EP3449028A1 - Bauteil für eine schmelztauchbeschichtungsanlage und verfahren zum herstellen eines solchen - Google Patents

Bauteil für eine schmelztauchbeschichtungsanlage und verfahren zum herstellen eines solchen

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EP3449028A1
EP3449028A1 EP17715709.6A EP17715709A EP3449028A1 EP 3449028 A1 EP3449028 A1 EP 3449028A1 EP 17715709 A EP17715709 A EP 17715709A EP 3449028 A1 EP3449028 A1 EP 3449028A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
component
base body
roller
roller section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17715709.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lutz Kümmel
Jegor JEGOR BERGEN
Wolfram Unterberg
Nicolas BRENDEL
Thorsten Stoltenhoff
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.)
Terolab Surface GmbH
SMS Group GmbH
Original Assignee
Terolab Surface GmbH
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Terolab Surface GmbH, SMS Group GmbH filed Critical Terolab Surface GmbH
Publication of EP3449028A1 publication Critical patent/EP3449028A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
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    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
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    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Definitions

  • the invention relates to a component for a hot-dip coating installation which comes into direct contact with a molten metal immersion bath during operation of the hot-dip coating installation, comprising a metallic base body.
  • the invention further relates to a method for producing a component, in particular a guide or deflection roller or rollers for a hot-dip coating installation, which during an operation of the
  • Hot-dip coating plant comes in direct contact with a molten metal immersion bath.
  • a metallic workpiece such as a metal strip
  • a metallic coating is hot dipping, in which a workpiece of a higher melting temperature metal or a higher melting temperature alloy is completely immersed in a molten bath at a lower temperature
  • Hot dipping is used, for example, for aluminizing and galvanizing workpieces, which is also known as fire aluminizing or hot dip galvanizing.
  • a band-shaped workpiece is pulled through a vessel containing the immersion bath, wherein the immersion bath contains aluminum or zinc in molten form.
  • the band-shaped workpiece is guided by means of rollers, of which at least one roller, for example a deflection roller, is completely immersed in the immersion bath.
  • rollers of which at least one roller, for example a deflection roller, is completely immersed in the immersion bath.
  • Such a role for leading a band-shaped workpiece by immersion is thus exposed in the operation of a hot dip coating plant strong thermal loads and corrosion stress.
  • a roller portion of a roller body which also two with the
  • Roller portion connected, coaxial with the roller portion arranged axial bearing pin has to be provided with a coating. The same is true
  • EP 0 245 862 A1 for example, also known from EP 0 245 862 A1, EP 0 927 774 A1, EP 2 743 367 A1 and EP 2 145 845 A1.
  • An object of the invention is a service life of a component for a
  • An inventive component for a hot-dip coating installation which comes into direct contact with a liquid metal immersion bath during operation of the hot-dip coating installation, comprises a metallic base body, wherein at least a portion of a surface of the base body is provided with a three-layer coating, one on the
  • a special three-layer coating is arranged on the metallic main body of the component, wherein the properties of the individual layers of the coating are optimally matched to the respective application.
  • the metallic adhesive layer arranged directly on the base body serves, in particular, to permanently connect the metallic barrier layer to the base body. Due to the corrosion resistance, in particular
  • the adhesive layer is also the body protected from corrosion or oxidation.
  • the metallic barrier layer is a chemical impermeable layer that also prevents chemicals from entering
  • the ceramic topcoat is very
  • the ceramic cover layer prevents the adhesion or caking of, for example, slag parts on the component. This will improve the quality of the hot dip coating equipment to be coated
  • the three-layer coating according to the invention increases the service life of the component in the immersion bath, which entails a positive cost effect in terms of maintenance, a reduction in downtimes and an improvement in plant availability.
  • the main body can also be made of a less expensive material compared to corresponding conventional components, since the inventive
  • Three-layer coating protects the body against wear in high dimensions.
  • the component according to the invention is in immersion baths with different
  • the molten metals may, for example, be melts of various zinc alloys with admixtures such as aluminum, iron, magnesium, nickel, silicon, chromium and / or rare earths.
  • the molten metals may be melts of various aluminum alloys with admixtures such as iron, silicon, nickel, magnesium, tin and / or chromium.
  • the molten metals may be melts of various brass alloys, tin alloys or copper alloys with appropriate admixtures.
  • the component according to the invention can be manufactured in the course of a new production. Alternatively, it can be made by a workup of an existing component by this subsequently with the inventive
  • the adhesive layer is at least partially made of an iron, nickel, cobalt or nickel-cobalt base alloy.
  • the adhesive layer may be at least partially made of a MCrAlY base alloy, wherein the base element M is iron, nickel or cobalt.
  • a thickness of the adhesive layer may be in a range of 20 ⁇ to 300 ⁇ , preferably from 50 ⁇ to 200 ⁇ , more preferably from 80 ⁇ to 120 ⁇ lie.
  • the barrier layer is at least partially made of a transition metal or an alloy of transition metals.
  • the barrier layer may be at least partially made of molybdenum, a molybdenum-containing alloy or molybdenum carbide.
  • a thickness of the barrier layer may be in a range of 100 ⁇ to 500 ⁇ , preferably from 150 ⁇ to 400 ⁇ , more preferably from 200 ⁇ to 300 ⁇ lie.
  • the cover layer is at least partially made of a pure or provided with rare earth oxide ceramic.
  • the cover layer may be at least partially made of yttrium-added zirconium oxide.
  • a thickness of the cover layer may be in a range from 100 ⁇ to 500 ⁇ , preferably from 150 ⁇ to 400 ⁇ , more preferably from 200 ⁇ to 250 ⁇ lie.
  • the component is designed as a roller for guiding or deflecting a guided through the dip bath to be coated metal strip.
  • the component is completely immersed in the immersion bath.
  • the base body comprises a roller portion and two axial bearing pins arranged coaxially with the roller portion, the surfaces of the bearing pins each being at least partially provided with the three-layer coating, and a lateral surface of the roller body being provided with a metallic protective layer ,
  • the three-layer coating according to the invention has a protective effect on the bearing journals, as a result of which the wear in the bearing journalling bearing unit for each journal is significantly minimized.
  • the metallic protective layer may be at least partially made of molybdenum, a molybdenum-containing alloy or
  • Molybdenum carbide be prepared.
  • the base body comprises a roller portion and two associated, coaxial with the roller portion arranged axial bearing pin, wherein the bearing pin in each case one
  • the metal bushes can be made from carbon steels, such as
  • metal bushings are particularly advantageous when using the roll-shaped component in aluminum-containing melts.
  • the metal bushings can be coated with the three-layer coating according to the invention.
  • the roller section can also be coated with the three-layer coating according to the invention.
  • a method according to the invention for producing a component, in particular a guide roller or deflection roller, for a hot-dip coating installation which comes into direct contact with a liquid metal immersion bath during operation of the hot-dip coating installation comprises the steps:
  • the component can be manufactured according to one of the above embodiments or any combination of at least two of these embodiments with each other using the method according to the invention.
  • the adhesive layer and the barrier layer are applied in each case by thermal or kinetic spraying.
  • the adhesion layer can be applied by spraying a spray additive containing an iron, nickel, cobalt or nickel-cobalt base alloy, in particular a MCrAlY base alloy whose basic element M is iron, nickel or cobalt.
  • the adhesive layer with a thickness in a range of 20 ⁇ to 300 ⁇ , preferably from 50 ⁇ to 200 ⁇ , more preferably from 80 ⁇ to 120 ⁇ , are applied.
  • the barrier layer can be obtained by thermal or kinetic spraying of a transition metal, in particular molybdenum, or an alloy of transition metals, in particular a molybdenum-containing alloy, or
  • Molybdenum carbide containing spray additive can be applied.
  • the barrier layer with a thickness in a range of 100 ⁇ to 500 ⁇ , preferably from 150 ⁇ to 400 ⁇ , more preferably from 200 ⁇ to 300 ⁇ , are applied.
  • the cover layer is applied by thermal spraying.
  • the cover layer can be applied by thermal spraying of a pure or rare earth oxide ceramics, in particular a yttrium-added zirconium oxide-containing spray additive.
  • the cover layer with a thickness in a range of 100 ⁇ to 500 ⁇ , preferably from 150 ⁇ to 400 ⁇ , more preferably from 200 ⁇ to 250 ⁇ , are applied.
  • the basic body is provided with a roller portion and two associated, coaxial with the roller portion arranged axial bearing pin, wherein the surfaces of the roller portion to the arranged axial bearing pin, wherein the surfaces of the
  • Bearing journals are each provided at least partially with the three-layer coating, and wherein a lateral surface of the roller body is provided with a metallic protective layer.
  • the metallic protective layer may be at least partially made of molybdenum, a molybdenum-containing alloy or molybdenum carbide.
  • the main body is provided with a roller portion and two associated coaxially with the roller portion arranged axial bearing pin, wherein in each case a metal bushing is applied to the bearing pin.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a
  • inventive component in the form of a roll in longitudinal section
  • Figure 2 is a schematic representation of another embodiment of an inventive component in the form of a roll in longitudinal section.
  • Figure 3 is a schematic representation of another embodiment of an inventive component in the form of a roll in longitudinal section.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive component 1 for a hot dip coating not shown in longitudinal section, wherein the component 1 during an operation of the
  • Hot dip coating plant comes in direct contact with a liquid metal immersion bath.
  • the component 1 is designed as a roller for guiding or deflecting a guided through the dip bath to be coated metal bands.
  • the component 1 comprises a metallic base body 2, which has a roller portion 3 and two associated axially coaxial with the roller portion 3 axial bearing pin 4.
  • the roller section 3 of the base body 2 is provided with a three-layer coating 5, which has a surface section formed directly on the surface section formed by the roller section 3,
  • Blocking layer 7 and arranged on the barrier layer 7 ceramic cover layer 8 has.
  • the adhesive layer 6 is at least partially made of an iron, nickel, cobalt or nickel-cobalt base alloy.
  • the barrier layer 7 is at least partially made of a transition metal or an alloy of transition metals.
  • the cover layer 8 is at least partially made of a pure or a rare earth oxide ceramic.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a component 10 according to the invention for a hot dip coating installation (not shown) in longitudinal section, wherein the component 10 comes into direct contact with a liquid metal immersion bath during operation of the hot dip coating installation.
  • the component 10 is designed as a roller for guiding or deflecting a guided through the dip bath to be coated metal strip.
  • the component 10 comprises a metallic base body 12, which has a roller portion 13 and two associated axially coaxial with the roller portion 13 axial bearing pin 14.
  • the surfaces of the bearing pins 14 are each provided with the three-layer coating 5, which is directly on the through the Roller section 13 formed surface portion arranged,
  • Blocking layer 7 and arranged on the barrier layer 7 ceramic cover layer 8 has.
  • the adhesive layer 6 is at least partially made of an iron, nickel, cobalt or nickel-cobalt base alloy.
  • the barrier layer 7 is at least partially made of a transition metal or an alloy of transition metals.
  • the cover layer 8 is at least partially made of a pure or a rare earth oxide ceramic. A lateral surface of the
  • Roller section 13 is provided with a metallic protective layer 11, at least partially made of molybdenum, a molybdenum-containing alloy or
  • Molybdenum carbide is produced.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a component 20 according to the invention for a hot dip coating installation (not shown) in longitudinal section, wherein the component 20 comes into direct contact with a liquid metal immersion bath during operation of the hot dip coating installation.
  • the component 20 is designed as a roller for guiding or deflecting a guided through the dip to be coated metal strip.
  • the component 20 thus differs from that shown in FIG.
  • Embodiment that on the bearing pins 4 each have a metal bushing 21 is applied.
  • the metal bushes may be made of carbonaceous steels such as C45, C60 or C70, or of insert steels / temper steels such as 42CrMo4. To avoid repetition, reference is otherwise made to the above description to FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1, 10, 20) für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, aufweisend einen metallischen Grundkörper (2, 12), wobei wenigstens ein Abschnitt einer Oberfläche des Grundkörpers (2, 12) mit einer dreischichtigen Beschichtung (5) versehen ist, die eine unmittelbar an dem Oberflächenabschnitt angeordnete, korrosionsbeständige Haftschicht (6), eine an der Haftschicht (6) angeordnete Sperrschicht (7) und eine an der Sperrschicht (7) angeordnete keramische Deckschicht (8) aufweist.

Description

Bauteil für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage und Verfahren zum Herstellen eines solchen
Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit geschmolzenem Metall kommt, aufweisend einen metallischen Grundkörper. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere einer Führungs- oder Umlenkrolle bzw. Stabilisierungsrolle (-rollen) für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der
Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit geschmolzenem Metall kommt.
Aus der Stahlindustrie sind verschiedene Verfahren zum Beschichten eines metallischen Werkstücks, beispielsweise eines Metallbands, mit einem metallischen Überzug bekannt. Eines dieser Beschichtungsverfahren ist das Schmelztauchen, bei dem ein Werkstück aus einem bei einer höheren Temperatur schmelzenden Metall oder einer bei einer höheren Temperatur schmelzenden Legierung vollständig in ein schmelzflüssiges Tauchbad mit einem bei einer niedrigeren Temperatur
schmelzenden Metall oder einer bei einer niedrigeren Temperatur schmelzenden Legierung eingetaucht wird. Beim Herausnehmen des Werkstücks aus dem
schmelzflüssigen Tauchbad haftet das flüssige Metall bzw. die flüssige Legierung aus dem Tauchbad an dem Werkstück an und bildet bei der Abkühlung einen festen metallischen Überzug. Das Schmelztauchen wird beispielsweise zum Aluminisieren und zum Verzinken von Werkstücken eingesetzt, was auch als Feueraluminisieren bzw. Feuerverzinken bekannt ist. Hierbei wird ein bandförmiges Werkstück durch ein das Tauchbad enthaltenes Gefäß gezogen, wobei das Tauchbad Aluminium bzw. Zink in geschmolzener Form enthält. Das bandförmige Werkstück wird mittels Rollen geführt, von denen wenigstens eine Rolle, beispielsweise eine Umlenkrolle, vollständig in das Tauchbad eingetaucht ist. Eine solche Rolle zum Führen eines bandförmigen Werkstücks durch ein Tauchbad ist somit im Betrieb einer Schmelztauchbeschichtungsanlage starken thermischen Belastungen und einer Korrosionsbelastung ausgesetzt. Um eine solche Rolle für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage widerstandsfähiger und dauerhafter zu machen, ist es beispielsweise aus JP H06 228 724 A bekannt, einen Rollenabschnitt eines Rollengrundkörpers, der zudem zwei mit dem
Rollenabschnitt verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordnete axialen Lagerzapfen aufweist, mit einer Beschichtung zu versehen. Ähnliches ist
beispielsweise auch aus EP 0 245 862 A1 , EP 0 927 774 A1 , EP 2 743 367 A1 und EP 2 145 845 A1 bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Standzeit eines Bauteils für eine
Schmelztauchbeschichtungsanlage zu erhöhen, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit geschmolzenem Metall kommt.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, umfasst einen metallischen Grundkörper, wobei wenigstens ein Abschnitt einer Oberfläche des Grundkörpers mit einer dreischichtigen Beschichtung versehen ist, die eine an dem
Oberflächenabschnitt angeordnete, korrosionsbeständige Haftschicht, eine an der Haftschicht angeordnete Sperrschicht und eine an der Sperrschicht angeordnete keramische Deckschicht aufweist. Erfindungsgemäß ist an dem metallischen Grundkörper des Bauteils eine spezielle dreischichtige Beschichtung angeordnet, wobei die Eigenschaften der einzelnen Schichten der Beschichtung optimal auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt sind. Hierbei dient die unmittelbar an dem Grundkörper angeordnete metallische Haftschicht insbesondere dazu, die metallische Sperrschicht dauerhaft mit dem Grundkörper zu verbinden. Durch die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere
Oxidationsbeständigkeit, der Haftschicht wird zudem der Grundkörper vor Korrosion bzw. Oxidation geschützt. Die metallische Sperrschicht ist eine für Chemikalien undurchlässige Schicht, die ebenfalls verhindert, dass Chemikalien zu dem
Grundkörper des Bauteils gelangen. Die keramische Deckschicht ist sehr
temperaturbeständig. Zudem verhindert die keramische Deckschicht das Anhaften bzw. Anbacken beispielsweise von Schlacketeilen an dem Bauteil. Hierdurch wird die Qualität des mit der Schmelztauchbeschichtungsanlage zu beschichtenden
Werkstücks verbessert, da keine Abdrücke oder Fehler von dem Bauteil auf das damit geführte Werkstück übertragen werden. Gleichzeitig erhöht die erfindungsgemäße dreischichtige Beschichtung die Standzeit des Bauteils im Tauchbad, was einen positiven Kosteneffekt in der Instandhaltung, eine Verringerung von Ausfallzeiten und eine Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit mit sich bringt. Der Grundkörper kann zudem im Vergleich zu entsprechenden herkömmlichen Bauteilen aus einem kostengünstigeren Werkstoff hergestellt werden, da die erfindungsgemäße
dreischichtige Beschichtung den Grundkörper in hohen Maßen vor Verschleiß schützt.
Das erfindungsgemäße Bauteil ist in Tauchbädern mit verschiedenen
Metallschmelzen einsetzbar. Die Metallschmelzen können beispielsweise Schmelzen aus verschiedenen Zinklegierungen mit Beimischungen, wie etwa Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Silizium, Chrom und/oder seltene Erden, sein. Alternativ können die Metallschmelzen Schmelzen aus verschiedenen Aluminiumlegierungen mit Beimischungen, wie etwa Eisen, Silizium, Nickel, Magnesium, Zinn und/oder Chrom, sein. Weiter alternativ können die Metallschmelzen Schmelzen aus verschiedenen Messinglegierungen, Zinnlegierungen oder Kupferlegierungen mit entsprechenden Beimischungen sein. Das erfindungsgemäße Bauteil kann im Zuge einer Neuherstellung gefertigt werden. Alternativ kann es durch eine Aufarbeitung eines bereits vorhandenen Bauteils gefertigt werden, indem dieses nachträglich mit der erfindungsgemäßen
dreischichtigen Beschichtung versehen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Haftschicht zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt.
Insbesondere kann die Haftschicht zumindest teilweise aus einer MCrAlY- Basislegierung hergestellt sein, wobei das Basiselement M Eisen, Nickel oder Kobalt ist. Eine Dicke der Haftschicht kann in einem Bereich von 20 μιη bis 300 μιη, vorzugsweise von 50 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt von 80 μιη bis 120 μιη, liegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sperrschicht zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt. Insbesondere kann die Sperrschicht zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder Molybdäncarbid hergestellt sein. Eine Dicke der Sperrschicht kann in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 300 μιη, liegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Deckschicht zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt. Insbesondere kann die Deckschicht zumindest teilweise aus mit Yttrium versetztem Zirconiumoxid hergestellt sein. Eine Dicke der Deckschicht kann in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 250 μιη, liegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bauteil als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet. Hierbei ist das Bauteil vollständig in das Tauchbad eingetaucht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Grundkörper einen Rollenabschnitt und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordnete axialen Lagerzapfen, wobei die Oberflächen der Lagerzapfen jeweils zumindest teilweise mit der dreischichtigen Beschichtung versehen sind, und wobei eine Mantelfläche des Rollenkörpers mit einer metallischen Schutzschicht versehen ist. Hierbei wirkt sich die erfindungsgemäße dreischichtige Beschichtung schützend auf die Lagerzapfen aus, wodurch der Verschleiß in der Lagerzapfen-Lager-Einheit für jeden Lagerzapfen deutlich minimiert wird. Die metallische Schutzschicht kann zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder
Molybdäncarbid hergestellt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Grundkörper einen Rollenabschnitt und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordnete axialen Lagerzapfen, wobei auf die Lagerzapfen jeweils eine
Metallbuchse aufgebracht ist. Hierdurch wird die Lebensdauer der Lagerzapfen verlängert. Die Metallbuchsen können aus kohlenstoffhaltigen Stählen, wie
beispielsweise C45, C60 oder C70, oder aus Einsatzstählen/Vergütungsstählen, wie beispielsweise 42CrMo4, hergestellt sein. Derartige Metallbuchsen sind insbesondere bei einem Einsatz des rollenförmigen Bauteils in aluminiumhaltigen Schmelzen von Vorteil. Die Metallbuchsen können mit der erfindungsgemäßen dreischichtigen Beschichtung beschichtet sein. Zusätzlich kann auch der Rollenabschnitt mit der erfindungsgemäßen dreischichtigen Beschichtung beschichtet sein. Alternativ kann entweder der Rollenabschnitt oder es können die Metallbuchsen mit der
erfindungsgemäßen dreischichtigen Beschichtung beschichtet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere einer Führungs- oder Umlenkrolle, für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, umfasst die Schritte:
- Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers;
Aufbringen einer korrosionsbeständigen Haftschicht auf wenigstens einen
Oberflächenabschnitt des Grundkörpers; Aufbringen einer Sperrschicht auf der Haftschicht; und
Aufbringen einer keramischen Deckschicht auf die Sperrschicht.
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Bauteil genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Bauteil nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Haftschicht und die Sperrschicht jeweils durch thermisches oder kinetisches Spritzen aufgebracht. Dabei kann die Haftschicht durch Spritzen eines eine Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt- Basislegierung, insbesondere einer MCrAlY-Basislegierung, deren Basiselement M Eisen, Nickel oder Kobalt ist, enthaltende Spritzzusatzes aufgebracht werden. Zudem kann die Haftschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 20 μιη bis 300 μιη, vorzugsweise von 50 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt von 80 μιη bis 120 μιη, aufgebracht werden. Die Sperrschicht kann durch thermisches oder kinetisches Spritzen eines ein Übergangsmetall, insbesondere Molybdän, oder eine Legierung aus Übergangsmetallen, insbesondere eine molybdänhaltige Legierung oder
Molybdäncarbid, enthaltenden Spritzzusatzes aufgebracht werden. Insbesondere kann die Sperrschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 300 μιη, aufgebracht werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Deckschicht durch thermisches Spritzen aufgebracht. Dabei kann die Deckschicht durch thermisches Spritzen eines eine reine oder eine mit seltenen Erden versetze Oxidkeramik, insbesondere eine mit Yttrium versetzten Zirconiumoxid, enthaltenden Spritzzusatzes aufgebracht werden. Insbesondere kann die Deckschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 250 μιη, ausgebracht werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Grundkörper mit einem Rollenabschnitt und zwei damit verbundenen, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordneten axialen Lagerzapfen bereitgestellt, wobei die Oberflächen der
Lagerzapfen jeweils zumindest teilweise mit der dreischichtigen Beschichtung versehen werden, und wobei eine Mantelfläche des Rollenkörpers mit einer metallischen Schutzschicht versehen wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die metallische Schutzschicht kann zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder Molybdäncarbid hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Grundkörper mit einem Rollenabschnitt und zwei damit verbundenen, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordneten axialen Lagerzapfen bereitgestellt, wobei auf die Lagerzapfen jeweils eine Metallbuchse aufgebracht wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen exemplarisch erläutert, wobei die
nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein
erfindungsgemäßes Bauteil in Form einer Rolle im Längsschnitt;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil in Form einer Rolle im Längsschnitt; und
Figur 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil in Form einer Rolle im Längsschnitt. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 1 für eine nicht gezeigte Schmelztauchbeschichtungs- anlage im Längsschnitt, wobei das Bauteil 1 während eines Betriebs der
Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt. Das Bauteil 1 ist als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet.
Das Bauteil 1 umfasst einen metallischen Grundkörper 2, der einen Rollenabschnitt 3 und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt 3 angeordnete axialen Lagerzapfen 4 aufweist. Der Rollenabschnitt 3 des Grundkörpers 2 ist mit einer dreischichtigen Beschichtung 5 versehen, die eine unmittelbar an dem durch den Rollenabschnitt 3 gebildeten Oberflächenabschnitt angeordnete,
korrosionsbeständige Haftschicht 6, eine an der Haftschicht 6 angeordnete
Sperrschicht 7 und eine an der Sperrschicht 7 angeordnete keramische Deckschicht 8 aufweist. Die Haftschicht 6 ist zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobaltoder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt. Die Sperrschicht 7 ist zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt. Die Deckschicht 8 ist zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 10 für eine nicht gezeigte Schmelztauchbe- schichtungsanlage im Längsschnitt, wobei das Bauteil 10 während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt. Das Bauteil 10 ist als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet.
Das Bauteil 10 umfasst einen metallischen Grundkörper 12, der einen Rollenabschnitt 13 und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt 13 angeordnete axialen Lagerzapfen 14 aufweist. Die Oberflächen der Lagerzapfen 14 sind jeweils mit der dreischichtigen Beschichtung 5 versehen, die eine unmittelbar an dem durch den Rollenabschnitt 13 gebildeten Oberflächenabschnitt angeordnete,
korrosionsbeständige Haftschicht 6, eine an der Haftschicht 6 angeordnete
Sperrschicht 7 und eine an der Sperrschicht 7 angeordnete keramische Deckschicht 8 aufweist. Die Haftschicht 6 ist zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt. Die Sperrschicht 7 ist zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt. Die Deckschicht 8 ist zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt. Eine Mantelfläche des
Rollenabschnitts 13 ist mit einer metallischen Schutzschicht 11 versehen, die zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder
Molybdäncarbid hergestellt ist.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 20 für eine nicht gezeigte Schmelztauchbe- schichtungsanlage im Längsschnitt, wobei das Bauteil 20 während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt. Das Bauteil 20 ist als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet. Das Bauteil 20 unterscheidet sich dadurch von dem in Figur 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel, dass auf die Lagerzapfen 4 jeweils eine Metallbuchse 21 aufgebracht ist. Die Metallbuchsen können aus kohlenstoffhaltigen Stählen, wie beispielsweise C45, C60 oder C70, oder aus Einsatzstählen/Vergütungsstählen, wie beispielsweise 42CrMo4, hergestellt sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu Figur 1 verwiesen.
Bezugszeichenliste
1 Bauteil
2 Grundkörper
3 Rollenabschnitt
4 Lagerzapfen
5 dreischichtige Beschichtung
6 Haftschicht
7 Sperrschicht
8 Deckschicht
10 Bauteil
11 metallische Schutzschicht
12 Grundkörper
13 Rollenabschnitt
14 Lagerzapfen
20 Bauteil
21 Metallbuchse

Claims

Patentansprüche:
1. Bauteil (1 , 10, 20) für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, aufweisend einen metallischen Grundkörper (2, 12), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt einer Oberfläche des Grundkörpers (2, 12) mit einer
dreischichtigen Beschichtung (5) versehen ist, die eine unmittelbar an dem Oberflächenabschnitt angeordnete, korrosionsbeständige Haftschicht (6), eine an der Haftschicht (6) angeordnete Sperrschicht (7) und eine an der
Sperrschicht (7) angeordnete keramische Deckschicht (8) aufweist.
2. Bauteil (1 , 10, 20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Haftschicht (6) zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt ist.
3. Bauteil (1 , 10, 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (7) zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt ist.
4. Bauteil (1 , 10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (8) zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt ist.
5. Bauteil (1 , 10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet ist.
6. Bauteil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) einen Rollenabschnitt (13) und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt (13) angeordnete axialen Lagerzapfen (14) aufweist, wobei die Oberflächen der Lagerzapfen (14) jeweils zumindest teilweise mit der dreischichtigen Beschichtung (5) versehen sind, und wobei eine Mantelfläche des Rollenabschnitts (13) mit einer metallischen Schutzschicht (1 1 ) versehen ist.
Bauteil (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) einen Rollenabschnitt (3) und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt (3) angeordnete axialen Lagerzapfen (4) aufweist, wobei auf die Lagerzapfen (4) jeweils eine Metallbuchse (21 ) aufgebracht ist.
Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1 , 10, 20), insbesondere einer Führungs- oder Umlenkrolle, für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, aufweisend die Schritte:
Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers (2, 12);
Aufbringen einer korrosionsbeständigen Haftschicht (6) auf wenigstens einen Oberflächenabschnitt des Grundkörpers (2, 12);
Aufbringen einer Sperrschicht
(7) auf der Haftschicht (6); und
Aufbringen einer keramischen Deckschicht
(8) auf die Sperrschicht (7).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (6) und die Sperrschicht (7) jeweils durch thermisches oder kinetisches Spritzen aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass d
Deckschicht (8) durch thermisches Spritzen aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) mit einem Rollenabschnitt (13) und zwei damit verbundenen, koaxial zu dem Rollenabschnitt (13) angeordneten axialen Lagerzapfen (14) bereitgestellt wird, wobei die Oberflächen der Lagerzapfen (14) jeweils zumindest teilweise mit der dreischichtigen Beschichtung (5) versehen werden, und wobei eine Mantelfläche des Rollenabschnitts (13) mit einer metallischen Schutzschicht (11 ) versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) mit einem Rollenabschnitt (3) und zwei damit
verbundenen, koaxial zu dem Rollenabschnitt (3) angeordneten axialen Lagerzapfen (4) bereitgestellt wird, wobei auf die Lagerzapfen (4) jeweils eine Metallbuchse (21 ) aufgebracht wird.
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