WO2003095694A2

WO2003095694A2 - Beschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: WO2003095694A2
Application number: PCT/EP2003/004822
Authority: WO
Inventors: Wilfried PLÄTZER; Ernst-Werner Schmidt; Alireza Kouscheschi; P. Klaus Becker
Original assignee: Band-Zink Gmbh
Priority date: 2002-05-11
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2003-11-20
Also published as: EP1504135A2; JP2005525233A; AU2003232736A1; WO2003095694A3; ATE304064T1; DE50301160D1; US20050208226A1; KR20050006245A; DE20207446U1; CN1653203A; EP1504135B1; AU2003232736A8; CN100402692C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungsvorrichtung (10) zum Beschichten eines Metallbandes (12) in einer Schmelze (14) eines Beschichtungsmetalles. Zum Führen und Umlenken des Metallbandes (12) ist in der Schmelze (14) eine Führungsvorrichtung (16) angeordnet. Die Führungsvorrichtung (16) ist als Magnetführung mit mindestens einem elektrischen Führungsmagneten zur berührungslosen Führung des Metall-bandes in der Schmelze (14) ausgebildet. Hierdurch wird die Verwendung von Rollen, Wellen etc. zur Führung des Metallbandes vermieden, so dass die Beschichtung des Metallbandes (12) mit dem Beschichtungsmetall einebessere Qualität erhält und auf beiden Seiten des Metallbandes (12) von gleicher Qualität ist.

Description

Beschichtungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Metallbandes in einer Schmelze eines Be- schichtungsmetalls .

Beschichtungsvorrichtungen zur Metallbandbeschichtung werden beispielsweise zur Verzinkung von Metallbändern und -blechen eingesetzt. Das Metallband wird hierbei durch eine ca. 450 °C heiße Zinkschmelze hindurchgezogen: Das Metallband taucht nach unten fortlaufend in die Zinkschmelze ein, wird durch eine rotierende Welle in der Schmelze nach oben umgelenkt und läuft nach oben wieder aus der Zinkschmelze heraus. Das Metallband liegt beim Durchlaufen der Zinkschmelze mit seiner einen Seite über eine gewisse Länge auf der rotierenden Welle vollflächig und mit einem gewissen Anpressdruck auf. Hierdurch wird die be-

reits angelagerte Zinkbeschichtung auf der betreffenden Seite des Metallbandes teilweise wieder abgepresst. Auch durch Stabilisierungsrollen und andere Rollen, über die das beschichtete Metallband läuft, wird die noch flüssige Zinkbeschichtung unerwünschterweise ver ndert .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungsvorrichtung mit verbesserter Beschichtung eines Metallbandes in einer Schmelze eines Beschichtungsmetalls zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Gemäß der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung ist zum Führen, Umlenken und/oder Stabilisieren des Metallbandes in der Schmelze eine Metallband-Führungsvorrichtung vorgesehen, die als Magnetführung mit mindestens einem elektrischen Führungsmagneten zur berührungslosen Führung des Metallbandes in der Schmelze ausgebildet ist. Das Metallband wird in der Schmelze des nicht-magnetischen Beschichtungsmetalls berührungsfrei geführt, d.h. ohne Rollen, Wellen etc., sondern alleine durch das von dem Führungsmagneten erzeugte Magnetfeld, das ungefähr senkrecht zu der Metallbandebene wirkt. Durch die berührungsfreie Führung des Metallbandes in der Schmelze wird die Beschichtung des Metallbandes mit dem flüssigen Beschichtungsme- tall nicht mehr durch Rollen, Wellen etc. verändert, so dass auf beiden Seiten des Metallbandes eine ungefähr gleichartige Beschichtung des Metallbandes mit dem Beschichtungsmetall realisiert wird. Hierdurch wird die Qualität der Beschichtung auf dem Metallband erheblich verbessert. Der elektrische Führungsmagnet in der Schmelze des Beschichtungsmetalls ist derart angeordnet und gesteuert, dass das Metallband in der Schmelze umgelenkt wird. Durch die Vermeidung einer Welle in der Schmelze werden die Probleme der Wellenlagerung in einer Metallschmelze vermieden.

Vorzugsweise ist ein Führungsmagnetgehäuse vorgesehen, in dem der Führungsmagnet angeordnet ist und das aus einem nicht-magnetischen Material besteht, dessen Schmelzpunkt über 600 °C liegt. Durch das Führungsmagnetgehäuse wird der Führungsmagnet in der Schmelze des Beschichtungsmetalls gekapselt und vor den hohen Temperaturen und der chemisch aggressiven Beschichtungs- metallschmelze geschützt. Das Führungsmagnetgehäuse kann beispielsweise als Edelstahlgehäuse ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind zwei einander gegenüberliegende Führungsmagnetgehäuse mit elektrischen Führungsmagneten vorgesehen, wobei die Führungsmagnetgehäuse zwischen sich einen durchgehenden Metallband-Führungsspalt bilden. Zu beiden Seiten des Metallbandes sind also Führungsmagneten angeordnet, so dass das Metallband in beiden Richtungen senkrecht zur Metallband-Grundebene von den jeweiligen Führungsmagneten angezogen werden kann.

Durch die Führungsmagneten werden in dem Führungsspalt elektromagnetische Felder erzeugt, durch die das Beschichtungsmetall innerhalb des Führungsspaltes geheizt wird. Hierdurch wird eine qualitativ besonders hochwertige Beschichtung des Metallbandes mit dem Beschichtungsmetall ermöglicht. In dem Führungsspalt ist zwischen den einander gegenüberliegenden Führungsmagnet-Gehäusen zu beiden Seiten des durch den Führungsspalt laufenden Metallbandes auch flüssige Schmelze des Beschichtungsmetalls.

Vorzugsweise ist der Führungsspalt zwischen den beiden Führungsmagnet-Gehäusen bogenförmig ausgebildet, so dass das Metallband in dem Führungsspalt umgelenkt wird. Auf diese Weise wird das Metallband über eine bogenförmige Strecke in der Beschichtungsmetall-Schmelze umgelenkt, ohne in diesem Bereich ein großes Spiel aufweisen zu können. Hierdurch wird eine starke Flatterbewegung des Metallbandes in der Metallschmelze vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Führungsvorrichtung einen Sensor zur Ermittlung des Abstandes des Metall- bandes von dem Führungsmagneten auf. Ferner ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die die Stärke des von dem Führungsmagneten erzeugten Magnetfeldes in Abhängigkeit von dem mit dem Sensor ermittelten Abstand des Metallbandes von dem Führungsmagneten steuert. Auf diese Weise wird der Abstand des Metallbandes von der Führungsvorrichtung bzw. dem Führungsmagneten annähernd konstant gehalten. Abweichungen von dem Soll-Abstand des Metallbandes von der Führungsvorrichtung bzw. dem Führungsmagneten werden durch den Sensor sofort festgestellt und durch entsprechende Steuerung des elektrischen Führungsmagneten ausgeglichen.

Vorzugsweise ist eine Gasversorgung vorgesehen, mit der das Führungsmagnet-Gehäuse mit Kühlgas zur Kühlung des Führungsmagneten versorgt wird. Der als Elektromagnet ausgebildete Führungsmagnet hat bei niedrigen Arbeitstemperaturen einen besseren Wirkungsgrad als bei höheren Temperaturen, d.h. das erzeugte Magnetfeld ist bei niedrigen Arbeitstemperaturen stärker . Durch die Kühlung wird der Wirkungsgrad des Führungsmagneten verbessert, so dass ein kleinerer Führungsmagnet eingesetzt werden kann. Ferner kann durch das Kühlgas ein geringer Überdruck gegenüber dem statischen Druck der Beschichtungsmetall-Schmelze in dem Führungsmagnet-Gehäuse erzeugt werden, so dass bei einer Undichtigkeit des Führungsmagnet-Gehäuses Kühl- gas ausströmt, jedoch kein flüssiges Beschichtungsmetall in das Führungsmagnet-Gehäuse eindringen kann. Auf diese Weise werden schwere Beschädigungen der Führungsvorrichtung vermieden.

Ferner kann in dem Führungsmagnet-Gehäuse ein Gasdrucksensor zur Feststellung von Gasleckströmen vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise ein Drucksensor sein, der den Gasdruck innerhalb des Führungsmagnet-Gehäuses erfasst. Ein Druckabfall in dem Gehäuse würde auf eine Undichtigkeit des Führungsmagnet-Gehäuses hindeuten, so dass Beschädigungen des Führungsmagnet-Gehäuses frühzeitig erkannt und größere Schäden vermieden werden können.

Vorzugsweise kann das Führungsmagnetgehäuse im Bereich des Metallband-Führungsspaltes mit einer Notlaufbeschichtung beschichtet sein, die beispielsweise als Keramikbeschichtung ausgebildet sein kann. Auch bei Ausfall der elektromagnetischen Führungsvorrichtung ist ein kontrolliertes Herunterfahren der Anlage möglich und wird eine sofortige Zerstörung der Führungsvorrichtung vermieden.

Die FührungsVorrichtung kann als Umlenkvorrichtung, als Stabilisierungsvorrichtung oder aber auch als kombinierte Umlenk- und Stabilisierungsvorrichtung ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen des Führungsspaltes vorgesehen. Die Reinigungsvorrichtung kann einen Schaber aufweisen, der an einem Schaberzug befestigt ist und durch den Schaberzug durch den Führungsspalt hindurchziehbar ist . Durch die Reinigungsvorrichtung wird im Bereich des Führungsspaltes das Führungsmagnet-Gehäuse gereinigt, d.h. Schlackenbildungen und andere Ablagerungen an dem Gehäuse abgeschabt und aus dem Führungsspalt herausgeführt. Der Führungszug kann seil- oder bandartig ausgebildet sein und besteht aus einem nichtmagnetischen Material. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus- führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung mit einer Führungsvorrichtung in einer Zinkschmelze im Querschnitt,

Fig. 2 die Beschichtungsvorrichtung der Figur 1 in Rückansicht, und

Fig. 3 die Beschichtungsvorrichtung der Figur 1 mit einer Reinigungsvorrichtung .

In Figur 1 ist im Querschnitt eine Beschichtungsvorrichtung 10 dargestellt, die der Beschichtung eines Metallbandes 12 mit dem Beschichtungsmetall der Schmelze 14 dient. Das Beschichtungsmetall ist Zink, kann jedoch auch ein anderes Metall sein, das bezüglich seiner magnetischen Eigenschaften für die beschriebene Beschichtungsvorrichtung 10 geeignet ist. Geeignet sind alle Beschichtungsmetalle, die aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften die von Führungsmagneten 34 erzeugten Magnetfelder nicht derart stark beeinflussen, dass ihre Wirkung auf das Metallband 12 hierdurch so verringert ist, dass der zur Führung des Metallbandes 12 erforderliche Aufwand nicht vertretbar ist. Im Folgenden wird von nicht-magnetischen Beschichtungsmetallen gesprochen.

In der Beschichtungsvorrichtung 10 werden die Oberflächen beider Seiten des Metallbandes 12 mit einer dünnen Zinkschicht versehen. Die Zinkschmelze 14 hat eine Temperatur von 450 - 470°C. Das Metallband 12 wird unter einem Winkel von 30 - 45 Grad zur Vertikalen in die Schmelze 14 eingeführt und durch eine Führungsvorrichtung 16 nach oben umgelenkt, so dass das Metallband 12' senkrecht nach oben aus der Schmelze 14 wieder herausgeführt wird.

Die Führungsvorrichtung 16 wird durch zwei Schwenkarme 18 gehalten, wie in Figur 2 dargestellt. Die Schwenkarme 18 sind oberhalb der Schmelze 14 schwenkbar gelagert, so dass die Führungsvorrichtung 16 bei Bedarf zur Wartung oder Reparatur aus der Schmelze 14 herausgeschwenkt werden kann. Gegebenenfalls werden auch die Arme 18 zusammen mit der Führungsvorrichtung 16 von einem Kran aus der Schmelze 14 herausgehoben.

Die Führungs orrichtung 16 wird von zwei Führungsmagnet-Gehäusen 20,22 gebildet, die zwischen sich einen durchgehenden Metallband-Führungsspalt 24 bilden. Die beiden Führungsmagne -Gehäuse 20,22 werden seitlich jeweils durch angeschraubte oder angeschweißte Halteteile 25,26 zusammengehalten. Die Halteteile 25,26 weisen jeweils einen Zapfen auf, der in eine jeweilige Halteöffnung der Schwenkarme 18 eingesteckt ist.

An jedem Halteteil 25,26 ist ein Versorgungsrohr 28,29 befestigt. Durch die Versorgungsrohre 28,29 wird den Gehäusen 20,22 ein Kühlgas zugeführt bzw. das erwärmte Kühlgas aus den Gehäusen 20,22 abgeführt. Ferner enthalten die Versorgungsrohre 28,29 elektrische Signal- und Steuerleitungen.

Die Führungsvorrichtung 16 ist funktionsmäßig aufgeteilt in einen Umlenkteil 30 und in einen Stabilisationsteil 32. Im Bereich des Umlenkteils 30 ist der Führungsspalt 24 bogenförmig ausgebildet. Im Bereich des sich daran anschließenden Stabili- sationsteils 32 ist der Führungsspalt 24 geradlinig senkrecht ausgebildet. Während im Bereich des Umlenkteils 30 das Metallband 12 um 135 - 150 Grad umgelenkt wird, wird das Metallband 12 im Bereich des Stabilisationsteils 32 bezüglich seiner horizontalen Flatterbewegungen stabilisiert und beruhigt.

Beide Führungsmagnet-Gehäuse 20,22 enthalten eine Vielzahl von elektrischen Führungsmagneten 34, durch die das Metallband 12 stets ungefähr in der Mitte des Führungsspaltes 24 gehalten wird. Die abgebildeten Pfeile in den Führungsmagneten geben die Richtung der auf das Metallband wirkenden Magnetkraft an. Die Halteteile 25,26 bilden magnetische Rückschlüsse für die Führungsmagneten. In dem inneren Führungsmagnet-Gehäuse 20 sind ferner mehrere Sensoren 36 vorgesehen, die der Ermittlung des Abstandes des Metallbandes 12 von den jeweiligen Führungsmagneten 34 bzw. von der Mittellage in dem Führungsspalt 24 dienen. Die elektromagnetischen Führungsmagneten 34 werden in Abhängigkeit von den Abstandssignalen der Sensoren 36 durch eine Steuervorrichtung 38 derart gesteuert, dass das Metallband 12 stets ungefähr in der Mitte des Führungsspaltes 24 liegt. Durch die Führungsmagneten 34 wird ein Wechselfeld erzeugt, so dass Entmischungen der gegebenenfalls mehrere Komponenten aufweisenden Schmelze 14 ausgeschlossen sind.

Eine Gasversorgung 40 versorgt die Führungsmagnet-Gehäuse 20,22 mit dem Kühlgas. Als Kühlgas wird bevorzugt Stickstoff verwendet .

Im Bereich des FührungsSpaltes 24 weisen die beiden Gehäuse 20,22 eine keramische Notlaufbeschichtung auf, um bei Ausfall der Führungsmagneten 34 eine Notlaufeigenschaft der Führungsvorrichtung 16 sicherzustellen. Hierdurch wird bei Ausfall der Führungsmagneten 34 eine Zerstörung der Führungsvorrichtung 16 verhindert . Durch die von den Führungsmagneten erzeugten elektromagnetischen Felder wird die Schmelze im Bereich des Führungsspaltes 24 je nach den magnetischen Eigenschaften des Schmelzenmetalls, mehr oder weniger erwärmt. Hierdurch wird sichergestellt, dass im Bereich des Führungsspaltes 24 die Schmelze 14 flüssig bleibt, wodurch wiederum eine gute Beschichtungsqualität gewährleistet ist.

Durch die berührungsfreie Führung und Lenkung des Metallbandes 12 in der Schmelze 14 des Beschichtungsmetalls wird eine auf beiden Seiten des Metallbandes 12 qualitativ gleichwertige Beschichtung realisiert.

In Figur 3 ist die Beschichtungsvorrichtung 10 der Figuren 1 und 2 ergänzt durch eine Reinigungsvorrichtung 50. Die Reinigungsvorrichtung 50 wird im Wesentlichen gebildet von zwei in sich geschlossenen Endlos-Schaberzügen 52, die an beiden Seiten des Metallbandes 12 durch den Führungsspalt 24 hindurchgeführt sind und außerhalb des Führungsspaltes 24 zurücklaufen. Beide Schaberzüge 52 sind jeweils durch eine oberhalb der Schmelze angeordnete Antriebswalze 54 angetrieben. An jedem Schaberzug 52 ist jeweils ein Schaberelement 56 angeordnet, das fest an dem Schaberzug 52 befestigt ist. An beiden Führungsspaltδffnun- gen sind jeweils Keramikeinsätze 58 vorgesehen, durch die die Schaberzüge 52 umgelenkt werden, ohne dass hierdurch ein nennenswerter Verschleiß an den Führungsmagnet-Gehäusen 20, 22 auftritt .

Zur Reinigung des Führungsspaltes 24 werden die beiden Antriebswalzen 54 durch einen entsprechenden Antrieb gegensinnig zueinander in Bewegung versetzt. Hierdurch laufen die beiden Schaberzüge 52 unter Mitnahme der beiden Schaberelemente 56 von oben nach unten durch den Führungsspalt 24. Die Schaberelemente 56 schaben in dem Führungsspalt 24 - von den beiden einander gegenüberliegenden Gehäusewänden Schlacke und andere Ablagerungen ab und tragen diese aus dem Führungsspalt 24 heraus. Auf diese Weise ist eine einfache und effiziente Reinigungsvorrichtung realisiert.

Claims

Ansprüche

1. Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Metallbandes (12) in einer Schmelze (14) eines Beschichtungsmetalles, mit

einer FührungsVorrichtung (16) in der Schmelze (14) zum Führen des Metallbandes (12) ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Führungsvorrichtung (16) als Magnetführung mit mindestens einem elektrischen Führungsmagneten (34) zur berührungslosen Führung des Metallbandes (12) in der Schmelze (14) ausgebildet ist.

2. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsmagnet-Gehäuse (20,22) vorgesehen ist, in dem der Führungsmagnet (34) angeordnet ist und das aus einem nicht-magnetischen Material besteht, dessen Schmelzpunkt über 600 °C liegt.

3. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Führungsmagnet-Gehäuse (20,22) mit elektrischen Führungsmagneten

(34) vorgesehen sind, wobei die beiden Führungsmagnet-Gehäuse (20,22) einen durchgehenden Metallband-Führungsspalt (24) zwischen sich bilden.

. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsspalt (24) bogenförmig ausge- bildet ist, so dass das Metallband (12) in dem Führungs- spalt (24) bogenförmig umgelenkt wird.

5. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (36) zur Ermittlung des Abstandes des Metallbandes (12) von dem Führungsmagneten (34) vorgesehen ist, und dass eine Steuervorrichtung (38) vorgesehen ist, die die Stärke .des von dem Führungs- magneten (34) erzeugten Magnetfeldes in Abhängigkeit von dem mit dem Sensor (36) ermittelten Abstand des Metallbandes (12) von dem Führungsmagneten (34) steuert.

6. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasversorgung (40) vorgesehen ist, mit der das Führungsmagnet-Gehäuse (20,22) mit Kühlgas zur Kühlung des Führungsmagneten (34) versorgt wird.

7. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Führungsmagnet-Gehäuse (20,22) ein Gasdrucksensor zur Feststellung von Gasleckströmen vorgesehen ist.

8. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmagnet-Gehäuse (20,22) im Bereich des Metallband-Führungsspaltes (24) eine Notlaufbeschichtung aufweist.

9 . Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungsvorrichtung (50) zum Reinigen des Führungsspaltes (24) vorgesehen ist.

0. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (50) ein an einem Schaberzug (52) befestigtes Schaberelement (56) aufweist, das durch den Schaberzug (52) durch den Führungsspalt (24) hindurchziehbar ist.