EP3303650A1 - Vorrichtung und verfahren zur verbesserten metalldampfabsaugung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur verbesserten metalldampfabsaugung

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EP3303650A1
EP3303650A1 EP16727969.4A EP16727969A EP3303650A1 EP 3303650 A1 EP3303650 A1 EP 3303650A1 EP 16727969 A EP16727969 A EP 16727969A EP 3303650 A1 EP3303650 A1 EP 3303650A1
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EP
European Patent Office
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suction
metal strip
openings
blow
metal
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EP16727969.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3303650B1 (de
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Sridhar Palepu
Michael Peters
Norbert Schaffrath
Sabine Zeizinger
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.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Publication of EP3303650B1 publication Critical patent/EP3303650B1/de
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    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips

Definitions

  • the invention relates, inter alia, to a device for preventing surface defects caused by metal dust on a metal strip to be coated in a continuous hot dip process, wherein the metal strip to be coated can be conveyed through the device at least in sections along an axial direction, with a blow-suction unit the blow-suction unit with a plurality of injection openings for loading the metal strip with
  • Shielding gas wherein a plurality of injection openings on a first side of the metal strip and a plurality of injection openings on a second side of the metal strip are arranged or arranged, wherein the blow-suction unit, a plurality of suction openings for sucking with metal vapor and / or
  • Metal dust loaded inert gas wherein a plurality of suction openings on the first side of the metal strip and a plurality of suction openings on the second side of the metal strip are arranged or arranged.
  • the invention also relates to a method for preventing surface defects caused by metal dust on a continuous one
  • Hot dip process to be coated metal strip comprising the steps:
  • the device comprises a blow-suction unit, applying the metal strip with inert gas through a plurality of injection openings of the blowing-suction unit, wherein a plurality of injection openings are arranged on a first side of the metal strip and a plurality of injection openings are arranged on a second side of the metal strip, and suction with metal vapor and / or
  • the protective gas is intended to prevent the annealed strip from oxidizing before galvanizing, which would considerably impair the adhesion of the zinc layer.
  • a so-called furnace trunk is used as a connector between the continuous furnace and the zinc bath.
  • JP 7157853 (A) for example, a
  • the furnace trunk is provided on both sides of the band in each case a single injection opening (circulation opening) and vertically below both sides of the band, each with a single suction opening.
  • the suction openings are each formed as a longitudinal slot in a tube which penetrates a side wall of the trunk and on the
  • the top and bottom of the steel strip extends over the entire steel strip width. Due to the design and arrangement of the injection openings and Suction openings, however, it is to be assumed that this known device can not satisfactorily counteract the spread of zinc vapor in the furnace trunk and, as a result, promotes the spread of zinc vapor in the furnace trunk. This was attributed to the fact that this moved towards the zinc bath
  • steel strip in the trunk may entrain protective gas downwards, the entrained protective gas absorbing zinc vapor at the zinc bath surface, which condenses or resublimates on the colder interior walls of the trunk when the entrained protective gas ascends and settles there as dust.
  • Injection opening and a suction opening associated therewith are selected and the flow velocity of the protective gas emerging from the respective injection opening is controlled such that an entrainment of protective gas occurring in the direction of the zinc bath during movement of the metal strip is counteracted. This is essentially achieved by having a mixed area with both
  • Zinc vapor extraction is not achieved satisfactorily. In particular, it has been shown that the blocking of the rising zinc vapor continues
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a generic device and a generic method with which the extraction of metal vapor by the inert gas improves and the spread of
  • Metal vapor can be reduced.
  • the problem is in a generic device and in a
  • an improved metal vapor extraction and an effective barrier system for ascending metal vapor, for example, in a furnace trunk can be achieved by the device or the method.
  • This is attributed inter alia to the fact that the direct mixing of metal vapor and protective gas can be reduced by the arrangement and design of the injection area and the suction area.
  • an improved, that is to say homogeneous, temperature distribution in the trunk is achieved by the device or the method can be achieved, which in turn counteracts a local condensation or resublimation of metal vapor.
  • a positive guidance laterally ascending metal vapors can be avoided. The remains
  • the device or the method can finally be used for higher metal vapor concentrations.
  • the continuous hot dipping process may in particular be a continuous hot dip galvanizing. Accordingly, the metal bath or molten bath may in particular be a zinc bath. Accordingly, the metal vapor or
  • the coating may in particular be a galvanizing.
  • the metal strip may in particular be a steel strip.
  • the steel strip is conveyed through the device in a coil-to-coil process.
  • the first side of the metal strip is, for example, a top or front side of the
  • the second side of the metal strip is, for example, a bottom or rear side of the metal strip.
  • the metal strip may, for example, have a width of at least 1000 mm, preferably at least 1300 mm, particularly preferably at least 1500 mm. It has been shown that the device or the method is also suitable for very broad bands.
  • the metal strip can be conveyed in the axial direction, for example, at a belt speed of at least 80 m / min, preferably at least 100 m / min, particularly preferably at least 120 m / min.
  • a belt speed of at least 80 m / min, preferably at least 100 m / min, particularly preferably at least 120 m / min.
  • blow-suction units may be provided. So it is at least one blow-suction unit provided. Under one / the blow-suction unit is therefore at least one / understand the at least one blowing-suction unit.
  • Einblas Supershaft is arranged, moves the conveyed in the axial direction metal strip first through the injection area and then through the suction.
  • the injection area is in particular free of suction openings and the suction area is free of injection openings. That means the injection openings and the
  • Suction openings are spatially separated.
  • the injection area and the suction area for example, adjoin one another directly.
  • the injection openings and / or the suction openings may for example be at least partially provided as bores, which is the production of the
  • the protective gas is, for example, a gas which prevents the oxidation of the metal strip.
  • the shielding gas is a hydrogen-nitrogen mixture (HNX).
  • HNX hydrogen-nitrogen mixture
  • the shielding gas about 95% N 2 and about 5% H 2 .
  • the protective gas is, for example, at a temperature of at least 430 ° C, preferably at least 440 ° C, more preferably at a temperature of at least 550 ° C, in particular at a temperature of about 600 ° C, blown. As a result, condensation or resublimation of the metal vapor is further counteracted.
  • the injection openings and the suction openings are provided in such a way that the protective gas injected through the injection openings of the injection area is initially deliberately entrained with the metal strip conveyed by the apparatus in the axial direction and flows in the axial direction and then counter to axial
  • the injection openings and the suction openings can be correspondingly arranged and / or formed for this purpose.
  • the protective gas injected through the injection openings of the injection area is first deliberately entrained with the metal strip conveyed by the device in the axial direction and flows in the axial direction and then flows counter to the axial direction to the suction openings of the suction area.
  • Metal vapor and inert gas is reduced and an effective barrier system for rising metal vapor is provided. At the same time a particularly homogeneous temperature distribution is achieved. This makes the device or the
  • the injected inert gas first flows along the surface of the metal strip with the metal strip in the axial direction until the flow hits the surface of the metal bath or molten bath and is deflected there.
  • the shielding gas absorbs a large part of the metal vapors of the metal bath. Subsequently, the shielding gas flows at a distance from the surface of the
  • Metal strip for example, along a wall, for example one
  • the injection area and the suction area are arranged without overlapping.
  • An overlap is understood in particular to mean that one region at least partially coincides with the other region.
  • the injection area formed by the injection openings and the suction area formed by the suction openings therefore do not overlap.
  • initially only inflation openings and then exclusively suction openings are provided. It has been shown that this further improves the extraction of metal vapor by the protective gas and the propagation of metal vapor can be further reduced.
  • the injection openings of the injection area and / or the suction openings of the injection area are arranged in a further embodiment of the device according to the invention.
  • Absaug Colours arranged at least partially in a regular grid, in particular with a shortest distance of at least 30mm, preferably at least 40mm, more preferably at least 60mm.
  • a particularly homogeneous temperature distribution can be achieved and, on the other hand, a further optimized flow of the protective gas can be achieved, which counteracts the propagation of metal vapor.
  • the injection openings of the injection area and the injection openings of the injection area
  • Suction openings of the suction arranged in the same regular grid.
  • the injection openings and / or the suction openings are arranged in a rectangular grid.
  • the injection openings and / or the suction openings are located, for example, on the nodes of a (imaginary) two-dimensional rectangular grid.
  • the shortest distance of the injection openings and / or the suction openings in the axial direction is greater than transverse to the axial direction.
  • the shortest distance is the
  • Injection openings and / or the suction openings in the axial direction between 50mm and 150mm, preferably between 80mm and 120mm, more preferably wipe
  • the shortest distance is the
  • Injection openings and / or the suction openings in the axial direction about 100mm.
  • the shortest distance of the injection openings and / or the suction openings transverse to the axial direction between 30 mm and 90mm, preferably between 40mm and 80mm, more preferably between 50mm and 70mm.
  • the shortest distance of the injection openings and / or the suction openings transverse to the axial direction is about 60mm.
  • the suction openings are at least partially larger than the injection openings formed.
  • the size of the injection openings or suction openings is understood in particular to mean the (average) diameter of the opening.
  • the diameter of the injection openings or suction openings is understood in particular to mean the (average) diameter of the opening.
  • Einblasötechnisch is preferably between 5mm and 10mm, preferably about 8mm.
  • the diameter of the suction openings is preferably between 8mm and 15mm, preferably about 10mm. It has been found that this can be achieved with respect to an efficient metal vapor extraction further improved flow.
  • the standard volume flow for the suction is greater than the standard volume flow for blowing.
  • the standard volume flow for injection per side of the metal strip is at least 100 Nm 3 / h (standard cubic meter), preferably at least 150 Nm 3 / h.
  • the standard volume flow is 100-300 Nm 3 / h.
  • standard volume flow may also be higher depending on the width of the device.
  • the standard volume flow for the suction per side of the metal strip is at least 150 Nm 3 / h, preferably at least
  • the standard volume flow is 150-400 Nm 3 / h.
  • standard volume flow may also be higher depending on the width of the device.
  • the injection openings are at least partially provided such that the protective gas in
  • the protective gas flows essentially transversely to the axial direction
  • the protective gas flowing out of the injection openings is directed at an angle of 70 ° to 110 °, preferably 80 ° to 100 °, particularly preferably about 90 ° in the direction of the respective side of the metal strip.
  • the blow-suction unit comprises a first blow-suction box, which is arranged or can be arranged on the first side of the metal strip to be coated, and a second blow-suction box, which on the second side the metal strip to be coated is arranged or can be arranged.
  • the device may also include other blowing suction boxes.
  • blow-suction boxes By providing blow-suction boxes, the loading of the metal strip with protective gas can be realized in a structurally particularly simple manner from both sides.
  • the blow-suction boxes allow, for example, a simple way
  • blow-suction boxes surface contact with the protective gas and suction of the metal vapor.
  • the blow-suction boxes are substantially flat.
  • the blow-suction boxes have at least one connection to
  • blow-suction boxes each have at least one blow box for providing the
  • Suction box for example, be separated by a partition.
  • a blow-suction box can also have a plurality of blow boxes and / or suction boxes. These can, for example, also by a partition
  • blow boxes and / or the suction boxes each have a connection for blowing in the protective gas or for
  • the device comprises a furnace trunk for connecting a continuous furnace with a metal bath, wherein the blow-suction unit is at least partially provided in the furnace trunk.
  • the method according to a preferred embodiment of the method is at least partially in a furnace trunk for connecting a
  • the furnace trunk can be heated, for example, at least partially,
  • the furnace trunk has, for example, an inlet opening for retracting the
  • the furnace trunk tapers, for example, at least in sections, for example, from the inlet opening in the direction of the outlet opening. According to a preferred embodiment of the method according to the invention is the
  • the device for example, a barrier gas introduction exhibit.
  • the shielding gas can also be used for the purging gas and the purging gas corresponds to the composition already described, for example (HNX).
  • the sealing gas with at least 300 Nm 3 / h, for example, blown on one side.
  • the device also has one or more of the following units: a continuous furnace upstream of the blow-suction unit for heating the metal strip to be coated; a metal bath following the blow-suction unit, in particular a zinc bath, for coating the metal strip and optionally a stripping device adjoining the metal bath for adjusting the thickness of the coating of the metal strip; a separator for cleaning the through the following units: a continuous furnace upstream of the blow-suction unit for heating the metal strip to be coated; a metal bath following the blow-suction unit, in particular a zinc bath, for coating the metal strip and optionally a stripping device adjoining the metal bath for adjusting the thickness of the coating of the metal strip; a separator for cleaning the through the following units: a continuous furnace upstream of the blow-suction unit for heating the metal strip to be coated; a metal bath following the blow-suction unit, in particular a zinc bath, for coating the metal strip and optionally a stripping device adjoining the metal bath for adjusting the thickness of the coating of
  • Suction openings extracted and with metal vapor and / or metal dust laden inert gas Suction openings extracted and with metal vapor and / or metal dust laden inert gas; a heating device for heating the protective gas supplied via the injection openings, in particular to a temperature of more than 430 ° C.
  • the method according to a preferred embodiment of the method according to the invention additionally comprises one or more of the steps:
  • Suction holes extracted and laden with metal vapor and / or metal dust inert gas in a separator Heating the protective gas supplied via the injection openings in a heating device, in particular to a temperature greater than 430 °.
  • the temperature of the metal bath is for example between 400 ° C and 500 ° C, preferably between 440 ° C and 470 ° C.
  • the stripping device can be realized, for example, by air nozzles, for example air steel flat nozzles.
  • the zinc deposition apparatus may preferably be provided with a cooling device which effects resublimation of the metal vapor.
  • the resulting metal dust can be separated by means of a separator from the protective gas and passed, for example, in a collecting container.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a
  • Embodiment of a method according to the invention a perspective view of the Ofenrüssels of Fig. 1; a longitudinal sectional view of the Ofenrüssels of Fig. 1; 4 is a plan view of the injection area and the suction area of the blower
  • Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of an embodiment of a
  • Device 1 in the form of a continuous
  • the device 1 has in particular a
  • a metal strip 4 to be galvanized for example steel strip, is annealed in a continuous furnace (not shown) and fed to a zinc bath 6 under protective gas (HNX).
  • the band 4 dips obliquely down into the zinc bath 6 and is deflected by a roller 8 arranged in the zinc bath 6 upwards.
  • the bath temperature is typically in the range of about 440 ° C to 470 ° C.
  • the band 4 ruptures a quantity of liquid zinc that is considerably above the desired level
  • Coating thickness may be.
  • the still liquid excess coating material is stripped off by means of the air jet flat nozzles 10 extending across the band width from the first side and the second side (ie the upper side and the lower side or front side and rear side) of the now coated band 4.
  • insulating 12 for example, mineral wool and / or ceramic plates
  • the band 4 is subjected to inert gas.
  • Shielding gas is also intended to serve the propagation of zinc vapor
  • FIG. 2 shows a perspective view of the oven bowl 2 from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the oven bowl 2 from FIG. 1.
  • the metal strip to be coated 4 is in this section along an axial direction 16 through the furnace trunk 2 and by the blow-suction unit 14 of the
  • the blow-suction unit 14 has a plurality of
  • the blowing-suction unit 14 also has a plurality of suction openings 22 for extracting protective gas laden with metal vapor and / or metal dust.
  • the suction openings 22 form a suction area 24.
  • the injection area 20, in which the injection openings 18 are arranged, is seen in the axial direction 16 behind the suction area 24, in which the
  • Suction openings 22 are arranged arranged arranged.
  • the blowing region 20 and the suction region 24 are arranged without overlapping.
  • the blow-suction unit 14 comprises a first blow-suction box 14a, which is arranged on the first side of the metal strip 4 to be coated, and a second blow-suction box 14b, which on the second side of the to be coated
  • the blow-suction boxes 14a, 14b each have two blow boxes 26a and 26b for providing the blow-in area 20 and two suction boxes 28a and 28b respectively for providing the suction area 24.
  • Blow boxes 26a (or 26b) are mutually separated by a partition wall 42a (or 42b). Also, the suction boxes 28a (or 28b) are mutually separated by a partition wall 44a (or 44b). Also for example, the blow box 26a (or 26b) and the suction box 28a (or 28b) are separated from each other by a partition wall 46a (or 46b).
  • the individual blow boxes 26a, 26b each have separate connections 30a, 30b for supplying protective gas.
  • the standard volume flow for blowing through the ports 30a is about 150Nm 3 / h.
  • the standard flow for blowing through the ports 30b is also about 150 Nm 3 / h.
  • the standard volume flow for the suction through the ports 32a is about 200Nm 3 / h.
  • Standard volume flow for the suction through the ports 32b is also about 200Nm 3 / h.
  • the sealing gas is identical here to the protective gas and is blown in at 300 Nm 3 / h through the barrier gas inlet 3, as also illustrated by the arrows 33 in FIG. 3.
  • the sealing gas is advantageously fed between two sealing flaps (see FIG. By the sealing gas, the gas flow in the furnace trunk 2 is shielded by an upstream furnace, so that a
  • the pressure decreases from the area of the protective gas inlet 3 over the area of the blow boxes 26a or 26b to the area of the suction boxes 28a or 28b.
  • the injection openings 18 are provided such that the protective gas flows essentially transversely to the axial direction 16 out of the injection openings in the direction of the respective side of the metal strip 4. In this case, the protective gas is blown through the injection openings 18 perpendicularly in the direction of the respective side of the metal strip 4. The flow direction of the
  • Shielding gas is illustrated by arrows 34.
  • the protective gas injected through the injection openings 18 of the injection area 20 is first deliberately entrained with the metal strip 4 conveyed by the device 1 in the axial direction 16 and flows in the axial direction 16.
  • the protective gas flows along the surface of the metal strip 4.
  • the protective gas flows mixed with zinc vapor and Zinc dust along the wall of the furnace trunk 2 against the axial direction 16 to the suction openings 22 of the suction 24th
  • Points 36 illustrate the distribution and concentration of the
  • the concentration of zinc dust and zinc vapor decreases noticeably against the axial direction 16.
  • the blow-suction unit 14 provides an effective barrier for the zinc vapor and the zinc dust and effective extraction of the zinc vapor and the zinc dust. Assuming, for example from a zinc vapor entry of about 34g / hr through the zinc bath 6 from simulations result in a zinc vapor concentration of about 5 x 10 "5 kg / m 3 in the vicinity of the zinc bath 6 in the lower region of the furnace snout.
  • Extraction zone 24 results in only a zinc vapor concentration of about 3 x 10 " 5 kg / m 3 to about 7 x 10 " 6 kg / m 3 .
  • the zinc vapor concentration is already lower than 7 x 10 "6 kg / m 3.
  • FIG. 4 shows by way of example a plan view of the injection region 20 and the suction region 24 of the blow-suction box 14a from FIG. 1.
  • the injection openings 18 of the injection region 20 and the suction openings 22 of the suction region 24 are arranged in a regular grid.
  • the shortest distance between adjacent openings 18, 22 in the axial direction 16 is greater than transverse to the axial direction 16.
  • the shortest distance 38 of the injection openings 18 or the suction openings 22 in the axial direction is approximately 100 mm here.
  • the shortest distance 40 of the injection openings 18 or the suction openings 22 transversely to the axial direction 16 is about 60 mm.
  • Injection openings 18 are smaller than the suction openings 22 are formed. Of the Diameter of the injection openings 18 is about 8mm. The diameter of the suction openings 22 is about 10mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem eine Vorrichtung zur Vermeidung von durch Metallstaub verursachten Oberflächenfehlern an einem in einem kontinuierlichen Schmelztauchverfahren zu beschichtenden Metallband, wobei das zu beschichtende Metallband zumindest abschnittsweise entlang einer axialen Richtung durch die Vorrichtung beförderbar ist, mit einer Blas-Saug-Einheit, wobei die Blas-Saug-Einheit eine Vielzahl von Einblasöffnungen zur Beaufschlagung des Metallbandes mit Schutzgas aufweist, wobei eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer zweiten Seite des Metallbandes angeordnet oder anordenbar sind, wobei die Blas-Saug-Einheit eine Vielzahl von Absaugöffnungen zum Absaugen von mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenem Schutzgas aufweist, wobei eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der zweiten Seite des Metallbandes angeordnet oder anordenbar sind. Die Aufgabe, die Absaugung von Metalldampf durch das Schutzgas zu verbessern sowie die Ausbreitung von Metalldampf zu reduzieren, wird dadurch gelöst, dass die Blas-Saug-Einheit einen Einblasbereich, in dem die Einblasöffnungen angeordnet sind, und einen in axialer Richtung gesehen hinter dem Einblasbereich angeordneten Absaugbereich, in dem die Absaugöffnungen angeordnet sind, aufweist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur verbesserten Metalldampfabsaugung
Die Erfindung betrifft unter anderem eine Vorrichtung zur Vermeidung von durch Metallstaub verursachten Oberflächenfehlern an einem in einem kontinuierlichen Schmelztauchverfahren zu beschichtenden Metallband, wobei das zu beschichtende Metallband zumindest abschnittsweise entlang einer axialen Richtung durch die Vorrichtung beförderbar ist, mit einer Blas-Saug-Einheit, wobei die Blas-Saug-Einheit eine Vielzahl von Einblasöffnungen zur Beaufschlagung des Metallbandes mit
Schutzgas aufweist, wobei eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer zweiten Seite des Metallbandes angeordnet oder anordenbar sind, wobei die Blas-Saug-Einheit eine Vielzahl von Absaugöffnungen zum Absaugen von mit Metalldampf und/oder
Metallstaub beladenem Schutzgas aufweist, wobei eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der zweiten Seite des Metallbandes angeordnet oder anordenbar sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Vermeidung von durch Metallstaub verursachten Oberflächenfehlern an einem in einem kontinuierlichen
Schmelztauchverfahren zu beschichtenden Metallband, umfassend die Schritte:
Befördern des zu beschichtende Metallbands zumindest abschnittsweise entlang einer axialen Richtung durch eine Vorrichtung, insbesondere durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Blas-Saug-Einheit aufweist, Beaufschlagen des Metallbands mit Schutzgas über eine Vielzahl von Einblasöffnungen der Blas- Saug-Einheit, wobei eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer zweiten Seite des Metallbandes angeordnet sind, und Absaugen von mit Metalldampf und/oder
Metallstaub beladenem Schutzgas über eine Vielzahl von Absaugöffnungen der Blas- Saug-Einheit, wobei eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der zweiten Seite des Metallbandes angeordnet sind. Gattungsgemäße Vorrichtungen bzw. Verfahren sind in ähnlicher Form bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Vorrichtungen zur kontinuierlichen Feuerverzinkung von Stahlband verwendet, welche unter anderem aus einem Durchlaufofen und einem Zinkbad (Schmelzbad) bestehen. In dem Durchlaufofen wird das Stahlband kontinuierlich geglüht. Dabei werden durch Rekristallisation des Stahls die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs eingestellt. Zudem werden dabei in einer Vorwärmzone gebildete Eisenoxide reduziert. In einer auf den Durchlaufofen folgenden Kühlzone wird das Band unter Schutzgas auf eine
Temperatur nahe der Schmelzbadtemperatur abgekühlt. Das Schutzgas soll dabei verhindern, dass das geglühte Band vor dem Verzinken oxidiert, wodurch die Haftung der Zinkschicht erheblich verschlechtert würde. Als Verbindungsstück zwischen dem Durchlaufofen und dem Zinkbad wird ein sogenannter Ofenrüssel eingesetzt.
In den Ofenrüsseln kontinuierlicher Bandverzinkungsanlagen aus dem Stand der Technik kommt es üblicherweise zu Ablagerungen von Zinkstaub, der insbesondere bei in der Anlage auftretenden Erschütterungen in größeren Stücken auf das Zinkbad und/oder das Stahlband fällt und damit Oberflächenfehler (Verzinkungsfehler) verursacht.
Um dem entgegenzuwirken, ist aus der JP 7157853 (A) beispielsweise eine
Vorrichtung zum Entfernen von Zinkdampf in einem Rüssel einer kontinuierlichen Bandverzinkungsanlage bekannt. Um den auf der Zinkbadoberfläche entstehenden
Zinkdampf zu entfernen, ist der Ofenrüssel mit beidseitig des Bandes jeweils einer einzigen Einblasöffnung (Umwälzöffnung) und vertikal darunter beidseitig des Bandes mit jeweils einer einzigen Absaugöffnung versehen. In einem
Ausführungsbeispiel sind die Absaugöffnungen jeweils als ein Längsschlitz in einem Rohr ausgebildet, welches eine Seitenwand des Rüssels durchdringt und sich auf der
Ober- und Unterseite des Stahlbandes über die gesamte Stahlbandbreite erstreckt. Aufgrund der Ausgestaltung und Anordnung der Einblasöffnungen und Absaugöffnungen ist allerdings davon auszugehen, dass diese bekannte Vorrichtung der Ausbreitung von Zinkdampf im Ofenrüssel nicht zufriedenstellend begegnen kann und eine Ausbreitung des Zinkdampfes im Ofenrüssel im Ergebnis begünstigt wird. Dies wurde darauf zurückgeführt, dass das in Richtung des Zinkbades bewegte
Stahlband im Rüssel unter Umständen Schutzgas unkontrolliert nach unten mitreißen kann, wobei das mitgerissene Schutzgas an der Zinkbadoberfläche Zinkdampf aufnimmt, welcher beim Aufsteigen des mitgerissenen Schutzgases an den kälteren Innenwänden des Rüssels kondensiert bzw. resublimiert und sich dort als Staub absetzt.
Um dem entgegenzuwirken, wird gemäß der WO 2014/006183 AI vorgeschlagen, die Mitnahme des Schutzgases zu vermeiden. Dazu werden mehrere Einblasöffnungen und Absaugöffnungen vorgesehen und der Abstand zwischen der jeweiligen
Einblasöffnung und einer ihr zugeordneten Absaugöffnung so gewählt und die Strömungsgeschwindigkeit des aus der jeweiligen Einblasöffnung austretenden Schutzgases so gesteuert, dass einer bei Bewegung des Metallbandes auftretenden Mitnahme von Schutzgas in Richtung des Zinkbades entgegenwirkt wird. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass ein gemischter Bereich sowohl mit
Einblasöffnungen als auch mit Absaugöffnungen vorgesehen wird. Mit andern Worten überlappt der Bereich mit Einblasöffnungen und der Bereich mit Absaugöffnungen vollständig bzw. greift kammartig ineinander.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei dieser Lösung unter Umständen die
Zinkdampfabsaugung nicht zufriedenstellend erreicht wird. Insbesondere hat sich gezeigt, dass die Sperrung des aufsteigenden Zinkdampfes weiterhin
verbesserungsbedürftig ist, was bei den Lösungen aus dem Stand der Technik auf eine zu direkte Durchmischung von Zinkdampf und Schutzgas zurückgeführt wird.
Ebenfalls wurde festgestellt, dass teilweise weiterhin eine inhomogene
Temperaturverteilung im Rüssel herrschen kann, was eine Ablagerung von
Metalldampf begünstigt. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem die Absaugung von Metalldampf durch das Schutzgas verbessert sowie die Ausbreitung von
Metalldampf reduziert werden kann.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung und bei einem
gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Blas-Saug-Einheit einen
Einblasbereich, in dem die Einblasöffnungen angeordnet sind, und einen in axialer Richtung gesehen hinter dem Einblasbereich angeordneten Absaugbereich, in dem die Absaugöffnungen angeordnet sind, aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass dadurch, dass der Absaugbereich in axialer Richtung gesehen (das heißt in Bandlaufrichtung gesehen) hinter dem Einblasbereich angeordnet wird, die Eigenschaften der Vorrichtung bzw. des Verfahrens deutlich verbessert werden können. Die Erfindung wendet sich also vom jüngsten Stand der Technik, welcher eine durchmischte Anordnung von Einblasöffnungen und Absaugöffnungen vorsieht, bewusst ab, und verfolgt einen gegenteiligen Ansatz. Dieser sieht zwar ebenfalls eine Vielzahl von Einblasöffnungen und Absaugöffnungen vor. Diese sind jedoch in getrennten hintereinander angeordneten Bereichen vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass durch die Kombination von zum einen einer Vielzahl an Öffnungen auf jeder Seite des Bandes und zum anderen gerade keiner gemischten, sondern vielmehr einer separierten Anordnung der Einblasöffnungen einerseits und der Absaugöffnungen andererseits in hintereinander liegenden Bereichen aufgrund zahlreicher Effekte vorteilhaft ist.
Insbesondere kann durch die Vorrichtung bzw. das Verfahren eine verbesserte Metalldampfabsaugung und ein effektives Sperrsystem für aufsteigenden Metalldampf beispielsweise in einem Ofenrüssel erreicht werden. Dies wird unter anderem darauf zurückgeführt, dass durch die Anordnung und Ausgestaltung des Einblasbereichs und des Absaugbereichs die direkte Durchmischung von Metalldampf und Schutzgas reduziert werden kann. Zudem hat sich gezeigt, dass durch die Vorrichtung bzw. das Verfahren eine verbesserte, das heißt homogene Temperaturverteilung im Rüssel erreicht werden kann, was wiederum einem lokalen Kondensieren bzw. Resublimieren von Metalldampf entgegenwirkt. Zudem kann eine Zwangsführung seitlich aufsteigender Metalldämpfe vermieden werden. Dabei bleibt die
vergleichsweise einfache Konstruktion im Wesentlichen unabhängig von der Breite eines eingesetzten Ofenrüssels. Im Ergebnis kann die Vorrichtung bzw. das Verfahren schließlich auch für höhere Metalldampf-Konzentrationen eingesetzt werden.
Das kontinuierliche Schmelztauchverfahren kann insbesondere ein kontinuierliches Feuerverzinken sein. Dementsprechend kann das Metallbad bzw. Schmelzbad insbesondere ein Zinkbad sein. Dementsprechend kann der Metalldampf bzw.
Metallstaub insbesondere Zinkdampf bzw. Zinkstaub sein. Dementsprechend kann das Beschichten insbesondere eine Verzinkung sein.
Das Metallband kann insbesondere ein Stahlband sein. Beispielsweise wird das Stahlband in einem Coil-to-Coil-Verfahren durch die Vorrichtung befördert. Die erste Seite des Metallbandes ist beispielsweise eine Oberseite oder Vorderseite des
Metallbandes. Die zweite Seite des Metallbandes ist beispielsweise eine Unterseite oder Rückseite des Metallbandes. Das Metallband kann beispielsweise eine Breite von mindestens 1000mm aufweisen, bevorzugt mindestens 1300mm, besonders bevorzugt mindestens 1500mm. Es hat sich gezeigt, dass die Vorrichtung bzw. das Verfahren auch für sehr breite Bänder geeignet ist.
Das Metallband kann beispielsweise mit einer Bandgeschwindigkeit von mindestens 80m/min, bevorzugt mindestens 100m/min, besonders bevorzugt mindestens 120m/min in axialer Richtung befördert werden. Beispielsweise ist beträgt die
Bandgeschwindigkeit höchstens 180 m/min. Selbst bei diesen hohen
Geschwindigkeiten können eine effektive Sperre für den Zinkdampf und homogene Temperaturen erreicht werden. Bei der Vorrichtung bzw. dem Verfahren können auch weitere Blas-Saug-Einheiten vorgesehen sein. Es ist also mindestens eine Blas-Saug-Einheit vorgesehen. Unter einer/der Blas-Saug-Einheit ist daher mindestens eine/die mindestens eine Blas- Saug-Einheit zu verstehen.
Dadurch, dass der Absaugbereich in axialer Richtung gesehen hinter dem
Einblasbereich angeordnet ist, fährt das in axialer Richtung beförderte Metallband zunächst durch den Einblasbereich und anschließend durch den Absaugbereich. Dabei ist der Einblasbereich insbesondere frei von Absaugöffnungen und der Absaugbereich ist frei von Einblasöffnungen. Das heißt die Einblasöffnungen und die
Absaugöffnungen sind räumlich voneinander getrennt. Der Einblasbereich und der Absaugbereich grenzen beispielsweise unmittelbar aneinander an.
Die Einblasöffnungen und/oder die Absaugöffnungen können beispielsweise zumindest teilweise als Bohrungen vorgesehen sein, was die Herstellung der
Vorrichtung vereinfacht.
Das Schutzgas ist beispielsweise ein Gas, welches die Oxidation des Metallbandes verhindert. Beispielsweise ist das Schutzgas eine Wasserstoff-Stickstoff-Mischung (Hydrogen Nitrogen Mixture, HNX). Beispielsweise weist das Schutzgas etwa 95% N2 und etwa 5% H2 auf.
Das Schutzgas wird beispielsweise mit einer Temperatur von mindestens 430°C, vorzugsweise mindestens 440°C, weiter vorzugsweise mit einer Temperatur von mindestens 550°C, insbesondere mit einer Temperatur von etwa 600°C, eingeblasen. Dadurch wird einer Kondensation bzw. Resublimation des Metalldampfes weiter entgegengewirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sind die Einblasöffnungen und die Absaugöffnungen derart vorgesehen, dass das durch die Einblasöffnungen des Einblasbereichs eingeblasene Schutzgas zunächst mit dem durch die Vorrichtung in axialer Richtung beförderten Metallband gezielt mitgerissen wird und in die axiale Richtung strömt und anschließend entgegen der axialen
Richtung zu den Absaugöffnungen des Absaugbereichs strömt. Die Einblasöffnungen und die Absaugöffnungen können hierzu beispielsweise entsprechend angeordnet und/oder ausgebildet sein.
Dementsprechend wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens das durch die Einblasöffnungen des Einblasbereichs eingeblasene Schutzgas zunächst mit dem durch die Vorrichtung in axialer Richtung beförderten Metallband gezielt mitgerissen und strömt in die axiale Richtung und strömt anschließend entgegen der axialen Richtung zu den Absaugöffnungen des Absaugbereichs.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine Anordnung des Absaugbereichs in axialer
Richtung gesehen hinter dem Einblasbereich eine gezielte Strömung des Schutzgases zu erreichen ist. Dabei wird gerade entgegen der Zielsetzung des Stands der Technik das Mitreißen des Schutzgases durch das Metallband gezielt provoziert, anstatt diesem entgegenzuwirken. Dadurch wird eine direkte Durchmischung von
Metalldampf und Schutzgas reduziert und es wird ein effektives Sperrsystem für aufsteigenden Metalldampf bereitgestellt. Gleichzeitig wird eine besonders homogene Temperaturverteilung erreicht. Dadurch eignet sich die Vorrichtung bzw. das
Verfahren auch für höhere Metalldampf-Konzentrationen, welche bisher nicht zufriedenstellend handzuhaben waren.
Beispielsweise strömt das eingeblasene Schutzgas zunächst entlang der Oberfläche des Metallbandes mit dem Metallband in die axiale Richtung, bis die Strömung auf die Oberfläche des Metallbades oder Schmelzbades trifft und dort umgelenkt wird. Dort nimmt das Schutzgas beispielsweise einen Großteil der Metalldämpfe des Metallbades auf. Anschließend strömt das Schutzgas beabstandet von der Oberfläche des
Metallbandes beispielsweise entlang einer Bewandung, beispielsweise eines
Ofenrüssels, entgegen der axialen Richtung zu den Absaugöffnungen des
Absaugbereichs. Es ergibt sich also eine kontinuierliche Strömung des Schutzgases, sodass eine unterbrechungsfreie Metalldampfabsaugung erreicht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Einblasbereich und der Absaugbereich überlappungsfrei angeordnet. Unter einer Überlappung wird insbesondere verstanden, dass der eine Bereich zumindest teilweise mit dem anderen Bereich zusammenfällt. Der durch die Einblasöffnungen gebildete Einblasbereich und der durch die Absaugöffnungen gebildete Absaugbereich überlappen Sich also nicht. Beispielsweise sind in axialer Richtung gesehen zunächst ausschließlich Einblasöffnungen und anschließend ausschließlich Absaugöffnungen vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Absaugung von Metalldampf durch das Schutzgas weiter verbessert sowie die Ausbreitung von Metalldampf weiter reduziert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Einblasöffnungen des Einblasbereichs und/oder die Absaugöffnungen des
Absaugbereichs zumindest teilweise in einem regelmäßigen Raster angeordnet, insbesondere mit einem kürzesten Abstand von mindestens 30mm, vorzugsweise mindestens 40mm, besonders bevorzugt mindestens 60mm. Hierdurch kann insbesondere eine besonders homogene Temperaturverteilung erreicht werden und andererseits eine weiter optimierte Strömung des Schutzgases erreicht werden, was der Ausbreitung von Metalldampf entgegenwirkt.
Beispielsweise sind die Einblasöffnungen des Einblasbereichs und die
Absaugöffnungen des Absaugbereichs im gleichen regelmäßigen Raster angeordnet. Beispielsweise sind die Einblasöffnungen und/oder die Absaugöffnungen in einem rechteckigen Raster angeordnet. Mit andern Worten liegen die Einblasöffnungen und/oder die Absaugöffnungen beispielsweise auf den Knoten eines (gedachten) zwei-dimensionalen rechteckigen Gitters. Beispielsweise ist der kürzeste Abstand der Einblasöffnungen und/oder der Absaugöffnungen in axialer Richtung größer als quer zur axialen Richtung. Beispielsweise beträgt der kürzeste Abstand der
Einblasöffnungen und/oder der Absaugöffnungen in axialer Richtung zwischen 50mm und 150mm, bevorzugt zwischen 80mm und 120mm, besonders bevorzugt wischen
90mm und 110mm. Beispielsweise beträgt der kürzeste Abstand der
Einblasöffnungen und/oder der Absaugöffnungen in axialer Richtung etwa 100mm. Beispielsweise beträgt der kürzeste Abstand der Einblasöffnungen und/oder der Absaugöffnungen quer zur axialen Richtung zwischen 30 mm und 90mm, bevorzugt zwischen 40mm und 80mm, besonders bevorzugt wischen 50mm und 70mm.
Beispielsweise beträgt der kürzeste Abstand der Einblasöffnungen und/oder der Absaugöffnungen quer zur axialen Richtung etwa 60mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Absaugöffnungen zumindest teilweise größer als die Einblasöffnungen ausgebildet. Unter der Größe der Einblasöffnungen bzw. Absaugöffnungen wird insbesondere der (mittlere) Durchmesser der Öffnung verstanden. Der Durchmesser der
Einblasöffnungen beträgt vorzugsweise zwischen 5mm und 10mm, bevorzugt etwa 8mm. Der Durchmesser der Absaugöffnungen beträgt vorzugsweise zwischen 8mm und 15mm, bevorzugt etwa 10mm. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine in Hinblick auf eine effiziente Metalldampfabsaugung weiterhin verbesserte Strömung erreicht werden kann.
Es ist in dieser Hinsicht weiterhin vorteilhaft, wenn der Normvolumenstrom für das Absaugen größer ist als der Normvolumenstrom für das Einblasen. Beispielsweise beträgt der Normvolumenstrom für das Einblasen pro Seite des Metallbandes mindestens 100Nm3/h (Normkubikmeter), vorzugsweise mindestens 150Nm3/h. Beispielsweise beträgt der Normvolumenstrom 100 - 300 Nm3/h. Der
Normvolumenstrom kann in Abhängigkeit der Breite der Vorrichtung jedoch auch noch höher liegen. Beispielsweise beträgt der Normvolumenstrom für das Absaugen pro Seite des Metallbandes mindestens 150Nm3/h, vorzugsweise mindestens
200Nm3/h. Beispielsweise beträgt der Normvolumenstrom 150 - 400Nm3/h. Der
Normvolumenstrom kann in Abhängigkeit der Breite der Vorrichtung jedoch auch noch höher liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Einblasöffnungen zumindest teilweise derart vorgesehen, dass das Schutzgas im
Wesentlichen quer zur axialen Richtung aus den Einblasöffnungen in Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes strömt. Hierzu sind die Einblasöffnungen
beispielsweise entsprechend angeordnet und/oder ausgebildet.
Dementsprechend strömt das Schutzgas gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen quer zur axialen Richtung in
Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes aus den Einblasöffnungen.
Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise der Strömungsverlauf des Schutzgases weiter optimiert werden kann, was insbesondere zu einer Verringerung der Ausbreitung von Metalldampf führt.
Beispielsweise wird das aus den Einblasöffnungen strömende Schutzgas in einem Winkel von 70° bis 110°, vorzugsweise 80° bis 100°, besonders bevorzugt etwa 90° in Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes gerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Blas-Saug-Einheit einen ersten Blas-Saug-Kasten, welcher auf der ersten Seite des zu beschichtenden Metallbandes angeordnet oder anordenbar ist, und einen zweiten Blas-Saug-Kasten, welcher auf der zweiten Seite des zu beschichtenden Metallbandes angeordnet oder anordenbar ist. Dabei kann die Vorrichtung auch noch weitere Blas- Saug-Kästen umfassen.
Durch das Vorsehen von Blas-Saug-Kästen kann die Beaufschlagung des Metallbandes mit Schutzgas von beiden Seiten konstruktiv besonders einfach realisiert werden. Zudem ermöglichen die Blas-Saug-Kästen beispielsweise auf einfach Weise eine
Skalierbarkeit der Vorrichtung. Zudem kann durch die Blas-Saug-Kästen eine flächige Beaufschlagung mit dem Schutzgas und Absaugung des Metalldampfes erreicht werden. Die Blas-Saug-Kästen sind beispielsweise im Wesentlichen flach ausgebildet. Beispielsweise weisen die Blas-Saug-Kästen mindestens einen Anschluss zum
Einblasen des Schutzgases und mindestens einen Anschluss zum Absaugen der
Mischung aus Schutzgas und Metalldampf/Metallstaub auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Blas-Saug-Kästen jeweils mindestens einen Blaskasten zur Bereitstellung des
Einblasbereichs und jeweils mindestens einen Saugkasten zur Bereitstellung des Absaugbereichs auf. Durch das Vorsehen von separaten Blaskästen und Saugkästen kann eine räumlich getrennte Anordnung des Einblasbereichs und des
Absaugbereichs auf einfache Weise erreicht werden. Ein Blaskasten und ein
Saugkasten können beispielsweise durch eine Trennwand voneinander getrennt sein. Ebenfalls kann ein Blas-Saug-Kasten auch mehrere Blaskästen und/oder Saugkästen aufweisen. Diese können beispielsweise ebenfalls durch einen Trennwand
voneinander getrennt sein. Beispielsweise weisen die Blaskästen und/oder die Saugkästen jeweils eine Anschluss zum Einblasen des Schutzgases bzw. zum
Absaugen der Mischung aus Schutzgas und Metalldampf/Metallstaub auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfasst die Vorrichtung einen Ofenrüssel zur Verbindung eines Durchlaufofens mit einem Metallbad, wobei die Blas-Saug-Einheit zumindest teilweise in dem Ofenrüssel vorgesehen ist.
Dementsprechend wird das Verfahren gemäße einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zumindest teilweise in einem Ofenrüssel zur Verbindung eines
Durchlaufofens mit einem Metallbad durchgeführt.
Der Ofenrüssel kann beispielsweise zumindest teilweise beheizt werden,
beispielsweise auf eine Temperatur von mindestens 400°C, vorzugsweise mindestens 450°C. Der Ofenrüssel weist beispielsweise eine Eintrittsöffnung zum Einfahren des
Metallbandes und eine Austrittsöffnung zum Ausfahren des Metallbandes auf. Der Ofenrüssel verjüngt sich beispielsweise zumindest abschnittsweise beispielsweise von der Eintrittsöffnung in Richtung der Austrittsöffnung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der
Vorrichtung in axialer Richtung gesehen vor der Blas-Saug-Einheit ein Sperrgas zugeführt. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise eine Sperrgaseinleitung aufweisen. Beispielsweise kann für das Sperrgas ebenfalls das Schutzgas verwendet werden und das Sperrgas entspricht der bereits beschriebenen Zusammensetzung, beispielsweise (HNX). Beispielsweise wird das Sperrgas mit mindestens 300Nm3/h, beispielsweise einseitig, eingeblasen. Durch eine druckunterschiedliche Gaseinleitung können vorteilhaft bereichsweise unterschiedliche Druckverhältnisse erreicht werden. Durch die Einspeisung des Sperrgases kann die Gasströmung in dem Rüssel beispielsweise von einem Ofen abgeschirmt werden und somit ein Einschleppen von Zinkdampf in andere Teile der Vorrichtung, wie etwa den Ofen, verhindert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung zudem eine oder mehrere der folgenden Einheiten auf: einen der Blas-Saug-Einheit vorgelagerten Durchlaufofen zur Erhitzung des zu beschichtenden Metallbandes; ein sich der Blas-Saug-Einheit anschließendes Metallbad, insbesondere Zinkbad, zur Beschichtung des Metallbandes und optional eine sich dem Metallbad anschließende Abstreifvorrichtung zur Einstellung der Dicke der Beschichtung des Metallbandes; eine Abscheidevorrichtung zur Reinigung des durch die
Absaugöffnungen abgesaugten und mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenen Schutzgases; eine Heizeinrichtung zur Erwärmung des über die Einblasöffnungen zugeführten Schutzgases, insbesondere auf eine Temperatur von mehr als 430°C.
Dementsprechend weist das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich einen oder mehrere der Schritte auf:
Erhitzen des zu beschichtenden Metallbandes in einem der Blas-Saug-Einheit vorgelagerten Durchlaufofen; Beschichten des Metallbandes in einem sich der Blas- Saug-Einheit anschließenden Metallbad, insbesondere Zinkbad, und optional
Einstellen der Dicke der Beschichtung des Metallbandes durch eine sich dem
Metallbad anschließende Abstreifvorrichtung; Reinigen des durch die
Absaugöffnungen abgesaugten und mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenen Schutzgases in einer Abscheidevorrichtung; Erwärmen des über die Einblasöffnungen zugeführten Schutzgases in einer Heizeinrichtung, insbesondere auf eine Temperatur größer als 430°. Die Temperatur des Metallbades liegt beispielsweise zwischen 400°C und 500°C, vorzugsweise zwischen 440°C und 470°C.
Die Abstreifvorrichtung kann beispielsweise durch Luft-Düsen, beispielsweise Luftstahl-Flachdüsen realisiert sein.
Die Zinkabscheidevorrichtung kann vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung versehen sein, die eine Resublimation des Metalldampfes bewirkt. Der dadurch entstehende Metallstaub kann mittels einer Trenneinrichtung vom Schutzgas abgetrennt und beispielsweise in einen Sammelbehälter geleitet werden.
Durch die vorherige und folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens sollen auch entsprechende Mittel oder Einrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die
Offenbarung von Mitteln zur Durchführung eines Verfahrensschrittes der
entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei können weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung der Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels entnommen werden. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; eine perspektivische Darstellung des Ofenrüssels aus Fig. 1; eine Längsschnittansicht des Ofenrüssels aus Fig. 1; Fig. 4 eine Draufsicht auf den Einblasbereich und den Absaugbereich des Blas-
Saug-Kastens aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Form einer kontinuierlichen
Feuerverzinkungsanlage zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung 1 weist insbesondere einen
Ofenrüssel 2 auf. Ein zu verzinkendes Metallband 4, etwa Stahlband, wird in einem Durchlaufofen (nicht gezeigt) geglüht und unter Schutzgas (HNX) einem Zinkbad 6 zugeführt. Das Band 4 taucht schräg nach unten in das Zinkbad 6 ein und wird durch eine im Zinkbad 6 angeordnete Rolle 8 nach oben umgelenkt. Die Badtemperatur liegt typischerweise im Bereich von ca. 440°C bis 470°C. Beim Austritt aus dem Bad 6 reißt das Band 4 eine flüssige Zinkmenge mit, die erheblich über der gewünschten
Überzugsdicke liegen kann. Das noch flüssige überschüssige Überzugsmaterial wird mittels sich über die Bandbreite erstreckenden Luftstrahl-Flachdüsen 10 von der ersten Seite und der zweiten Seite (das heißt der Oberseite und der Unterseite bzw. Vorderseite und Rückseite) des nun beschichteten Bandes 4 abgestreift.
Zur Vermeidung einer zu starken Abkühlung (insbesondere unter die Taupunkt- bzw. Resublimationstemperatur des Schutzgas-Zinkdampf-Gemisches) des Ofenrüssels 2 im Bereich nahe des Zinkbades 6 können optional Isolierelemente 12 (beispielsweise Mineralwolle und/oder Keramikplatten) vorgesehen werden.
Mittels des Ofenrüssels 2 soll unter anderem verhindert werden, dass das geglühte Band 4 vor dem Verzinken oxidiert, wodurch die Haftung der Zinkschicht
verschlechtert würde. Daher wird das Band 4 mit Schutzgas beaufschlagt. Das
Schutzgas soll gleichzeitig dazu dienen, der Ausbreitung von Zinkdampf
entgegenzuwirken. Aus diesem Grund ist der Ofenrüssel 2 mit einer speziellen Blas- Saug-Einheit 14 ausgestattet, welche das Metallband 4 mit Schutzgas beaufschlagt und das mit Zinkdampf und/oder Zinkstaub beladene Schutzgas absaugt. Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Ofenrüssels 2 aus Fig. 1 und Fig. 3 zeigt eine Längsschnittansicht des Ofenrüssels 2 aus Fig. 1.
Das zu beschichtende Metallband 4 wird in diesem Abschnitt entlang einer axialen Richtung 16 durch den Ofenrüssel 2 bzw. durch die Blas-Saug-Einheit 14 der
Vorrichtung 1 befördert. Die Blas-Saug-Einheit 14 weist eine Vielzahl von
Einblasöffnungen 18 zur Beaufschlagung des Metallbandes 4 mit Schutzgas auf. Dabei sind eine Vielzahl von Einblasöffnungen 18 auf einer ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Einblasöffnungen 18 auf einer zweiten Seite des Metallbandes angeordnet, sodass das Metallband 4 beidseitig mit dem Schutzgas beaufschlagt werden kann. Die Einblasöffnungen 18 bilden dabei einen Einblasbereich 20. Die Blas- Saug-Einheit 14 weist zudem eine Vielzahl von Absaugöffnungen 22 zum Absaugen von mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenem Schutzgas auf. Dabei sind eine Vielzahl von Absaugöffnungen 22 auf der ersten Seite des Metallbandes 4 und eine Vielzahl von Absaugöffnungen 22 auf der zweiten Seite des Metallbandes 4
angeordnet. Die Absaugöffnungen 22 bilden dabei einen Absaugbereich 24.
Der Einblasbereich 20, in dem die Einblasöffnungen 18 angeordnet sind, ist dabei in axialer Richtung 16 gesehen hinter dem Absaugbereich 24, in dem die
Absaugöffnungen 22 angeordnet sind, angeordnet. Dabei sind der Einblasbereich 20 und der Absaugbereich 24 überlappungsfrei angeordnet.
Die Blas-Saug-Einheit 14 umfasst dabei einen ersten Blas-Saug-Kasten 14a, welcher auf der ersten Seite des zu beschichtenden Metallbandes 4 angeordnet ist, und einen zweiten Blas-Saug-Kasten 14b, welcher auf der zweiten Seite des zu beschichtenden
Metallbandes 4 angeordnet ist. Die Blas-Saug-Kästen 14a, 14b weisen jeweils zwei Blaskästen 26a bzw. 26b zur Bereitstellung des Einblasbereichs 20 und jeweils zwei Saugkästen 28a bzw. 28b zur Bereitstellung des Absaugbereichs 24 auf. Die
Blaskästen 26a (bzw. 26b) sind untereinander jeweils durch eine Trennwand 42a (bzw. 42b) voneinander getrennt. Auch sind die Saugkästen 28a (bzw. 28b) untereinander durch eine Trennwand 44a (bzw. 44b) voneinander getrennt. Ebenfalls sind der Blaskasten 26a (bzw. 26b) und der Saugkasten 28a (bzw. 28b) voneinander durch eine Trennwand 46a (bzw. 46b) getrennt.
Die einzelnen Blaskästen 26a, 26b weisen jeweils separate Anschlüsse 30a, 30b zur Versorgung mit Schutzgas auf. Der Normvolumenstrom für das Einblasen durch die Anschlüsse 30a beträgt etwa 150Nm3/h. Der Normvolumenstrom für das Einblasen durch die Anschlüsse 30b beträgt ebenfalls etwa 150Nm3/h. Der Normvolumenstrom für das Absaugen durch die Anschlüsse 32a beträgt etwa 200Nm3/h. Der
Normvolumenstrom für das Absaugen durch die Anschlüsse 32b beträgt ebenfalls etwa 200Nm3/h.
Gleichzeitig kann mittels der Sperrgaseinleitung 3 (vgl. Fig. 1) Sperrgas in die
Vorrichtung 1 eingeleitet werden. Das Sperrgas ist hier identisch zu dem Schutzgas und wird mit 300 Nm3/h durch die Sperrgaseinleitung 3 eingeblasen, wie auch durch die Pfeile 33 in Fig. 3 veranschaulicht. Das Sperrgas wird vorteilhaft zwischen zwei Abdichtklappen (vgl. Fig. 1) eingespeist. Durch das Sperrgas wird die Gasströmung in dem Ofenrüssel 2 von einem vorgelagerten Ofen abgeschirmt, sodass ein
Einschleppen von Zinkdampf in den Ofen verhindert wird. Beispielsweise nimmt der Druck vom Bereich der Schutzgaseinleitung 3 über den Bereich der Blaskästen 26a bzw. 26b bis zum Bereich der Saugkästen 28a bzw. 28b ab.
Wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Einblasöffnungen 18 derart vorgesehen, dass das Schutzgas im Wesentlichen quer zur axialen Richtung 16 aus den Einblasöffnungen in Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes 4 strömt. Das Schutzgas wird in diesem Fall durch die Einblasöffnungen 18 senkrecht in Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes 4 geblasen. Die Strömungsrichtung des
Schutzgases ist durch die Pfeile 34 veranschaulicht. Das durch die Einblasöffnungen 18 des Einblasbereichs 20 eingeblasene Schutzgas wird zunächst mit dem durch die Vorrichtung 1 in axialer Richtung 16 beförderten Metallband 4 gezielt mitgerissen und strömt in die axiale Richtung 16. Das Schutzgas strömt dabei entlang der Oberfläche des Metallbandes 4. Anschließend strömt das Schutzgas gemischt mit Zinkdampf und Zinkstaub entlang der Bewandung des Ofenrüssels 2 entgegen der axialen Richtung 16 zu den Absaugöffnungen 22 des Absaugbereichs 24.
Die Punkte 36 veranschaulichen die Verteilung und die Konzentration des
Zinkdampfes und des Zinkstaubs. Die Konzentration des Zinkstaubs und Zinkdampfes nimmt entgegen der axialen Richtung 16 erkennbar ab. Die Blas-Saug-Einheit 14 ermöglicht eine effektive Sperre für den Zinkdampf und den Zinkstaub und eine effektive Absaugung des Zinkdampfes und des Zinkstaubs. Geht man beispielsweise von einem Zinkdampfeintrag von etwa 34g/h durch das Zinkbad 6 aus, ergeben Simulationen eine Zinkdampfkonzentration von etwa 5 x 10"5 kg/m3 in der Nähe des Zinkbades 6 im unteren Bereich des Ofenrüssels. Im
Absaugbereich 24 ergibt sich nur noch eine Zinkdampfkonzentration von etwa 3 x 10" 5 kg/m3 bis etwa 7 x 10"6 kg/m3. Im Einblasbereich 20 ist die Zinkdampfkonzentration bereits geringer als 7 x 10"6 kg/m3.
Bei einem höheren Zinkdampfeintrag 340 g/h ergeben sich im Absaugbereich 24 zwar noch Zinkdampfkonzentrationen von bis zu 5 x 10"5 kg/m3. Allerdings fallen diese im Einblasbereich 20 auf unter 1 x 10"5 kg/m3, teilweise auch auf unter 7 x 10"6 kg/m3 ab. Somit ist die Vorrichtung bzw. das Verfahren auch für derartig hohe
Zinkdampfeinträge geeignet.
Fig. 4 zeigt schließlich exemplarisch eine Draufsicht auf den Einblasbereich 20 und den Absaugbereich 24 des Blas-Saug-Kastens 14a aus Fig. 1. Die Einblasöffnungen 18 des Einblasbereichs 20 und die Absaugöffnungen 22 des Absaugbereichs 24 sind in einem regelmäßigen Raster angeordnet. Dabei ist der kürzeste Abstand benachbarter Öffnungen 18, 22 in axialer Richtung 16 größer als quer zur axialen Richtung 16. Der kürzeste Abstand 38 der Einblasöffnungen 18 bzw. der Absaugöffnungen 22 in axialer Richtung beträgt hier etwa 100mm. Der kürzeste Abstand 40 der Einblasöffnungen 18 bzw. der Absaugöffnungen 22 quer zur axialen Richtung 16 beträgt etwa 60mm. Die
Einblasöffnungen 18 sind kleiner als die Absaugöffnungen 22 ausgebildet. Der Durchmesser der Einblasöffnungen 18 beträgt etwa 8mm. Der Durchmesser der Absaugöffnungen 22 beträgt etwa 10mm.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zur Vermeidung von durch Metallstaub verursachten
Oberflächenfehlern an einem in einem kontinuierlichen Schmelztauchverfahren zu beschichtenden Metallband (4), wobei das zu beschichtende Metallband (4) zumindest abschnittsweise entlang einer axialen Richtung (16) durch die Vorrichtung (1) beförderbar ist,
mit einer Blas-Saug-Einheit (14), wobei die Blas-Saug-Einheit (14) eine Vielzahl von Einblasöffnungen (18) zur Beaufschlagung des Metallbandes (4) mit Schutzgas aufweist, wobei eine Vielzahl von Einblasöffnungen (18) auf einer ersten Seite des Metallbandes (4) und eine Vielzahl von Einblasöffnungen (18) auf einer zweiten Seite des Metallbandes (4) angeordnet oder anordenbar sind, wobei die Blas-Saug-Einheit (14) eine Vielzahl von Absaugöffnungen (22) zum Absaugen von mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenem Schutzgas aufweist, wobei eine Vielzahl von Absaugöffnungen (22) auf der ersten Seite des Metallbandes (4) und eine Vielzahl von Absaugöffnungen (22) auf der zweiten Seite des Metallbandes (4) angeordnet oder anordenbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Blas-Saug-Einheit (14) einen Einblasbereich (20), in dem die
Einblasöffnungen (18) angeordnet sind, und einen in axialer Richtung (16) gesehen hinter dem Einblasbereich (20) angeordneten Absaugbereich (24), in dem die Absaugöffnungen (22) angeordnet sind, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Einblasöffnungen (18) und die Absaugöffnungen (22) derart vorgesehen sind, dass das durch die Einblasöffnungen (18) des Einblasbereichs (20) eingeblasene Schutzgas zunächst mit dem durch die Vorrichtung (1) in axialer Richtung (16) beförderten Metallband (4) gezielt mitgerissen wird und in die axiale Richtung (16) strömt und anschließend entgegen der axialen Richtung (16) zu den Absaugöffnungen (22) des Absaugbereichs (24) strömt. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Einblasbereich (20) und der Absaugbereich (24) überlappungsfrei angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Einblasöffnungen (18) des Einblasbereichs (20) und/oder die
Absaugöffnungen (22) des Absaugbereichs (24) zumindest teilweise in einem regelmäßigen Raster angeordnet sind, insbesondere mit einem kürzesten Abstand (38, 40) von mindestens 30mm, vorzugsweise mindestens 40mm, besonders bevorzugt mindestens 60mm.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Absaugöffnungen (18) zumindest teilweise größer als die
Einblasöffnungen (22) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Einblasöffnungen (18) zumindest teilweise derart vorgesehen sind, dass das Schutzgas im Wesentlichen quer zur axialen Richtung (16) aus den Einblasöffnungen (18) in Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes (4) strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Blas-Saug-Einheit (14) einen ersten Blas-Saug-Kasten (14a) umfasst, welcher auf der ersten Seite des zu beschichtenden Metallbandes (4) angeordnet oder anordenbar ist, und wobei die Blas-Saug-Einheit (14) einen zweiten Blas- Saug-Kasten (14b) umfasst, welcher auf der zweiten Seite des zu beschichtenden Metallbandes (4) angeordnet oder anordenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Blas-Saug-Kästen (14a, 14b) jeweils mindestens einen Blaskasten (26a, 26b) zur Bereitstellung des Einblasbereichs (20) und jeweils mindestens einen Saugkasten (28a, 28b) zur Bereitstellung des Absaugbereichs (24) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Vorrichtung (1) einen Ofenrüssel (2) zur Verbindung eines
Durchlaufofens mit einem Metallbad (6) umfasst, wobei die Blas-Saug-Einheit (14) zumindest teilweise in dem Ofenrüssel (2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Vorrichtung (1) zudem eine oder mehrere der folgenden Einheiten aufweist:
einen der Blas-Saug-Einheit (14) vorgelagerten Durchlaufofen zur
Erhitzung des zu beschichtenden Metallbandes (4);
ein sich der Blas-Saug-Einheit (14) anschließendes Metallbad (6), insbesondere Zinkbad, zur Beschichtung des Metallbandes (4) und optional eine sich dem Metallbad (6) anschließende Abstreifvorrichtung (10) zur Einstellung der Dicke der Beschichtung des Metallbandes (4); eine Abscheidevorrichtung zur Reinigung des durch die Absaugöffnungen (22) abgesaugten und mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenen Schutzgases;
eine Heizeinrichtung zur Erwärmung des über die Einblasöffnungen (18) zugeführten Schutzgases, insbesondere auf eine Temperatur von mehr als 430°C.
Verfahren zur Vermeidung von durch Metallstaub verursachten
Oberflächenfehlern an einem in einem kontinuierlichen Schmelztauchverfahren zu beschichtenden Metallband, umfassend die Schritte:
Befördern des zu beschichtende Metallbands zumindest abschnittsweise entlang einer axialen Richtung durch eine Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vorrichtung eine Blas-Saug-Einheit aufweist, Beaufschlagen des Metallbands mit Schutzgas über eine Vielzahl von
Einblasöffnungen der Blas-Saug-Einheit, wobei eine Vielzahl von
Einblasöffnungen auf einer ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Einblasöffnungen auf einer zweiten Seite des Metallbandes angeordnet sind, und Absaugen von mit Metalldampf und/oder Metallstaub beladenem Schutzgas über eine Vielzahl von Absaugöffnungen der Blas-Saug-Einheit, wobei eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der ersten Seite des Metallbandes und eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf der zweiten Seite des Metallbandes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Blas-Saug-Einheit einen Einblasbereich, in dem die Einblasöffnungen angeordnet sind, und einen in axialer Richtung gesehen hinter dem
Einblasbereich angeordneten Absaugbereich, in dem die Absaugöffnungen angeordnet sind, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11,
wobei das durch die Einblasöffnungen des Einblasbereichs eingeblasene
Schutzgas zunächst mit dem durch die Vorrichtung in axialer Richtung
beförderten Metallband gezielt mitgerissen wird und in die axiale Richtung strömt und anschließend entgegen der axialen Richtung zu den Absaugöffnungen des Absaugbereichs strömt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
wobei das Schutzgas im Wesentlichen quer zur axialen Richtung aus den
Einblasöffnungen in Richtung der jeweiligen Seite des Metallbandes strömt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
wobei das Verfahren zumindest teilweise in einem Ofenrüssel zur Verbindung eines Durchlaufofens mit einem Metallbad durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
wobei der Vorrichtung in axialer Richtung gesehen vor der Blas-Saug-Einheit ein Sperrgas zugeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
wobei das Verfahren zusätzlich einen oder mehrere der Schritte aufweist:
Erhitzen des zu beschichtenden Metallbandes in einem der Blas-Saug- Einheit vorgelagerten Durchlaufofen;
Beschichten des Metallbandes in einem sich der Blas-Saug-Einheit anschließenden Metallbad, insbesondere Zinkbad, und optional Einstellen der Dicke der Beschichtung des Metallbandes durch eine sich dem
Metallbad anschließende Abstreifvorrichtung;
Reinigen des durch die Absaugöffnungen abgesaugten und mit
Metalldampf und/oder Metallstaub beladenen Schutzgases in einer
Abscheidevorrichtung;
Erwärmen des über die Einblasöffnungen zugeführten Schutzgases in einer Heizeinrichtung, insbesondere auf eine Temperatur größer als 430°C.
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