FI69122C - Foerfarande och anordning foer konventionell varmdoppningsbelaeggning av ett grundjaernmetallband med en smaelt belaeggningsmetall - Google Patents

Description

, KUULUTUSjULKAISU 6 912 2 lBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 0 ^ 1 Z Δ c (45) ry v,, ' v ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 C 23 C 2/00, FINLAND (21) Patenttihakemus — Patenunsökning 801 161 (22) Hakemispäivä—AnsÖkningsdag 1 1 . 04.8 0 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 1 1.04.80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 1 7.1 0.80

Patentti* ja rekisterihallitus /44) Nähtäväksipanon |a kuul.julkaisun pvm.— -jq Qg gr

Patent* och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad ^ '0 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 16.04.79 USA(US) 30660 (71) Armco Inc., 703 Curtis Street, Middletown, Ohio, USA(US) (72) Marvin Brill Pierson, Franklin, Ohio, Charles Flinchum, Hamilton, Ohio, USA(US) (74) Oy Koister Ab (5*0 Menetelmä ja laite perusrautametal1inauhan tavanomaiseksi kuumaupotus-pinnoittamiseksi sulalla pinnoitusmetal1illa - Förfarande och anordning för konventionel1 varmdoppningsbeläggning av ett grundjärnmetallband med en smält beläggningsmetal1

Keksintö koskee viimeistelymenetelmää ja laitetta rautaperus-metallinauhan tavanomaiseksi jatkuvaksi kuumaupotuspinnoittamiseksi sulalla pinnoitusmetallilla ja erityisesti menetelmää ja laitetta, joilla pinnoitettu perusrautametallinauha pidetään, kun se tulee ulos kylvystä, olennaisesti hapettomassa atmosfäärissä siihen saakka, kunnes se suihkuviimeistellään oksidoimattomalla tai inerttisel-lä kaasulla.

Esillä olevan keksinnön menetelmä ja laite ovat käytettävissä perusrautametal1inauhan kuumaupotuspinnoittamiseen sinkillä, sink-kiseoksilla, alumiinilla, alumiiniseoksilla, lyijy-tinaseoksella, lyijyllä ja niillä pinnoitusmetalleilla tai pinnoitusmetalliseok-silla, joilla on sellaisia oksidia muodostavia ominaisuuksia, että hyväksyttävää viimeistelyä ei voida suorittaa tavanomaisella suih-

____ . TTT

69122 kukäsittelyllä tai konventionaalisilla ulosmenoteloilla. Ei rajoittavasti, vaan esimerkin esittävästä, keksinnön menetelmää kuvataan seuraavassa sovellettuna kuumasinkitykseen. Menetelmä voidaan käytännössä toteuttaa eri kuumasinkityslinjatyypeillä. Keksinnön menetelmä on esim. sovellettavissa perusrautametallinauhan juoksuteet-tomaan kuumaupotuspinnoitukseen, kun on välttämätöntä alistaa nauhan pinnat esikäsittelyyn, joka tekee ne oksidittomiksi ja edullisesti saattaa nauhan lämpötilaan, joka on lähellä sulan sinkki- tai sinkkiseoskylvyn lämpötilaa, sillä hetkellä, kun nauha menee kylvyn pinnan alle. Yksi linjassa suoritettavaa hehkutusta käyttävän ja juoksutetta käyttämättömän esikäsittelyn päätyypeistä on ns. Sendzimirin prosessi eli oksidaatio-pelkistysmenetelmä, joka on paljastettu US-patenteissa nrot 2 110 893 ja 2 197 622. Toinen linjassa tapahtuvaa hehekutusta, mutta ei juoksutetta käyttävä tavcilli-nen esikäsittely on ns. Selasin prosessi eli suurtehosuorakuumen-nussuunimenetelmä, joka on paljastettu US-patentissa nro 3 320 085.

Sendzimirin prosessissa perusrautametallinauha kuumennetaan oksidointiuunissa (joka voi olla suorakuumenteinen uuni) n. 370-485°C lämpötilaan atmosfääriä säätämättä, vedetään ilmaan säädetyn pintaoksidikerroksen muodostamiseksi, joka vaihtelee vaaleankeltaisesta purppuranpunaiseen tai jopa siniseen, johdetaan pelkistysuu-niin, jossa on vety- ja typpiatmosfääri ja jossa nauha kuumennetaan n. 735-925°C lämpötilaan ja jossa säädetty oksidikerros täydellisesti pelkistetään. Sitten nauha kuljetetaan jäähdytysosaan, jossa on pelkistävää suojakaasua, kuten vedyn ja typen seosta, saatetaan suunnilleen sulan pinnoitusmetallikylvyn lämpötilaan ja sitten johdetaan kylvyn pinnan alle sen ollessa koko ajan suojakaasun ympäröimä .

Selasin prosessissa perusrautametallinauha kuljetetaan suo-rakuumenteisen esikuumennusuuniosan läpi. Nauha kuumennetaan polttoaineen ja ilman suoralla poltolla, josta syntyy kaasumaisia pala-mistuotteita, jotka sisältävät ainakin n. 3 % palavia aineita hiilimonoksidin ja vedyn muodossa. Nauha saavuttaa n. 535-760°C lämpötilan sen pintojen pysyessä kirkkaina, täysin oksidittomina. Sitten nauha kuljetetaan pelkistysosaan, joka on sulkuyhteydessä esikuumen-nusosaan ja jossa on vety- ja typpiatmosfääri, jossa se voidaan li-säkuumentaa säteilyputkilla n. 650-925°C lämpötilaan, minkä jälkeen 3 69122 se jäähdytetään suunnilleen sulan pinnoitusmetallikylvyn lämpötilaan. Sitten nauha johdetaan kylvyn pinnan alle sen ollessa koko ajan suojakaasun ympäröimä.

Muita samantapaisia esikäsittelymenetelmiä on esitetty US-pa-tenteissa nrot Re 29 726, 3 837 790, 4 123 291, 4 123 292 ja 4 140 552. Yllä mainitut tunnettua tekniikkaa edustavat patentit ovat ei-rajoittavia esimerkkejä juoksutetta käyttämättömistä jatkuvista kuumasinkitysmenetelmistä, joihin esillä olevan keksinnön menetelmä on sovellettavissa. Kun näitä konventionaalisia nauhan esi-käsittelymenetelmiä, jotka on esitetty yllä mainituissa patenteissa, käytetään, on välttämätöntä pitää perusmetallinauha suojakaasussa ainakin niin kauan, kunnes se menee sulan sinkki- tai sinkkiseoskyl-vyn pinnan alle.

Tällaista suojakaasua ei tarvita, kun käytetään sellaisia nauhan juoksute- tai kemikaaliesikäsittelymenetelmiä kuin US-paten-teissa nrot 2 824 020 ja 2 824 021 on opetettu. Lyhyesti sanoen, kun käytetään tällaisia kemiallisia nauhan esikäsittelymenetelmiä, pe-rusrautametallinauha saatetaan kulkemaan juoksutekylvyn ja välineiden läpi, jotka takaavat oikeapaksuisen juoksutepäällysteen nauhalle. Perusrautametallinauha johdetaan sitten lämmityskammioon, jossa nauhaa lämmitetään juoksuteliuoksessa olevan veden haihduttamiseksi. Tämän jälkeen nauhaa lisäkuumennetaan sen saattamiseksi lämpötilaan, joka lähestyy nauhalla olevan juoksutepäällysteen stabiiliuden maksimilämpötilaa. Sitten nauha kuljetetaan sulan sinkki- tai sinkki-seoskylvyn pinnan alle tullakseen näin pinnoitetuksi. Esillä olevan keksinnön menetelmä on yhtä hyvin sovellettavissa kuumasinkityslin-joihin, joissa käytetään tällaisia juoksute- tai kemiallisia esi-käsittelysysteemej ä.

Yllä olevasta ilmenee, että keksinnön menetelmää ei rajoiteta perusrautametallinauhan minkään erityisen esikäsittelyn käyttöön kuumasinkityslinjassa ja termit "esikäsittely" tai "esikäsitelty" (käytettynä tässä ja patenttivaatimuksissa perusrautametallinauhan yhteydessä) on tulkittava laveasti, siis sisältäväksi minkä tahansa konventionaalisen esikäsittelysysteemin, joka on esimerkkinä otettu yllä mainitusta tunnetusta tekniikasta. Yleensä nämä termit viittaa-vat mihin hyvänsä tarkoituksenmukaiseen esikäsittelytekniikkaan, josta on tuloksena, että varsinaisen pinnoitusvaiheen aikana, jolloin perusrautametallinauha kulkee sulan sinkki- tai sinkkiseoskyl- 4 69122 vyn läpi, se on tai saavuttaa oikean pinnoituslämpötilan ja sen pinnat ovat oksidittomat.

Tavanomaisessa jatkuvassa kuumasinkityksessä on tavallista poistaa molemminpuolisesti pinnoitettu nauha sulasta pinnoitusmetal-likylvystä ympäristöilmaan. Laajimmin käytetyssä viimeistely- ja pinnoitteen painonsäätömenetelmässä ohjataan pinnoitettu nauha suih-kukaapimien eli suuttimien väliin, jotka puhaltavat ilmavirran pinnoitetun nauhan molempia puolia vasten palauttaen ylimääräisen pin-noitusmateriaalin kylpyyn. Tällä viimeistely- eli jälkikäsittelymene-telmällä on kuitenkin joukko ratkaisevia haittapuolia. Yksi niistä on vaahtomaisen kuonan muodostuminen sulan pinnoitusmetallikylvyn pinnalle. Tällaisen kuonan muodostuminen merkitsee melkoisten sink-kimäärien hukkaanmenoa ja jonkin verran pintakuonaa vetää usein mukanaan pinnoitettu nauha, jolloin tämä kuona pääsee suihkupuhalluksen läpi ja muodostaa näkyviä pintakuonakasaumavikoja pinnoitettuun tuotteeseen.

Toinen koventionaaliseen suihkuviimeistelyyn liittyvä yleinen pinnoitevika eli epätasaisuus on usein "pinnoituslaineiksi tai -aalloiksi" nimitetty vikaisuus. Pinnoituslaineita (coating ripples) voidaan hyvinkin kuvata aaltomaisiksi epätasaisuuksiksi pinnoitteen paksuudessa pinnoitetun nauhan pituus- eli valssaussuunnassa. Pin-noituslaineet voivat vaikeudeltaan vaihdella olennaisesti nollasta hyvin voimakkaisiin aaltoihin, joita englanniksi nimitetään "coating sags". Pinnoituslaineita on hyvin vaikea täysin eliminoida tavanomaisella suihkuviimeistelyllä ja se on lähes mahdotonta nopeuksilla alle n. 45,5 m/min. Suuri nopeus, suihkusuuttimien sijoitus lähelle nauhaa, suuri alumiinipitoisuus sinkkikylvyssä ja minimaalinen pinnoituspaino (pinnoitteen neliömassa) ovat keinoja, joita käytetään pinnoituslainevikojen vähentämiseksi tavanomaisessa tekniikassa.

Vielä yksi kuumasinkityspinnoitteen epätasaisuus on epätasainen sinkkikukkaisuus eli sinkkikidevaihtelu (spangle relief). Tällä sinkkikukkailmiöllä on kaksi aspektia. Toinen on pinnan profiilin (sinkin paksuuden) muuttuminen sinkkikiteen poikki toisesta rajasta vastakkaiseen rajaan. Toinen on vajonnut kideraja, joka ympäröi jokaista sinkkikukkaa eli kidettä. Molemmat aspektit kuuluvat sink-kipinnoitteiden dendriittisiin kiteytymisominaisuuksiin. Tällaista sinkkikidevaihtelua voidaan vähentää sellaisilla menetelmillä kuin 5 69122 sinkkipinnoitteen osan tarkoituksellinen saattaminen seostumaan perusrautametallin kanssa sinkkikylvyn lyijypitoisuutta vähentämällä tai antimonin lisäyksillä sinkkikylpyyn. Mikään näistä menetelmistä ei kuitenkaan ole täysin tyydyttävä. Siksi on kehitetty monia menetelmiä näiden kiteiden eli sinkkikukkien muodostumisen vaimentamiseksi. Se on minimoida sinkkikukkien lopullinen koko sellaiseksi, että sinkkikukkia voidaan tuskin nähdä paljaalla silmällä. Esim. US-patenteissa nrot 3 379 557 ja 3 756 844 esitetään sinkkikukkien eli -kiteiden minimointimenetelmiä. Useimmissa menetelmissä suihkutetaan vettä tai vesiliuoksia sulaa pinnoitetta vasten pinnoitteen äkkijäähdyttämiseksi ja monien ydintymispaikkojen luomiseksi. Vaikkakin sinkkikiteiden minimointimenetelmät ovat tehokkaita ko. sink-kikukkailmiön minimoimisessa, näissä menetelmissä on puutteita, mitä tulee toimintaan ja kunnossapitoon, kun asiaa tarkastellaan ru-tiinipohjalta, eikä niillä saavutetut tulokset ole aina pysyviä. Sinkkikukkien minimointimenetelmät eivät tee mitään suihkuviimeis-telylaineiden ja pinnoituskuonan eliminoimiseksi.

Erilaisia kuumasinkityksen epätasaisuuksia, joita esiintyy tavanomaisesti suihkuviimeistellyissä sinkkipinnoitteissa, voidaan peittää eli naamioida kylmäjälkivalssauksella (skin-pass rolling). Tämä valssaus aiheuttaa kuitenkin epätasaisuuksien painautumisen perusmetalliin. Tästä perusmetallin epätasaisesta kylmämuokkautu-misesta voi seurata vikojen uudelleen ilmaantuminen, kun kriittisiä eli pinnaltaan tärkeitä esineitä, kuten autonkorien osia, stanssataan tai muovataan.

Yksi suuri konventionaalisessa suihkujälkikäsittelyssä kohdattava ongelma-alue on pinnoituksen hallinta nauhan reunoissa. Yksi reunaongelma on sinkkipinnoitteen paksuus kapealla kaistalla heti pinnoitetun nauhan kummankin reunan vieressä. Pinnoite on paksumpi näissä kaistaleissa kuin nauhan leveyden muussa osassa. Jos tämä pinnoitteen paksuusero on kyllin suuri, reunakasaantumista tai -uurrettumista tapahtuu, kun jatkuvaa nauhaa rullataan vedon alaisena.

Muihin haitallisiin ongelmiin kuuluvat reunamarjat (pienet oksidipallot), joita kiinnittyy nauhan reunaan ja jotka pääsevät suihkupuhalluksen läpi. Lisäksi esiintyy höyhenmäisenä oksidina (feathered okside) yleisesti tunnettua reunavikaa pieninopeuksisen suihkuviimeistelyn aikana. Höyhenmäiselle oksidille ovat tunnus-

TT

6 69122 maista erilliset paksuhkot pinnoitteen metallioksidiläikät, jotka selviävät suihkupuhalluksen läpi. Ne ilmenevät kovastikin höyhenten kaltaisina, jotka lähtevät sisäänpäin nauhan reunoista niiden päiden osoittaessa nauhan keskustaa kohti.

Ennestään tunnetun tekniikan piirissä on käytetty monia menetelmiä kasaantumien ja oksidiongelmien vähentämiseksi nauhan reunoissa. Yleisesti on suihkusuuttimissa käytetty kartiomaisia. rako-aukkoja silloin, kun ko. suuttimen rakoaukko jatkuvasti levenee suuttimen keskeltä sen päitä kohti. Näin muotoiltu suihkuviimeiste-lysuutin on paljastettu US-patentissa nro 4 137 347.

Muihin menetelmiin reunapinnoitteen hallitsemiseksi kuuluu suihkusuuttimien käyristäminen sillä tavalla, että suutin on lähempänä nauhaa tämän reunojen kuin sen keskialueen kohdalla. Myös siipiä tai suuttimien jatkeita on käytetty nauhan reunojen kohdalla suuttimen ulottamiseksi lähemmäksi nauhan reunoja kuin sen keskiosaa. Vielä muihin menetelmiin kuuluu sulkuläppien tms. ja cipusuih-kujen käyttö, sekä sisä- että ulkopuolella pääsuihkusuuttimia, suihkun pyyhkäisyvoiman muuttamiseksi erilaiseksi nauhan reunojen kuin sen keskiosan kohdalla.

Yksikään ennestään tunnettu menetelmä ei kykene optimiin reunanhallintaan minimaalisella koneenhoitajan huolenpidolla, maksimilla pinnoitusmetallin säästöllä, riittävällä reunanhallinnalla pieninopeuksisessa toiminnassa ja kunnollisella reunanhallinnalla laajalla nauhanleveysalueella.

Vielä yhteen tavanomaisessa suihkuviimeistelyssä eli -jälkikäsittelyssä kohdattavaan ongelma-alueeseen kuuluvat pinnoitteen painot ja pinnoituslinjän nopeudet. Pinnoitusmetallin ja nauhan viskoosinen keskinäisvaikutus on suhteessa nauhan nopeuteen. Pienissä nopeuksissa ennestään tunnetun tekniikan ongelmana on lainemai-suus. Tämän voittamiseksi havaittiin, että suihkuviimeistelyn virtausnopeuden vähentäminen hajottaa oksidin ja jakaa sen tasaisemmin. Pieni suihkuviimeistyspaine ja suihkuviimeistyssuuttimien nauhan lähelle sijoittaminen synnyttää kuitenkin tällöin reunakasautumis-ongelman. Ennestään tunnetussa tekniikassa olisi sen vuoksi säädettävä parametrejä reunakasautumisen ja laineisuuden hallitsemiseksi ja tämä on tehnyt välttämättömäksi suuremmat linjan nopeudet. Esimerkiksi yleisenä tapana on ollut käyttää tavanomaista suihkuvii-meistelyä vain nauhan nopeuksissa yli 30 m/min kaupallisen pinnoi- 7 69122 tepainon aikaansaamiseksi (ASTM A525, G-90). Reunakasautumisongel- 2 mia G-90 pinnoitteessa (pinnoitteen neliöpaino 275 g/m ) esiintyy tavallisesti nopeuksissa alle 45,5 m/min. Minimityönopeudet paksum- 2 missä pinnoitteissa, kuten 564 g/m (G-185), ovat vieläkin rajoittavammat ja pinnoitteen tasaisuus reunasta reunaan huononee pinnoitteen painon kasvaessa.

Yksi merkittävä käytäntö useimmissa ennestään tunnetuissa suihkuviimeistelymenetelmissä on asettaa suihkusuuttimet itse asiassa suoraan toisiaan vastapäätä, niin että suihkuvirrat vaikuttavat suoraan toisiinsa nauhan reunojen ulkopuolella. Tästä keskinäis-vaikutuksesta seuraa erittäin voimakkaat ja haitalliset melutasot. Jos suihkusuuttimia käytetään niiden ollessa pystysuunnassa siirretty erilleen toisistaan, voi tästä olla seurauksena ympärikierty-mä, minkä johdosta nauhaan viimeksi vaikuttava suihku saa aikaan paksun pinnoitusmetallipalteen muodostumisen reunaan nauhan vastakkaiselle puolelle. Meluongelman ja sen lisäksi, että koneenhoitajan täytyy tarkkaan asetella suihkusuuttimet, suuttimien vastakkais-sijoituksesta voi aiheutua pinnoitusmetallin roiskumista toisen suuttimen puhaltaessa sitä pois nauhan reunalta vastakkaisen suutti-men suutinaukkoon.

Ennestään tunnetun tekniikan käyttäjät ovat aikaisemmin suih-kuviimeistelleet molemminpuolisesti kuumasinkityn ja aluminoidun nauhan typellä. Tämä suihkuviimeistely on kuitenkin suoritettu ym-päristöilmassa. Suihkuviimeistelyssä tarvitaan vähemmän typpeä kuin ilmaa. Tällä viimeistelyllä saavutetut tulokset vastaavat enemmän niitä, jotka on saavutettu suihkuviimeistelyllä ympäristöatmosfäärin ilmassa kuin esillä olevalla keksinnöllä saavutettuja tuloksia.

US-patentit nrot 4 107 357 ja 4 114 563 ja saksalainen patentti nro 2 656 524 ovat esimerkkejä patenteista, joissa esitetään menetelmiä perusrautametallinauhan pinnoittamiseksi vain toiselta puolelta. Näitä menetelmiä suoritettaessa pinnoitettu nauha pidetään, kun se on ollut kosketuksessa pinnoituskylpyyn, oksidoimat-tomassa suojakaasussa ja suihkuviimeistellään typellä tai oksidoi-mattomalla kaasulla. Näiden vaiheiden ensisijaisena tarkoituksena on kuitenkin estää perusrautametallinauhan pinnoittamattoman puolen oksidoituminen tai, jos pinnoittamattoman puolen päällä on oksidi-kalvo, estää pinnoitusmetallin kiinnitarttuminen oksidikalvoon.

8 69122

Esillä oleva keksintö perustuu siihen havaintoon, että jos tavanomaisessa, jatkuvassa kaksipuolisessa kuumasinkitysprosessissa pinnoitettua nauhaa, kun se tulee ulos pinnoituskylvystä, ympäröi kupu tai kotelo, jossa ylläpidetään oleellisesti hapeton atmosfääri, ja jos pinnoitettu nauha suihkuviimeistellään kotelon sisässä oksidoimattomalla tai inerttisellä kaasulla, konventionaalisissa viimeistelymenetelmissä esiintyviä viimeistelyongelmia merkittävästi vähennetään tai ne eliminoidaan. Esillä olevan keksinnön menetelmä ei eliminoi rakeiden minimoinnin tarvetta, mutta tekee ensimmäistä kertaa rakeiden minimointitekniikat tehokkaiksi ja johdonmukaisiksi. Kuonaa samoin kuin siihen liittyviä ongelmia vähennetään suuresti ja suihkuviimeistelylaineet eliminoidaan hitaitakin työnopeuksia käytettäessä. Kuonanmuodostumisen merkittävän vähennyksen myötä suuresti vähennetään kuonan kuorinnasta johtuvia sinkkihäviöitä.

Esillä olevan keksinnön yksi huomattavimpia aspekteja on se havainto, että kaikki pinnoituksen hallintaongelmat nauhan reunoissa täysin eliminoidaan sulkemalla pois happi viimeistelyprosessista.

Minimityönopeuksia eivät enää rajoita reunakasaumapulmat, vaan paremminkin vain haluttu pinnoitteen paino suhteessa pinnoitus-metallin määrään, jonka nauha luonnostaan vetää mukanaan viimeistely-suihkusuuttimille. On esim. todettu, että laadultaan erinomaisia 275 g/m pinnoitteita voidaan vaikeuksitta valmistaa niinkin pienillä nopeuksilla kuin 9,1 m/min. Reunakääriytymää ei tapahdu, joten suihkusuuttimet voidaan pystysuunnassa porrastaa, mikä eliminoi muutoin vaaditun tarkan asetuksen, suuresti vähentää melua ja poistaa sinkin räiskymisuhan. Suihkusuuttimien rakennetta voidaan yksinkertaistaa ja käyttää suutinta, jossa on koko pituudeltaan tasalevyinen rakomainen suutinaukko, mikä vuoksi ei tarvita moninaisia erikoisia suihkusuutinrakenteita, menetelmiä ja apuvälineitä, joita on käytetty reunakasautumisen hallintaan. Saadaan erittäin tasainen pinnoite reunasta reunaan kaikissa pinnoitepainoissa, minkä vuoksi keskialueita ei tarvitse enää nostaa paksujen reunojen kompansoimiseksi.

Aiemmin tavanomaista kaksipuolista suihkuviimeistelyä käytettäessä ei täysin ymmärretty niitä mekanismeja, jotka aiheuttivat laineiden muodostumisen ja reunakasaumaongelmat. Konventionaalisessa suihkuviimeistelyprosessissa luodaan pneumaattinen pato-

II

9 69122 vaikutus, jolla haluttu määrä pinnoitusmetallia annostellaan suih-kunrajoittimen läpi valmiin pinnoitteen muodostamiseksi. Tässä an-nostelukohdassa nauhan mukaansa ottama ylimääräinen pinnoitusmetal-li palautetaan pinnoituskylpyyn. Tämä prosessi selitetään yksityiskohtaisesti US-patentissa nro 4 078 103.

Vaikkakaan hakijat eivät halua sitoutua teoriaan, esillä olevasta keksinnössä näyttää olevan tuloksena, että pinnoituslai-neet tai -aallot ja paksu reunapinnoite tavanomaisessa suihkujäl-kikäsittelyssä aiheutuvat kokonaan pinnoitusmetallin oksidista. Jossakin kohdassa suihkujen keskinäisvaikutusalueella, todennäköisesti heti nollapintanopeuden kohdan yläpuolella, paljastuu tuore (oksi-doitumaton) pinnoitusmetalli ja paljastuessaan eli altistuessaan se välittömästi muodostaa hyvin vähäisen oksidikalvon. Virran jatkuvuus eli tämän hyvin vähäisen oksidikalvon jakautumisen valmiille pinnoitteelle ratkaisee pinnoituslaineiden esiintymisen. Tavanomaisessa työtavassa suihku ajoittain pidättää oksidikalvon. Kalvo kasvaa, kunnes suihku ei enää voi pidätellä sitä. Tällöin suhteellisen paksu oksidisegmentti murtuu irti ja kulkee valmiin pinnoitteen mukana. Kulkiessaan segmentti kuljettaa mukanaan allaan pinnoitetta, joka on paksumpi kuin se, joka annostellaan, kun oksidikalvoa pi-dätellään. Tämä prosessi toistuu monta kertaa sekunnissa, kun laineita muodostuu.

Samanlaisen mekanismin arvellaan olevan syynä paksun pinnoi-tusmetallikerroksen keräytymiselle nauhan reunoihin. Reunoissa geometriasta tulee tärkeä lisätekijä siksi, että reunapintoja kohti ei suunnata pyyhkäisyvoimaa. Suhteellisen paljon oksidia päästetään suihkujen keskinäisvaikutusalueen läpi sen kuljettaessa enemmän tai vähemmän jatkuvasti mukanaan paksua pinnoitekerrosta allaan.

Tämä oksidiverho nauhan kummankin reuna- eli syrjäpinnan ympärillä on "säiliö", joka sallii sinkin ympärikiertymisen, kun suihkusuut-timet on pystysuunnassa porrastettu.

Nämä pinnoitteen epätasaisuudet aiheutuvat sulan pinnoitus-metallin päällä olevasta oksidista ja ne eliminoidaan esillä olevassa keksinnössä välttämällä oksidoituminen.

Esillä olevan keksinnön menetelmällä valmistetulla kuuma-sinkityllä tuotteella on kylmäjälkivalssauksen jälkeen niin erinomainen pinnanlaatu, että se on sopiva käytettäväksi näkyvillä olevissa autonkorin osissa, kodinkoneissa yms. Esillä olevan keksinnön 10 691 22 menetelmä soveltuu hyvin sellaiseen pinnoitustyöhön, jossa käytetään lyhytaikaista upotusta, matalaa pinnoituspataa ja osittain kylpyyn upotettua padan telaa.

Keksinnön mukaan saadaan aikaan viimeistelymenetelmä pe-rusrautametallinauhan jatkuvalle molemminpuoliselle kuumaupotus-pinnoittamiselle sulalla pinnoitusmetallilla, jossa menetelmässä perusrautametallinauhaa käsitellään niin, että se saatetaan pin-noituslämpötilaan, joka on riittävän korkea estämään pinnoitus-metallin valautumisen sille ja riittävän alhainen estämään pin-noitusmetallin ja perusmetallin liiallisen keskinäisen saostumi-sen ja tekemään nauhan pinnat puhtaiksi ja vapaiksi oksidista, pidetään nauhaa oksidittomassa tilassa, kuljetetaan nauhaa sulan pinnoitusmetallikylvyn läpi ja pinnoitettu nauha suihkuviimeis-tellään sen poistuttua kylvystä. Menetelmälle on tunnusomaista vaiheet, joissa kylvystä poistunut molemmin puolin pinnoitettu nauha johdetaan koteloon, pidetään kotelossa yllä oksidoimatonta ilmakehää, tehdään pinnoitetun nauhan suihkuviimeistely oksidoi-mattomalla kaasulla mainitussa kotelossa ja kotelon oksidoiir.aton ilmakehä ja suihkuviimeistelykaasu pidetään happipitoisuustasolla, joka on alle n. 200 ppm.

Esillä olevan keksinnön mukaiselle viimeistelylaitteelle, joka on sopiva yllä esitetyn menetelmän suorittamiseen on tunnusomaista se, että siinä on nauhaa varten oleva kotelon nauhan poistuessa sulasta pinnoitusmetallikylvystä, jossa kotelossa on avoin alapää, joka ulottuu sulaan pinnoitusmetallikylpyyn, ja jossa kotelossa on nauhaa varten oleva ulosmenorako, suihku-viimeistelysuutinparin sijaitessa kotelossa, ja että siinä on välineet oksidoimattoman kaasun pitämiseksi kotelossa, jossa on happipitoisuustaso, joka on alle n. 200 ppm, ja välineet suihku-viimeistelysuuttimen syöttämiseksi oksidoimattomalla kaasulla, jonka happitoisuustaso on alle n 200 ppm.

Keksintöä selitetään lähemmin piirustusten avulla, joissa kuvio 1 on osittainen puolikaaviollinen pystyleikkauskuva esimerkkimäisestä jatkuvatoimisesta kuumasinkityslinjasta, joka on varusteltu esillä olevan keksinnön menetelmän suorittamiseksi; n 11 69122 kuvio 2 on suurennettu osittainen puolikaaviollinen pysty-leikkauskuva kuvion 1 sinkityslinjän pinnoitus- eli sinkityspäästä; kuviot 3, 4 ja 5 ovat suurennettuja osittaisia puolikaaviol-lisia kuvion 2 kaltaisia pystyleikkauskuvia, jotka esittävät padan erilaisia telajärjestelyjä> kuvio 6 on osittainen, puolikaaviollinen pystyleikkauskuva, joka esittää esillä olevan keksinnön kotelon kuuluvan yhtenäisenä osana nokkaan, jonka läpi nauha menee sulaan pinnoitusmetallikyl-pyynj ja kuvio 7 on kuvion 6 kaltainen osittainen puolikaaviollinen pystyleikkauskuva, mutta esittää osittain upotettua padan telaa ja pumpun käyttöä sulaa pinnoitusmetallia varten.

Esimerkin esittämiseksi keksinnön mukaisesta menetelmästä sitä kuvataan - ilman rajoittavia tarkoituksia - sovellettuna Selasin kuumasinkityslinjaan. Viitaten kuvioon 1, tässä on esitetty yleisesti pinnoituslinja 1. Linjaan kuuluva nauhan esikäsittelyuuni käsittää suorakuumenteisen uunin 2, säädettyätmosfäärisen kuumennus-uunin 3, ensimmäisen jäähdytysosan 4, toisen jäähdytysosan 5 ja syöttönokan 5. Huomautetaan, että nokka 6 ulottuu pinnoitus- eli tässä tapauksessa sinkityspadassa 8 olevan sulan sinkki- tai sink-kiseoskylvyn 7 pinnan alapuolelle.

Esikäsiteltävä rautainen perusmetallinauha 9 menee suorakuu-mennusuuniin 2 telojen 10 ja 11 yli ja sulkutelojen 12 ja 13 läpi, jotka on niin sijoitettu, että ne minimoivat palamistuotteiden poistumisen esikuumennusuunin 2 sisääntuloaukosta 14. Suorakuumenteisen uunin 2 työlämpötila on 1 260°C. Sen tehtävänä on nopeasti polttaa pois öljy yms. perusrautametallinauhan 9 pinnoilta samalla osittain kuumentaen nauhaa sen hehkuttamiseksi. Mainitussa lämpötilassa toimiva suorakuumenteinen uuni kykenee kuumentamaan tulevan nauhan n. 535-760°C lämpötilaan sinä aikana, kun se kulkee tämän uunin läpi säädettyatmosfääriseen kuumennusuuniin 3.

Perusrautametallinauha 9 menee kääntötelojen 15 ja 16 ympäri ja alkaa ylöspäinkulkunsa säädettyatmosfäärisen kuumennusuunin 3 läpi. Sen jälkeen nauha kulkee kääntötelan 17 ympäri ja jatkaa liikkumistaan alaspäin uunin 3 läpi. Säädettyatmosfäärinen kuumennusuu-ni voi olla säteilyputkityyppinen ja kohottaa perusmetallinauhan 9 lämpötila n. 650-925°C riippuen perusrautametallinauhan luonteesta ja sille halutuista loppuominaisuuksista.

12 691 22

Sinkityslinjan 1 nauhan esikäsittelyuuniin voi kuulua yksi tai useampia jäähdytyskammioita. Tästä esimerkin esittämiseksi nauhan esikäsittelyuuni on tässä esitetty käsittävän kaksi jäähdytys-kammiota 4 ja 5. Säädettyatmosfäärisestä kuumennusuunista 3 nauha 3 menee kääntötelojen 18 ja 19 ympäri ja sitten jäähdytyskammioon 4. Kammio 4 voi olla tekniikassa hyvin tunnettua putkijäähdytys-tyyppiä. Kyseisessä esimerkkitapauksessa rautametallinauha 9 kulkee pystysuoraan kolmasti jäähdytyskammion 4 läpi mennessään kääntöte-lojen 20 ja 21 ympäri. Sen jälkeen perusrautametallinauha 9 kiertää kääntötelojen 22 ja 23 ympäri ja menee toiseen jäähdytyskammioon 5, joka voi olla suihkujäähdytystyyppinen, sekin tekniikassa hyvin tunnettu .

Lämpötila, johon perusmetallinauha 9 jäähdytetään, riippuu monista tekijöistä. Koska sula pinnoitusmetalli 7 pinnoituspadassa 8 on sinkkiä tai sinkkiseosta, rautainen perusmetallinauha edullisesti jäähdytetään n. 450°C lämpötilaan. Eräissä tapauksissa voidaan itse nauhaa kuitenkin käyttää apuvälineenä lämmön syöttämiseksi sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 7. Näissä olosuhteissa perusrautametallinauha 9 voidaan johtaa kylpyyn 7 lämpötilassa, joka on jonkin verran korkeampi siinä olevan sulan sinkin tai sinkkiseoksen sulamispistettä. Silloin, kun nauhaa 9 ei käytetä yhtenä kylvyn 7 lämpölähteistä, nauha voidaan viedä kylpyyn hieman tämän lämpötilaa alemmassa lämpötilassa. Joka tapauksessa nauhan lämpötilan talisi olla riittävän korkea sulan pinnoitusmetallin sille valautumisen estämiseksi. Toisin sanoen, nauhan lämpötila ei saa olla niin korkea, että se saa aikaan liiallista pinnoitusmetallin ja perusmetallin keskinäistä seostumista.

Jäähdytyskammiosta 5 perusrautametallinauha 9 menee kääntö-telan 24 ympäri ja tältä syöttönokkaan 6. Huomautetaan, että nokan 6 vapaa pää ulottuu alas sinkki- tai sinkkiseoskylvyn 7 pinnan alapuolelle. Perusrautametallinauha kulkee kääntötelan 25 yli ja suunnataan alaspäin kylpyyn 7. Kylvyssä nauha ohjataan yhdellä tai useammilla sinkityspadan teloilla siten, että se poistuu kylvystä pääasiassa pystysuorasti. Esitetyssä suoritusmuodossa on yksi tela 26 sinkityspadassa. Molemminpuolisesti pinnoitettu perusrautametallinauha 9a tulee ulos sulasta pinnoitusmetallikylvystä 7 ja menee vaippamaisen kotelon 27 sisään, jonka alapää ulottuu sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 7 muodostamaan sulun sen kanssa. Kotelon 27 si- sisässä molemminpuolisesti pinnoitettu perusrautametallinauha 9a saatetaan kulkemaan kahden suihkuviimeistelysuuttimen 28 ja 29 vä litse .

13 691 22

Kuviosta 1 nähdään, että suorakuumenteisen uunin 2 yläpää on johdolla 30 yhdistetty poistopuhaltimeen 31. Poistopuhaltimen 31 poistoaukko 32 voi olla suoraan liitetty piippuun tai jätekaa-sunlämmön talteenottolaitteeseen (ei esitetty). Pinnoituslinjän 1 nauhan esikäsittelyuunia voidaan käyttää ylipaineessa (hapen sisäänpääsyn estämiseksi ympäristöilmasta) säätelemällä palamistuot-teiden poistumisnopeutta suorakuumennusuunista 2. Tätä varten voidaan säätöpelti 33 sijoittaa johtoon 30. Parametrit, joiden alaisina pinnoituslinjän 1 nauhan esikäsittelyuunia ajetaan, eivät muodosta rajoitusta esillä olevalle keksinnölle.

Viitataan kuvioon 2, jossa kuvion 1 syöttönokka 6, pinnoitus- eli sinkityspata 8 ja kotelo 27 on esitetty suurennettuina. Samanlaiset osat on merkitty samoilla viitenumeroilla. Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodossa nokka 6 ja kotelo 27 on esitetty täysin erillisiksi rakenteiksi. Alan ammatti-ihmiset ymmärtävät, että kotelo 27 voisi muodostaa nokan 6 yhtenäisen osan. Kun käytetään kemikaa li- ja juoksute-esikäsittelyjärjestelmää, nokka 6 voidaan jättää pois.

Esillä olevan keksinnön menetelmän mukaan kotelossa 27 ylläpidetään oksidoimaton (hapettamaton) atmosfääri, jonka happipitoisuus on alle 0,02 % ja mieluimmin alle n. 0,01 %. Mitä hyvänsä sopivaa oksidoimatonta eli inerttistä atmosfääriä voidaan käyttää. Typpiatmosfääriä suositetaan taloudellisimpana. Suihkusuuttimet 28 ja 29 voivat toimia kotelon 27 sisäisen atmosfäärin lähteenä, vaikka tarvittaessa voidaan järjestää muita halutun atmosfäärin muo-dostusaukkoja, kuten kaasunsyöttöaukko 34.

Osa kotelon 27 typpiatmosfääristä voidaan poistaa ja kierrättää suihkuviimeistelysuuttimien 28 ja 29 läpi. Tämä on kaavio-maisesti esitetty kuviossa 2. Kotelosta 27 lähtee poistojohto 35, joka on edullisesti liitetty korkealämpötilaiseen suodatuskammioon 35a sinkkioksidihiukkasten keräämiseksi. Kotelon 27 sisästä poistettu kaasu joutuu suodatuskammiosta 35a lämmönvaihtimeen 36. Tämä on liitetty kohdalla 37 puhaltimen 39 imuaukkoon 38. Lämmönvaihtimen tarkoituksena on jäähdyttää kotelosta 27 tuleva typpi ennen pu-haltimeen 39 menoa tämän laakerien ja tiivisteiden ylikuumenemisen 14 691 22 estämiseksi. Suodatuskammio 35a voitaisiin sijoittaa lämmönvaihtimen 38 ja puhaltimen 39 väliin, vaikka pidetään parempana sen sijoittamista lämmönvaihtimen 36 eteen, jotta estettäisiin lämmönvaihtimen ripojen peittyminen sinkkipölyllä. Puhaltimen 39 poisto-aukko 40 on johdoilla 41 ja 42 yhdistetty suihkuviimeistelysuutti-miin 28 ja 29. Kummassakin johdossa 41 ja 42 voi olla venttiili 43 ja 44, jotta voitaisiin säätää suihkuviimeistelysuuttimien 28 ja 29 syöttöpainetta. On todettu, että käyttämällä tällaista suoda-tuskammio-lämmönvaihdin-puhallin-suljettu johto -järjestelmää voidaan yli 50 % hyvin puhtaan typen tarpeesta kierrättää kotelosta 27 suihkuviimeistelysuuttimien 28 ja 29 läpi typenkulutuksen vähentämiseksi. Lisäystyppeä voidaan syöttää systeemiin johdosta 45, joka on liitetty lämmönvaihtimen 36 ja puhaltimen 39 imuaukon väliseen johtoon 37. Kaasunkierrätysnopeus säädetään sellaiseksi, että vältetään ilman suotautuminen sisään raon 46 läpi, josta pinnoitettu nauha 9a menee ulos kotelosta 27.

Suihkusuuttimet 28 ja 29 sijoitetaan molemminpuolisesti pinnoitetun perusmetallinauhan 9a kummallekin puolelle ja suoraan toisiaan vastapäätä, kuten kuviossa 1 on esitetty. Mutta koska esillä olevalla keksinnöllä eliminoidaan yllä mainitut reunaongelmat mukaan lukien reunapyöristymä, suositetaan suihkusuuttimet sijoitettavaksi pystysuunnassa eri tasoille, kuten kuvissa 2 on esitetty. Tämä estää suuttimien tukkeutumisen sinkin roiskumisen ja puhalluksen johdosta toisesta suuttimesta toiseen, kuten yllä selitettiin. Kumpi suutin tahansa voidaan sijoittaa toisen yläpuolelle. Ylempi näistä suihkuviimeistelysuuttimista (tässä tapauksessa suurin 28) voidaan sijoittaa n. 0,6 m tai enemmänkin kylvyn yläpuolelle;. Suih-kuviimeistelysuuttimet 28 ja 29 voidaan pystysuunnassa asettaa halutun välimatkan päähän toisistaan. Yleensä ne asetetaan 5 - 15,25 cm erilleen toisistaan pystysuunnassa. Tavallisesti suuttimet ovat n. 3,8 cm alueella nauhasta. Kun suihkuviimeistelysuuttimet porrastetaan pystysuunnassa, suuttimien aikaansaamaa viimeistelyvaiheen melutasoa voidaan suuresti vähentää. Suihkusuuttimet 28 ja 29 voivat olla rakenteeltaan yksinkertaiset, niissä voi olla yksinkertainen suorakulmainen suihkuaukko eikä niissä tarvitse olla kaarevia huulia, sulkuläppiä, siipiä tai muita laitteita. Erinomaisia tuloksia on saavutettu käyttämällä suihkusuuttimia, joissa on yksinker-

II

15 691 22 täinen suorakulmainen, koko pituudeltaan tasalevyinen, 1,25 - 2,05 mm rakoaukko.

Kotelossa 27 on ulosmenoaukko eli -rako 46 molemminpuolisesti pinnoitetulle perusrautametallinauhalle 9a. On pidettävä huoli sen takaamiseksi, että ympäristöilmaa ei vedetä sisään raosta 46 kotelon 27 sisässä lähellä tätä rakoa esiintyvien kaasun suurien nopeuksien ja turbulenssivaikutusten johdosta. Raosta 46 sisään imetty ympäristöilma aiheuttaisi liiallisen hapen esiintymisen kotelossa 27. Suojusten käyttö tai typen 1isäpuhdistus nauhan ulos-menoaukon 46 ympärillä voi auttaa esitämään ilman tällaisen sisään-imun. Erinomaisia tuloksia on kuitenkin saavutettu yksinkertaisesti muodostamalla lyhyt poistoputki 47 ja sijoittamalla ulosmenorako 46 tämän poistoputken 47 yläpäähän.

Esillä olevan keksinnön suljettu viimeistelymenetelmä sallii käyttää lyhytaikaista upotusta ja matalaa pinnoituspataa ja tässä osittain upotettua pinnoituspadan telaa. Näin siksi, koska keksinnön mukainen menetelmä minimoi oksidin muodostumisen kylvyn pinnalle ja osittain upotetun padan telan päälle. Tällaisella käytännöllä on joukko etuja. Ensiksikin siinä tullaan toimeen pienemmällä pinnoituskylvyllä. Lisäksi suuresti vähennetään perusrautametalli-nauhan upotuspituutta ja upotusaikaa, mikä vähentää perusrautame-tallinauhasta pinnoitusmetallissa olevaan liuokseen meviä rauta-määriä.

Kuvio 3 havainnollistaa tällaisen lyhyttä upotusaikaa ja matalaa pinnoituspataa käyttävän toimintatavan. Kuviossa 3 pinnoi-tuspata on merkitty numerolla 48. Se on samanlainen kuin kuvion 2 pata 8 paitsi, että se on matalampi. Pinnoituspadassa 48 on sulan pinnoitusmetallin kylpy 49, jolla on huomattavasti pienempi tilavuus kuin kuvion 2 kylvyllä 7.

Syöttönokka 50, joka on samanlainen kuin kuvion 2 nokka 6, on esitetty alapäästään upotetuksi kylvyn 49 pinnan alapuolelle sulun muodostamiseksi. Nokan 50 sisäpuolella on alaskääntötela 51, joka vastaa kuvion 2 telaa 25. Padan tela on merkitty numerolla 52. Padan tela 52 eroaa kuvion 2 padan telasta 26 siinä, että se on vain osittain upotettu sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 49. Kuvion 3 laitteeseen sisältyy kotelo 53, joka on joka tavalla samanlainen kuin kuvion 2 kotelo 27 paitsi, että sen takapuolinen alareuna 53a on vähäisesti taivutettu alaviistoon sisäänpäin muodostamaan sulun 16 691 22 sulan pinnoituskylvyn 49 kanssa samalla, kun se antaa tilaa pin-noittamattoman perusrautametallinauhan 54 sille suoralle osuudelle, joka kulkee alaskääntötelan 51 ja padan telan 52 välissä. Pinnoitettu rautainen perusmetallinauha 54a on esitetty kulkevaksi kahden suihkuviimeistelysuuttimen 55 ja 56 välitse ylöspäin ensiksi poistoputken 57 ja sitten ulosmenoraon 58 läpi, jotka viimeksi mainitut ovat samanlaiset kuin kuvion 2 poistoputki 47 ja ulosmenorako 46.

Kuviossa 3 esitetyn pinnoitus- ja viimeistyslaitteen toiminta on pääasiallisesti samanlainen kuin kuvion 2 yhteydessä kuvatun. Tässäkin suihkuviimeistelysuuttimet 55 ja 56 voidaan liittää kuviossa 2 esitetynlaiseen kierrätysjärjestelmään (ei esitetty tässä). Pääeroavuus kuviossa 3 ja kuviossa 2 esitetyn toiminnan välillä on, että padan tela 52 on vain osittain upotettu, mikä antaa yllä mainitut edut.

Padan telan 52 upotussyvyyttä kylpyyn 49 voidaan muuttaa. Kuviossa 3 padan tela 52 on esitetty upotetuksi enemmän kuin puolet. Nokan 50 ja kotelon osan 53a sopivalla muodolla padan tela 52 voisi olla upotettu alle puolet, eritoten niissä tapauksissa, joissa halutaan pitää telan laakerit (ei esitetty) kylvyn pinnan yläpuolella.

Padan telan 52 ja sille menevän perusrautametallinauhan 54 välissä oleva sula metallikylpyosa 59 täytyy pitää tarpeeksi suurena sen takaamiseksi, että rautaisen perusmetallinauhan taka- eli telapuoli saa riittävän pinnoitteen. On ymmärrettävissä, että kylvyn osan 59 koko pienenee, kun padan telan 52 upotussyvyys vähenee. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on parantaa tätä tilannetta käyttämällä uritettua padan telaa 52 tai välineistöä sulan lisä-pinnoitusmetallin pumppaamiseksi kylvyn osaan eli keräymään 59 (kuten tuonnempana kuvataan).

Kuvio 4 esittää toisen järjestelyn rautaisen perusmetallinauhan taka- eli telapuolen riittävän pinnoituksen takaamiseksi ma-talapataista työtapaa käyttäen. Kuviossa 4 on numerolla 6 merkitty kotelo, joka voi olla samanlainen kuin kuvion 2 kotelo 27, kun siinä on kaksi suihkuviimeistelysuutinta 61, 62, poistoputki 63 ja inerttisen eli oksidoimattoman kaasun syöttöjohto 64. On selvää, että kotelo 60 voidaan varustaa kuvion 2 yhteydessä kuvatulla kaa- 17 691 2 2 sunkierrätysjärjestelmällä (ei esitetty). Kotelon 60 alapää on upotettu matalassa padassa 66 olevaan sulan pinnoitusmetallin kylpyyn 65. Kuvio 4 esittää myös tavanomaisen nokan 67, joka on samanlainen kuin kuvion 2 nokka 6. Taaskin huomautetaan, että nokan 67 alapää ulottuu sulan pinnoitusmetallikylvyn 65 pinnan alapuolelle.

Pinnoitettava perusrautametallinauha on merkitty numerolla 68. Tämä nauha kulkee nokassa 67 olevan alaskääntötelan 69 yli ja menee kylpyyn kulkiessaan padan ensimmäisen telan 70 ympäri. Padan telalta 70 se menee padan toiselle telalle 71, joka ohjaa pinnoitetun nauhan 69a ylöspäin kotelon 60 läpi.

Padan telojen 70 ja 71 upotusmäärää sulaan pinnoituskylpyyn 65 voidaan muuttaa. Esimerkin esittämistarkoituksessa padan telat 70 ja 71 on näytetty ulottuvan sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 65 määrällä, joka on alle puolet niiden halkaisijasta. Upotetun nauhan 68b esiintyminen padan telojen 70 ja 71 välissä takaa perus-rautametallinauhan taka- eli telapuolen riittävän pinnoituksen. On selvitetty, että juuri kuvioiden 3 ja 4 yhteydessä kuvattu matalaa pataa käyttävä työtapa ei merkittävästi muuta kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä kuvattuja suljettua typpiatmosfääriä käyttävän viimeistelyn ominaisuuksia tai etuja.

Kuten jo on tullut ilmeiseksi, keksinnön mukainen laite voi käyttää erilaisia patatelajärjestelyjä. Eräs järjestely on esitetty kuviossa 5, jossa on numerolla 72 merkitty tavanomainen pinnoitus-pata, jossa on sula pinnoitusmetallikylpy 73. Nokka 74, joka on samanlainen kuin kuvion 2 nokka 6, on alapäästään upotettu kylpyyn 73 ja varustettu alaskääntötelalla 75, joka on samanlainen kuin kuvion 2 alaskääntötela 25. Laitteen kotelo 76 on alapäästään upotettu sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 73. Kotelo 76 voi olla samanlainen kuin kuvion 2 kotelo 27, jolloin siinä on poistoputki 77 ja tarvittaessa kaasunsyöttöjohto 78. Kotelossa on kaksi suihkuviimeis-telysuutinta 79 ja 80, jotka ovat samanlaiset kuin kuvion 2 suuttimet 28 ja 29. Tässäkin kotelo 76 voi olla varustettu kuvion 2 kaa-sunkierrätysjärjestelmällä (ei esitetty).

Tässä suoritusmuodossa pinnoitettava perusrautametallinauha 81 menee sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 73 ja kulkee padan kolmen telan 82, 83 ja 84 ympäri. Telat 83 ja 84 ovat stabilointiteloja ja pitävät huolen nauhan muodosta taaten pinnoitetun nauhan 81a tasa-pintaisuuden sen kulkiessa suihkuviimeistelysuuttimien 79 ja 80 välitse.

18 691 22

Kaikissa tähän saakka kuvatuissa suoritusmuodoissa on kotelo ja syöttönokka esitetty erillisiksi rakenteiksi. Esillä olevan keksinnön ulottuvuuteen kuuluu myös saada aikaan nokka ja kotelo, jotka muodostavat yhtenäisen yksikappaleisen rakenteen. Tämä on esitetty kuviossa 6.

Kuviossa 6 on tavanomainen pinnoituspata 85 esitetty sisältävän sulan pinnoitusmetallikylvyn 86. Nokka-kotelorakenne on yleisesti merkitty numerolla 87 ja siinä on nokkaosa 87a ja kotelo-osa 87b. Nokkaosa 87a on samanlainen kuin kuvion 2 nokka 6 ja siihen on sijoitettu alaskääntötela 88. Tämä tela on samanlainen kuin kuvion 2 tela 25. Kotelo-osa 87b on samanlainen kuin kotelo 27 ja siinä on poistoputki 89. Kotelo-osa 87b voidaan varustaa kaeisun-syöttöjohdolla 90, joka on samanlainen kuin kuvion 2 vastaava johto 34. Kotelo-osan 87b sisään on sijoitettu suihkusuuttimet 91 ja 92, jotka joka tavalla vastaavat kuvion 2 suihkusuuttimia 28 ja 29. Lisäksi on ymmärrettävissä, että kotelo-osa 87b voidaan varustaa kaasunkierrätysjärjestelmällä (ei esitetty), joka on samanlainen kuin kuvion 2 yhteydessä selitetty. Kuvion 6 suoritusmuodossa upotettu padan tela on merkitty numerolla 93.

Normaaleissa olosuhteissa nokkaosassa 87a ja kotelo-osassa 87b on eri atmosfäärit ja siksi tarvitaan jonkinlainen sulkuväline niiden väliin. Sulkuvälineellä voi olla mikä hyvänsä sopiva muoto. Esimerkin esittämistarkoituksessa sulkuväline on näytetty muodostuvaksi kahdesta sulkutelaparista 94-95 ja 96-97.

Esillä olevan keksinnön ulottuvuuteen kuuluu saada aikaan johto 98 sopivan oksidoimattoman kaasun syöttämiseksi sulku-elojen 94, 95 ja sulkutelojen 96, 97 väliin. On suositeltavaa, että sulku-telojen 94, 95 ja 96, 97 välissä olevan oksidoimattoman kaasun paine on hieman suurempi kuin nokka-osassa 87a ja kotelo-osassa 86b olevan kaasun paine. Tämä takaa sen, että joko kotelo-osa 87b tai nokka-osaan 87a liittynyt nauhan esikäsittelyuuni voidaan seisauttaa tai pysähdyttää ilman, että ne saastuttavat toisiaan. Se myös estää kupuosan 87b sisässä olevan kaasun saastumisen tavanomaisen nauhan esikäsittelylaitteiston sisäänmenopäässä olevien saastelähtei-den taholta.

Pinnoitettava nauha 99 kulkee alaskääntötelan 88 ympäri ja sulkutelaparien 94, 95 ja 96, 97 välitse. Nauha 99 menee kylpyyn ja kulkee padan telan 93 ympäri. Sen jälkeen pinnoitettu nauha 99a il 69122 19 menee ylöspäin suihkuviimeistelysuuttimien 91 ja 92 välitse ja poistuu poistoputken 89 kautta. Niinpä laitteen toiminta ja sillä saavutetut edut ovat pääasiallisesti samat kuin edellä on selitetty kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä.

Kuvion 6 yhtenäistä nokka-kotelorakennetta voidaan myös soveltaa matalapatatoimintaan. Tämä on esitetty kuviossa 7. Kuvion 7 nokkakotelorakenne on samanlainen kuin kuviossa 6 ja samanlaiset osat on merkitty samoilla viitenumeroilla. Kuvion 7 suoritusmuodossa on siis matala pata 100, jossa on matala sulan pinnoitusmetallin kylpy 102. Tässä tapauksessa padan tela 103 on esitetty osittain upotetuksi sulaan pinnoitusmetallikylpyyn 102. Esimerkin esittämis-tarkoituksessa padan tela 103 on esitetty upotetuksi halkaisijansa puoliskoa pienempään syvyyteen. Padan tela 103 voitaisiin tietysti upottaa syvemmällekin kuin halkaisijansa puoliväliin, kuten on esitetty kuvion 3 padan telan 52 osalta. Olisi jopa mahdollista varustaa kuvion 7 laite kahdella sellaisella padan telalla kuin kuvion 4 yhteydessä on kuvattu.

Kuviossa 7 on esimerkkinä laite kuitenkin esitetty varustetuksi pumpulla kylvyn 102 sulan pinnoitusmetallin pumppaamiseksi, jonka pumpun paine- eli ulosvirtausjohto on merkitty numerolla 104. Pumppu syöttää ulosvirtausjohdostaan 104 sulaa pinnoitusmetallia muodostaen siitä keräymän 105 perusrautametallinauhan 99 ja padan telan 103 väliin, joka keräymä takaa ko. perusmetallinauhan taka-eli telapuolen riittävän pinnoituksen. Tällainen sulan pinnoitus-metallin pumppu voitaisiin järjestää kuvion 3 suoritusmuotoon, jos kuvion 3 keräymä 59 ei olisi riittävä. Esillä olevan keksinnön kaikissa suoritusmuodoissa, joissa padan tela on vain osittain upotettu, voitaisiin keksinnön suoja-alassa käyttää uritettua padan telaa. Urat kuljettavat sulaa pinnoitusmetallia rautaisen perusmetallinauhan telapuolelle.

Koska esillä olevan keksinnön menetelmä eliminoi nauhan ja sen reunojen oksidiongelmat, on todettu, että suhteellisen paksuihin pinnoitteisiin on päästy linjan pienillä nopeuksilla ja että näillä pinnoitteilla on erinomaiset pintaominaisuudet. Esim. mini- misäädetyllä suihkuviimeistelysuuttimien pyyhkäisyvaikutuksella on 2 saavutettu pinnoitteita n. 543 g/m asti linjan nopeudella 12 m/min laboratoriossa.

20 691 22

Laboratorion kuumasinkityslinja, joka käytti 10,16 cm nauhaa, oli varustettu kuvulla eli kotelolla, joka oli samanlainen kuin kuvion 2 kotelo 27. Poistoputki 47 oli 15,25 cm korkuinen ja varustettu ulosmenoraolla 46, jonka leveys oli 31,75 mm ja pituus 12,7 cm. Kotelo oli varustettu kahdella suihkuviimeistelysuuttimella (jotka olivat samanlaiset kuin kuvion 2 suuttimet 28 ja 29), jolloin kummassakin oli rakoaukko, joka oli koko pituudeltaan 1,27 mm levyinen. Molempien suihkusuuttimien alapää pidettiin 25,4 cm etäisyydellä kylvyn pinnasta. Toinen suihkusuutin oli pystysuunnassa siirretty 12,7 mm verran ylöspäin toisesta. Suihkusuuttimet pidettiin n. 6,35 mm etäisyydellä nauhasta. Kotelo oli varustettu kuviossa 2 esitetynlaisella kierrätysjärjestelmällä. Lisäys- eli kompen- 3 somtityppeä lisättiin tilavuusvirralla 85 m /h ja kotelon sisäinen typpiatmosfääri pidettiin paineessa, joka vastasi 12,7 mm vesipatsasta.

Rautainen perusmetallinauha oli 0,381 mm kylmävalssattua terästä, jolla oli suhteellisen sileät pinnat, keskipinnanharkeus 1,27 mikrometriä. Linjan läpiajon aikana käytettiin nopeutta 2 21,4 m/min ja saatiin 183 g/m pinnoite. Hapen vaikutus kotelon sisältämässä erittäin puhtaassa typessä arvioitiin annostelemalla paineilmaa kierrätysjärjestelmään enenevässä määrin, kunnes havaittiin vikoja sulassa pinnoitteessa. Kun happea oli alle 0,005 %, sula pinnoite oli kiiltävää, sileää eikä siinä ollut silmin nähtävää oksidia eikä merkkiä reunaongelmista. Jähmettyneessä pinnoitteessa oli täysin laakea kiderakenne ilman kiderajasiirtymiä. Kun happea tahallisesti lisättiin, ei laineita esiintynyt 0,014 % happitasolla. Haitallisia oksidivaikutuksia havaittiin vasta, kun happipitoisuus kotelon sisäpuolella oli n. 0,02 % ja ne esiintyivät reunaoksidi-marjojen, laineiden, paksun reunaharjänteen ja jonkinmääräisen kal-vokohouman muodossa. Nämä olosuhteet tulivat yhä ilmeisemmiksi sitä mukaa kuin happipitoisuutta nostettiin 0,06 %:iin. Pintaoksidikais-toja kehittyi, kun happipitoisuus saavutti n. 0,07 %. Nämä oksidi-kaistat lähtivät sisäänpäin nauhan reunasta ja kasvoivat suuriksi "oksidikiiloiksi", kun happitaso saavutti 0,085 %.

Tämä ajo osoitti, että esillä olevan keksinnön suljetulla tyyppiviimeistelymenetelmallä saadaan sileä, tasainen sinkkipinnoi-te, jossa ei ole tavallisia laine-, hilse-, oksidiverho- eikä reu-nakasautumisvikoja, jotka ovat tavanomaisen reunaviimeistelyn kiu 21 69122 sana. Voidaan käyttää yksinkertaistettuja, tasarakoaukkoisia suihku-viimeistelysuuttimia ja näitä siirrellä pystysuunnassa ilman sinkki-räiskettä ja paksua reunapinnoitetta tai pinnoitteen reunapyöristy-mää. Viimeistelyvaiheen melutaso laski voimakkaasti ei yksistään sen johdosta, että suuttimet voitiin asettaa pystysuunnassa eri tasoille. Viimeistelykaasun happipitoisuuden ja pinnoitteen pinnanlaadun suhde tuli selvästi esille. Kotelon sisäinen happipitoisuus oli pidettävä alle n. 0,02 % ja mieluimmin alle n. 0,01 %. Muissa samanlaisissa ajoissa suihkusuuttimien läpi kierrätettiin typpeä 3 3 tilavuusvirralla 85 m /h käyttäen n. 42,5 m /h tai vähemmän lisäys-typpeä, mikä vahvisti kyvyn kierrättää enemmän kuin 50 % tarvittavasta erittäin puhtaasta viimeistelykaasusta.

Jokaisessa kuvioissa valotetussa suoritusmuodossa on kotelo esitetty puolikaaviollisesti. Alan ammatti-ihmiset ymmärtävät, että kotelo varustetaan sopivilla tukielimillä tms. Lisäksi kotelo voi olla kokonaan tai osaksi poistettavissa huoltotöitä varten tai jos tavallista ilmaviimeistelyä on käytettävä.

Keksintöä voidaan modifioida sen ajatuksesta poikkeamatta.

Claims (11)

691 22 22

1. Viimeistelymenetelmä perusrautametallinauhan jatkuvalle molemminpuoliselle kuumaupotuspinnoittamiselle sulalla pinnoi-tusmetallilla, jossa menetelmässä perusrautametallinauhaa käsitellään niin, että se saatetaan pinnoituslämpötilaan, joka on riittävän korkea estämään pinnoitusmetallin valautumisen sille ja riittävän alhainen estämään pinnoitusmetallin ja perusmetallin liiallisen keskinäisen seostumisen ja tekemään nauhan pinnat puhtaaksi ja vapaiksi oksidista, pidetään nauhaa oksidittomassa tilassa, kuljetetaan nauhaa sulan pinnoitusmetallikylvyn läpi ja pinnoitettu nauha suihkuviimeistellään sen poistuttua kylvystä, tunnettu vaiheista, joissa kylvystä poistunut molemmin puolin pinnoitettu nauha johdetaan koteloon (27), pidetään kotelossa (27) yllä oksidoimatonta ilmakehää, tehdään pinnoitetun nauhan suihku-viimeistely oksidoimattomalla kaasulla mainitussa kotelossa (27) ja kotelon oksidoimaton ilmakehä ja suihkuviimeistelykaasu pidetään happipitoisuustasolla, joka on alle n. 200 ppm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että oksidoimaton ilmakehä ja suihkuviimeistelykaasu ovat inerttistä kaasua, edullisesti typpeä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheesta, jossa ainakin 50 % oksidoimattomasta ilmakehästä kierrätetään käytettäväksi suihkuviimeistelyvaiheessa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1...3 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheesta, jossa oksidoimaton ilmakehä ja suihkuviimeistelykaasu pidetään happipitoisuustasolla, joka on alle n. 100 ppm.

5. Viimeistelylaite käytettäväksi pinnoituslinjän kanssa perusrautametallinauhan (9, 54, 68, 81, 99) molemminpuoliseksi kuumaupotuspinnoittamiseksi sulalla pinnoitusmetallilla, jossa pinnoituslinjassa on pinnoituspata (8, 48, 66, 72, 85, 100), padassa oleva sulan pinnoitusmetallin kylpy (7, 49, 65, 73, 86, 102), välineet (25, 26, 51, 52, 69-71, 75, 82-84, 88, 93-97) perusrautametallinauhan johtamiseksi sulan pinnoitusmetallikylvyn läpi, nauhan esikäsittelyvälineet (1-6) perusrautametallinauhan saattamiseksi haluttuun pinnoituslämpötilaan ja nauhan pintojen tekemiseksi ja säilyttämiseksi puhtaina ja vapaina oksidista nauhan mennessä sulaan pinnoitusmetallikylpyyn, ja pari suihkuvii- n 23 6 9 1 22 meistelysuuttimia (28, 29, 55, 56, 61, 62, 79, 80, 91, 92) sulan pinnoitusmetallikylvyn yläpuolella ja nauhan kuminallakin puolella, tunnettu nauhaa varten olevasta kotelosta (27, 53, 60, 76, 78) sen poistuessa sulasta pinnoitusmetallikylvystä, jossa kotelossa on avoin alapää, joka ulottuu sulaan pinnoitus-metallikylpyyn, ja jossa kotelossa on nauhaa varten oleva ulos-menorako (46, 58), suihkuviimeistelysuutinparin sijaitessa kotelossa, välineistä (34, 64, 78, 90) oksidoimattoman kaasun pitämiseksi kotelossa, jossa on happipitoisuustaso, joka on alle n. 200 ppm, ja välineistä (39-45) suihkuviimeistelysuuttimien syöttämiseksi oksidoimattomalla kaasulla, jonka happitoisuus-taso on alle n. 200 ppm.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite,tunnettu siitä, että suihkuviimeistelysuuttimet on pystysuunnassa porrastettu toistensa suhteen.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että kummassakin suihkuviimeistelysuuttimessa on suorakulmainen, tunnetulla tavalla koko pituudeltaan tasalevyinen ja koko pituudeltaan tasaetäisyydella pinnoitetusta nauhasta oleva suutinaukko.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 5...7 mukainen laite, tunnettu välineistä (35-42), joilla ainakin 50 % kotelossa olevasta oksidoimattomasta kaasusta kierrätetään kotelosta suihkuviimeistelysuuttimien läpi.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että nauhan esikäsittelylaitteissa on nokka (87a), joka ulottuu sulaan pinnoitusmetallikylpyyn ja välineet (88) nokassa nauhan johtamiseksi nauhan esikäsittelyvälineistä sulaan pinnoitusmetallikylpyyn, kotelon (87, 87b) käsittäessä nokan yhtenäisen osan, ja sulkuvälineet (94-97) nokassa kotelossa olevan oksidoimattoman kaasun eristämiseksi nauhan esikäsittelyvälineistä.

10. Patenttivaatimuksen 5 tai 9 mukainen laite, tunnettu kotelossa olevasta lyhyestä poistopiipusta (47, 57, 63, 77, 89), jonka alapää on yhteydessä kotelon sisätilaan ja jonka yläpäässä on ulosmenorako (46, 58) nauhaa varten. 69122 24

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kierrätysvälineissä on poistojohto (35) kotelon sisällä olevalle oksidoimattomalle kaasulle, poistojohtoon liitetty suodatuskammio (35a), suodatuskammioon liitetty lämmönvaihdin (36), lämmönvaihtimeen liitetty puhallin (39) , jonka poistoaukko (40) on liitetty suihkuviimeistelysuuttimiin ja välineet (45) kierrätysjärjestelmässä oksidoimattoman kaasun lisäämiseksi. 25 69122