite des jeweiligen aus dem Schmelzenbad austretenden Metallbands erstreckenden Gasstroms auf der
Beschichtungsbadoberfläche vorhandene Oberflächenschlacke vom austretenden Metallband ferngehalten werden kann. Der Gasstrom kann dabei problemlos gesteuert und geregelt werden. Insbesondere können Druck und Einblaswinkel der Gasströmung dem Beschichtungsbad, der angestrebten
Überzugsdicke und der Bandgeschwindigkeit angepasst und dabei stets so gewählt werden, dass die Gasströmung direkt auf das Beschichtungsbad wirkt. Im Ergebnis wird so mit einfachen Mitteln und auf besonders betriebssichere Weise die Gefahr der Entstehung von Oberflächenfehlern in Folge eines Kontakts des Überzugs mit auf dem Schmelzenbad vorhandener Schlacke effektiv auf ein Minimum reduziert.
In Folge der erfindungsgemäßen Vorgehensweise und der besonderen Gestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich ein besonders geringer Verschleiß und eine ebenso geringe Störanfälligkeit. Daraus folgt eine hohe Wartungs- sowie Änwenderfreundlichkeit bei minimierten Betriebskosten .
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich bestehende Schmelztauchbeschichtungsanlagen mit geringem Aufwand mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nachrüsten lassen und in erfindungsgemäßer Weise betrieben werden können. Dabei lässt sich die Erfindung unabhängig von der Zusammensetzung des jeweils verarbeiteten
Schmelzenbades nutzen.
Vorteilhafterweise werden die Gasströmungen so
ausgerichtet, dass eine direkte Anströmung der jeweiligen Oberfläche des Metallbands vermieden wird. Durch eine direkte Anströmung könnte die Bandlage des Metallbands in der Abstreifdüse destabilisiert werden.
Daher wird die von der erfindungsgemäß angeordneten Düse ausgebrachte Gasströmung jeweils optimalerweise so
ausgerichtet, dass der Gasstrom quer zur Förderrichtung des Metallbands von diesem weg gerichtet ist. Bevorzugt wird dabei die Gasströmung so ausgerichtet, dass diese weitgehend rechtwinklig zur der jeweiligen Düse
zugeordneten Oberfläche des Metallbands ausgerichtet ist.
Durch eine von dem Metallband wegströmende Gasströmung ist sichergestellt, dass weitestgehend kein ebenfalls quer zur Förderrichtung des Metallbands ausgerichteter, jedoch gegen die Oberflächen des Metallbands gerichteter Impuls durch den Gasstrom verursacht wird.
Im Fall, dass die Gasströmung von der zugeordneten
Oberfläche des Metallbands weggerichtet abströmt, ergeben sich optimale Wirkungen, wenn der Einblaswinkel im Bereich von 0 - 60°, insbesondere 0 - 45°, liegt. Bei einer derartigen Ausrichtung ist sichergestellt, dass die
Gasströmung mit einem für das Wegtreiben der Schlacke ausreichenden Impuls den von Schlacke freizuhaltenden Oberflächenbereich des Schmelzenbads trifft.
Die erfindungsgemäß zum Ausbringen des Gasstroms
vorgesehene Düse ist bevorzugt so nahe wie möglich an dem Metallband angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Düse und dem Band in der Praxis jeweils so gewählt werden wird, dass es auch unter den in der Praxis auftretenden
Schwankungen der Bandlage zu keinem Kontakt zwischen der Düse und dem Band kommt. Hierzu kann der Abstand zwischen Düse und Metallband im Bereich von 50 - 500 mm eingestellt werden .
In vielen Fällen wird es nicht möglich sein, die zum erfindungsgemäßen Ausbringen eines Gasstroms vorgesehene Düse in unmittelbarer Nähe der zugeordneten Oberfläche des Metallbands anzuordnen. Stattdessen wird ein bestimmter Mindestabstand eingehalten werden müssen. In einem solchen Fall wird vorzugsweise mindestens ein Teilstrom des aus der Düse ausgebrachten Gasstroms gegen das Metallband gerichtet. Bevorzugt wird dabei der Gasstrom so
ausgerichtet, dass der Auftreffbereich auf der Oberfläche des Schmelzenbads vor dem Metallband liegt, dass also der Gasstrom die Oberfläche des Metallbands nicht
überstreicht. Auf diese Weise werden Unregelmäßigkeiten des Überzugs vermieden, die durch einen vor der
Abstreiteinrichtung auf das Metallband treffenden
Gasstrahl verursacht werden könnten. Darüber hinaus wird vermieden, dass der Gasstrom die ordnungsgemäße Bandlage des Metallbands auf seinem Förderweg durch die
Abstreiteinrichtung destabilisiert. In der Praxis kann der jeweilige Gasstrom aus Luft, aus einem in Bezug auf das Schmelzenbad inerten Gas oder aus einem aus Luft und einem in Bezug auf das Schmelzenbad inerten Gas gebildeten Gasgemisch bestehen. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Druckbeaufschlagung der den Düsen zugeleiteten Gasströmung im Bereich von 1 - 15 bar unter den in der Praxis herrschenden Bedingungen zu guten Ergebnissen führt. Die Regelung und Steuerung der
Gasströmung kann vom Bediener über Verstellung der
horizontalen, vertikalen und ggf. axialen Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Gasdrucks erfolgen. Der jeweils eingestellte Druck muss einerseits groß genug sein, um die Oberschlacke von der Oberfläche des
austretenden Metallbandes wegzutreiben. Der Gasdruck soll 15 bar jedoch nicht überschreiten, weil bei zu hohen
Drücken die Gefahr besteht, dass die Oberfläche des
Beschichtungsbads durch den Impuls des auftreffenden Gases in unerwünschte Schwingungen versetzt wird.
Die "weggeblasene" Oberschlacke kann in an sich bekannter Weise in einem ausreichenden Abstand vom austretenden Metallband mechanisch vom Beschichtungsbad abgeschöpft werden .
Experimentelle Beobachtungen haben ergeben, dass sich eine besonders positive Wirkung des erfindungsgemäßen
Verfahrens einstellt, wenn für die Gasströmung 2 oder ein anderes in Bezug auf den metallischen Überzug und das Schmelzenbad inertes Gas verwendet wird. Dies ergibt sich daraus, dass bei Verwendung von Stickstoff oder einem vergleichbar inerten Gas neben dem reinen Wegtreiben der Oberschlacke auch die Neubildung von Oberschlacke im vom Gasstrom überstrichenen Bereich merklich reduziert wird.
Bei den in erfindungsgemäßer Weise verarbeiteten
Metallbändern handelt es sich typischerweise um kalt- oder warmgewalzte Stahlbänder.
Für die Schmelzenbäder können alle für durch
Schmelztauchbeschichten aufbringbare metallische Schmelzen verwendet werden. Hierzu zählen beispielsweise Zink- oder Zinklegierungsschmelzen sowie Aluminium- oder
Aluminiumlegierungsschmelzen .
Als Düse für die erfindungsgemäßen Zwecke eignen sich beispielsweise Schlitzdüsen von an sich bekannter Bauart. Auch kann als Düse ein wie eine Schlitzdüse wirkendes geschlitztes oder gelochtes Rohr sowie eine Düseneinheit eingesetzt werden, die mit zwei oder mehreren
nebeneinander angeordneten Einzeldüsen besetzt ist.
Praktische Versuche haben dabei ergeben, dass die
Erfindung auch mit Düsenbreiten ausführbar ist, die schmaler als die Breite des jeweils zu beschichtenden Metallbands sind. So sind bei einer bezogen auf die Breite des Metallbands mittigen Anordnung Düsen bzw.
Düsenanordnungen ausreichend, die sich nur über 20 % der Metallbandbreite erstrecken. Die Düsen oder
Düsenanordnungen können aber auch breiter als das zu beschichtende Metallband sein. Düsenbreiten von mehr 120 % der Metallbandbreite wären jedoch aufgrund des steigenden Anteils ineffektiv wirkenden Gases wirtschaftlich nicht sinnvoll . Ein optimaler Schutz bei gleichzeitig optimierter
Prozessstabilität ergibt sich, wenn jeder Oberfläche des Metallbands jeweils eine Düse zum Wegtreiben der Schlacke zugeordnet ist.
Bevorzugt liegt der Druck, mit dem das in die
erfindungsgemäß eingesetzte Düse einströmende Gas
beaufschlagt wird, im Bereich von 1 - 15 bar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch :
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines
Stahlbands in seitlicher Ansicht;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt A von Fig. 1;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer alternativen Betriebsweise ;
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer weiteren alternativen Betriebsweise;
Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 in einer
Ansicht von oben.
Eine Vorrichtung 1 zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbands M, bei dem es sich hier beispielsweise um kaltgewalztes, aus einem korrosionsempfindlichen Stahl bestehendes Stahlband handelt, umfasst ein in einem Kessel 2 gefülltes Schmelzenbad 3, in das das zu beschichtende, zuvor in bekannter Weise auf eine ausreichende
Eintauchtemperatur gebrachte Metallband M über einen
Rüssel 4 geleitet wird.
In dem Schmelztauchbad 3 wird das Metallband M an einer Umlenkrolle 5 so umgelenkt, dass es in einer vertikal ausgerichteten Förderrichtung F aus dem Schmelzenbad 3 austritt. Dabei durchläuft das aus dem Schmelzenbad 3 austretende Metallband M eine in einem bestimmten Abstand oberhalb der Oberfläche 6 des Schmelzenbads 3 angeordnete Abstreifeinrichtung 7. Diese umfasst hier zwei als
Schlitzdüsen ausgebildete Abstreifdüsen 8,9, von denen die eine einen Abstreitgasstrom AG1 auf die eine Oberfläche Ol des Metallbands M richtet, die sich auf der einen Seite zwischen den Längsrändern des Metallbands M erstreckt, und von denen die andere einen Abstreifgasstrom AG2 auf die an der gegenüberliegenden Seite des Metallbands M vorhandene Oberfläche 02 richtet.
Unter optimalen Betriebsbedingungen ist das aus dem
Schmelzenbad 3 austretende Metallband M derart
ausgerichtet, dass seine mittig zwischen den Oberflächen 01,02 ausgerichtete Mittellage ML in einer vertikal ausgerichteten Ebene H liegt.
Zwischen den Abstreifdüsen 8,9 der Abstreifeinrichtung 7 und der Oberfläche 6 des Schmelzenbads 3 ist auf jeder Seite des Metallbands M in einem Abstand d von 200 mm jeweils eine Düse 10,11 angeordnet, welche jeweils eine sich über die Breite B des Metallbands M erstreckende Gasströmung G1,G2 ausbringt.
Die Düsen 10,11 können als konventionelle Schlitzdüsen ausgebildet sein. In der Praxis erprobt worden sind jedoch als Düsen 10,11 Luftbalken, die aus einem Rohr mit 20 mm Innendurchmesser bestanden, in das im Abstand von jeweils 25 mm zwölf zylindrische Düsenöff ungen mit einem
Durchmesser von jeweils 2 mm gebohrt waren. Die Gaszufuhr erfolgte zentral. Beim in der Praxis erprobten
Äusführungsbeispiel war der verwendete Luftbalken ca.
300 mm breit und mittig zur 1370 mm betragenden Breite B des Metallbands M ausgerichtet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Betriebsweise sind die Austrittsöffnungen der Düsen 10,11 so ausgerichtet, dass ein größerer Teilstrom G11,G21 der jeweiligen Gasströmung G1,G2 mit seiner zentralen Achse Gal jeweils unter einem auf die Senkrechte auf die Oberfläche des Schmelzenbads 3 bezogenen Einblaswinkel ß von ca. 30° auf die Oberfläche des Schmelzenbades 3 gerichtet und dort von der
zugeordneten Oberfläche 01,02 des Metallbands M in einer im Wesentlichen normal zur betreffenden Oberfläche 01,02 wegweisenden Strömungsrichtung abströmt. Ein kleinerer Teilstrom G12,G22 des jeweiligen Gasstroms G1,G2 ist dagegen gegen die zugeordnete Oberfläche 01,02 des
Metallbands gerichtet. Dabei ist der auf die Senkrechte auf das Schmelzenbad 3 bezogene Einblaswinkel ß' dieses Teilstroms G12,G22 jeweils so gewählt, dass die dem
Metallband M zugeordnete Grenze des Auftreffbereichs X, in dem der jeweilige Gasstrom G1,G2 auf die Oberfläche 6 des Schmelzenbades 3 trifft, mit engem Abstand vor dem Metallband M endet. Die mit dem metallischen Überzug versehenen Oberflächen 01,02 des Metallbands M werden auf diese Weise vom zugeordneten Gasstrom G1,G2 nicht berührt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Betriebsweise sind die Düsen 10,11 derart eingestellt, dass sie keine in Richtung des Metallbands M gerichteten Teilströme G12,G22
ausbringen .
Bei der in Fig. 4 dargestellten Betriebsweise sind die Düsen 10,11 dagegen derart eingestellt, dass sie keine vom Metallband M weggerichteten Teilströme G11,G21 ausbringen.
Unabhängig davon, ob die Gasströme G1,G2 teilweise oder vollständig auf das Metallband M oder von ihm weg
gerichtet ausgebracht worden sind, treiben die Gasströme G1,G2 die auf dem Schmelzenbad 3 vorhandene Schlacke S in einer quer zum Metallband M ausgerichteten Richtung vom Metallband M weg, so dass sie sich jeweils in einem für das Metallband M unkritischen, ausreichend beabstandeten Bereich B1,B2 sammeln und von dort mechanisch, das heißt manuell oder mittels einer geeigneten, motorisch
angetriebenen Vorrichtung von der Oberfläche 6 des
Schmelzenbads 3 abgenommen werden können.
Für Betriebsversuche wurde an einer großindustriellen Schmelztauchbeschichtungsanlage während der
Feueraluminierung eine N2-Gasströmung mittels zweier nach Art der Düsen 10,11 angeordneter Luftbalken zwischen dem Schmelzenbad und Abstreitdüsen eingeblasen. Das
Beschichtungsbad enthielt 9,5 Gew.-% Si, 2,5 Gew.-% Fe und als Rest AI und Spuren sonstiger Elemente sowie unvermeidbare Verunreinigungen. Die Geschwindigkeit des aus dem Schmelzenbad austretenden Metallbands betrug 38 m/min bei einer zu applizierenden Schichtauflage von min. 75 g/m2 pro Seite des Metallbands M.
Weggeblasene Oberschlacke wurde manuell-mechanisch von der Aluminiumbadoberfläche entfernt. Über einen längeren Produktionszeitraum konnten Oberflächenfehler durch mitgerissene Oberschlacke effektiv reduziert oder
unterbunden werden.
Tabelle 1 zeigt für eine in erfindungsgemäßer Weise unterhalb der Abstreifdüsen angeordnete Schlitzdüse, dass dieses Gutergebnis nicht gegeben war, falls keine
Gasströmung aufgebracht wurde bzw. die erfindungsgemäß vorgegebenen Randbedingungen verlassen wurden.
BEZUGSZEICHEN
1 Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten
2 Kessel
3 Schmelzenbad
4 Rüssel
5 Umlenkrolle
6 Oberfläche des Schmelzenbads 3
7 Abstreifeinrichtung
8,9 Abstreitdüsen
10,11 Düsen ß,ß' Einblaswinkel
AG1,AG2 Abstreifgasströme
B Breite des Metallbands M
B1,B2 Bereiche der Oberfläche 6 des Schmelzenbads 3 d Abstand
F Förderrichtung
G1,G2 Gasströmungen
G11-G22 Teilströme des jeweiligen Gasstrahls Gl,G2
Gal,Ga2 zentrale Achsen der Gasströmungen G1,G2
H vertikal ausgerichtete Ebene der Mittellage ML
M Metallband
ML Mittellage
01,02 Oberflächen des Metallbands M
S Schlacke
X Auftreffbereich
Tabelle 1

Claims

P A T E N T AN S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines
Metallbands (M) mit einem metallischen Überzug,
- bei dem das Metallband (M) im kontinuierlichen
Durchlauf durch ein Schmelzenbad (3) geleitet wird,
- bei dem die Dicke des bei seinem Austritt aus dem Schmelzenbad (3) auf dem Metallband (M)
vorhandenen metallischen Überzugs mittels einer Abstreifeinrichtung (7) eingestellt wird,
und
- bei dem auf dem Schmelzenbad (3) vorhandene
Schlacke (S) mittels eines Gasstroms (G1,G2) von dem aus dem Schmelzenbad (3) austretenden
Metallband (M) weggetrieben wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zum Wegtreiben der Schlacke (S) von dem Metallband
(M) mittels mindestens einer eng benachbart zum Metallband (M) angeordneten Düse (10,11) ein sich über die Breite (B) des Metallbands (M)
erstreckender Gasstrom (Gl,G2) auf die Oberfläche
(6) des Schmelzenbads (3) gerichtet wird. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Gasstrom (G1,G2) in einer quer zur Förderrichtung (F) des Metallbands (M) von diesem weg gerichteten Richtung ausgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der
Einblaswinkel (ß) , unter dem die Gasströmung (G1,G2) auf die Oberfläche (6) des Schmelzenbads (3) trifft, im Bereich von 0 - 60° liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens ein Teilstrom (G11-G22) des Gasstroms (G1,G2) gegen das Metallband (M) gerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der
Auf tref fbereich (X) des Gasstroms (G1,G2) auf der Oberfläche (6) des Schmelzenbads (3) vor dem
Metallband (M) liegt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düse (10,11) sich über mindestens 20 % der Breite (B) des Metallbands (M) erstreckt. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s der jeweilige Gasstrom (G1,G2) aus Luft, aus einem in Bezug auf das Schmelzenbad (3) inerten Gas oder aus einem aus Luft und einem in Bezug auf das
Schmelzenbad (3) inerten Gas gebildeten Gasgemisch besteht .
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die mittels des jeweiligen Gasstroms (G1,G2) weggetriebene Schlacke (S) mittels einer mechanisch betriebenen Einrichtung von dem Schmelzenbad (3) abgenommen wird.
9. Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines
Metallbands (M) mit einem metallischen Überzug,
- mit einem Schmelzenbad (3) ,
- mit einer Fördereinrichtung zum kontinuierlichen Durchleiten des Metallbands (M) durch das
Schmelzenbad (3) ,
- mit einer Abstreifeinrichtung (7) zum Einstellen der Dicke des bei seinem Austritt aus dem
Schmelzenbad (3) auf dem Metallband (M)
vorhandenen metallischen Überzugs,
und
- mit mindestens einer Düse (10,11) zum Ausbringen eines Gasstroms (G1,G2), der auf dem Schmelzenbad (3) vorhandene Schlacke (S) von dem aus dem Schmelzenbad (3) austretenden Metallband (M) wegtreibt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düse (10,11) zum Ausbringen des Gasstroms
(Gl,G2) eng benachbart zum Metallband (M) angeordnet ist und einen sich über die Breite (B) des
Metallbands (M) erstreckenden und auf die Oberfläche
(6) des Schmelzenbads (3) gerichteten Gasstrom
(G1,G2) ausbringt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düse
(10,11) mit einem Abstand (d) von 50 - 500 mm von der ihr zugeordneten Oberfläche (6) des Metallbands
(3) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s jeder Oberfläche (01,02) des Metallbands (M) jeweils eine Düse (10,11) zum Wegtreiben der Schlacke (S) zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düse (10,11) eine Schlitzdüse oder ein
geschlitztes Rohr ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düse (10,11) durch einen Düsenbalken gebildet ist, in dem mehrere beabstandet zueinander
angeordnete Düsenöffnungen vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Düse (10,11) jeweils mittig in Bezug auf die Breite (B) des aus dem Schmelzenbad (3) austretenden
Metallbands (M) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sich die Düse jeweils über mindestens 20 % der Breite (b) des Metallbands (M) erstreckt.
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