WO2021023778A1 - Method and system for electroytically coating a steel strip by means of pulse technology - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a galvanic method and a system for the electrolytic coating of a steel strip, in particular for the automotive sector, with a coating based on zinc and / or a zinc alloy
- electrolytically refined steel strips are used as semi-finished products in many branches of industry, such as the automotive industry, aerospace technology, mechanical engineering, the packaging industry, as well as household and electrical appliance manufacture.
- the production of such strips is traditionally carried out in continuously operating strip treatment plants with a constant-speed passage of the steel strip through one or more electrolysis cells connected in series.
- the coatings deposited electrolytically on one or both sides of the steel strip can perform various tasks and give the respective steel strip new product properties. These are, for example, protection against corrosion or oxidation, wear protection, the production of decorative product properties, and / or the production of magnetic and / or electrical surface properties.
- the zinc coating gives an electrolytically galvanized steel strip an active protection against corrosion and offers a good primer for painting and / or laminating with plastic films.
- a chrome coating also gives a steel band or a plastic band increased protection against corrosion and wear, as well as decorative Characteristics.
- Nickel and nickel alloys can increase the surface hardness of the respective substrate.
- the production of the respective coatings with the desired properties depends, especially under economic and economic aspects, on various parameters such as the type and composition of the electrolyte, its metal salt concentration and temperature, the geometric arrangement of the electrolysis cells and their electrodes, the electrochemical current flow and their Amount, time and polarity, strongly dependent
- the electrolytic coating of steel strips is carried out in the prior art by means of direct current, the thyristor technology being used here.
- This so-called DC electrolysis can be designed to be unipolar and partially reversible, but does not allow any specific current sequences in terms of amount, time and polarity.
- the high level of hydrogen evolution proves to be particularly problematic here, since the hydrogen diffusing into the steel strip has a massive negative impact on the product properties of the steel strip in the subsequent production steps.
- the diffusing hydrogen is primarily responsible for the so-called spontaneous brittle fracture and the lowering of the material yield point or the required strength of a steel strip.
- the hydrogen trapped in a galvanized steel strip leads to the effusion of the trapped hydrogen during the curing process of a painted component, preferably a component painted by means of the KTL process, with the result that hydrogen bubbles form below the paint layer, which lead to so-called "paint bursts".
- the hydrogen-related decrease in material strength represents a further significant process disadvantage in the prior art, because if the strength of the material is no longer available, it is usually unusable for an application in the area of safety-relevant components, for example in the automotive sector.
- the object of the present invention is therefore to provide a method which is improved over the prior art and an improved system for the electrolytic coating of steel strips with a coating based on zinc and / or a zinc alloy.
- the steel strip after possibly prior cleaning and / or activation, is fed to a coating section comprising at least one, preferably at least two or more, electrolytic cell (s) and is successively electrolytically coated in this, the steel strip initially Connected cathodically via at least one current roller and is guided within the at least one electrolytic cell at a defined distance parallel to the at least one anode arranged in the electrolytic cell.
- a coating section comprising at least one, preferably at least two or more, electrolytic cell (s) and is successively electrolytically coated in this, the steel strip initially Connected cathodically via at least one current roller and is guided within the at least one electrolytic cell at a defined distance parallel to the at least one anode arranged in the electrolytic cell.
- the at least one anode is energized by means of a modulated current, the coating process taking place within the coating section using a defined pulse pattern sequence which is formed from at least one pulse pattern, with zinc and / or a zinc alloy being deposited from an electrolyte on the steel strip according to the pulse pattern sequence and the coating is formed on the basis of zinc and / or a zinc alloy.
- the present invention provides a system for the electrolytic coating of a steel strip.
- the system may include a cleaning and / or an activation unit in which the steel strip can be cleaned and / or activated; a coating line with at least one, preferably at least two or more electrolytic cell (s) in which the steel strip can be electrolytically coated successively, and at least one current roller via which the steel strip can be connected cathodically, the at least one electrolytic cell comprising at least one anode which is arranged in such a way that the through the at least one electrolytic cell can be fed through the steel strip at a defined and parallel distance to the at least one anode.
- the system comprises at least one pulse rectifier which is implemented using switched-mode power supply technology, the negative pole of which is electrically connected to the at least one current roller and the positive pole is electrically connected to the at least one anode, in such a way that the at least one anode can be energized by means of a modulated current, that the coating process can be carried out within the coating section using a defined pulse pattern sequence, the pulse pattern sequence being formed from individual pulse patterns, with a coating based on zinc and / or a zinc alloy from an electrolyte being able to be deposited on the steel strip according to the pulse pattern sequence.
- a steel strip coated with a zinc and / or a zinc alloy coating by means of the method according to the invention can therefore be produced directly in a manner that maintains its strength, so that a possibly required heating process step downstream of the coating process can be saved.
- the coating process according to the invention takes place within the coating section using a defined pulse pattern sequence that is formed from individual pulse patterns.
- the pulse pattern sequence can be off a single pulse pattern and / or from a combination of at least two or a plurality of identical and / or different pulse patterns of a pulse pattern collection.
- Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.
- the features listed individually in the dependently formulated claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further embodiments of the invention.
- the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented. In this context, it is pointed out that all of the device features in question, which are explained in the course of the individual process steps or vice versa, can be combined in the same way with the system according to the invention and / or the process without explicit reference to them.
- the steel strip is one which has a tensile strength of at least R e ⁇ 500 MPa, more preferably at least R e ⁇ 600 MPa, and most preferably at least R e ⁇ 800 MPa.
- the steel strip is limited to a tensile strength of R e ⁇ 2000 MPa, more preferably to a tensile strength of R e ⁇ 1500 MPa, even more preferably to a tensile strength of R e ⁇ 1200 MPa.
- a preferred zinc alloy coating comprises zinc-magnesium.
- the coating section of the system can in principle comprise an electrolysis cell with an anode, which is designed, for example, in the form of a plate anode.
- the only one electrolysis cell can comprise two anodes, which are arranged one behind the other in the direction of belt travel, for example, in such a way that the steel strip can be coated on one side.
- the two anodes in one An anode arrangement can be formed in which the two anodes are then arranged parallel to one another within the one electrolytic cell.
- the coating section comprises at least two electrolysis cells, more preferably at least three electrolysis cells, even more preferably at least four electrolysis cells, further preferably at least five electrolysis cells, and for reasons of process economy it is limited to a maximum of twenty electrolysis cells, preferably a maximum of 16, more preferably a maximum of fifteen Electrolysis cells limited.
- the plurality of electrolysis cells are preferably arranged one behind the other in the direction of travel of the strip, through which the steel strip is then guided within the coating section.
- the individual electrolysis cells can be designed in the form of horizontally or preferably in the form of vertically designed electrolysis cells, through which the steel strip is guided over deflection rollers.
- the deposition process within the individual electrolysis cells takes place in an electrolyte through which the steel strip is passed.
- the electrolyte medium is usually aqueous and usually has a pFI value of less than 5.0.
- the electrolyte medium can also be formed from a non-aqueous medium such as an ionic liquid.
- a preferred ionic liquid comprises a mixture of choline chloride and flarnea.
- the modulated current is provided by a pulse rectifier that uses switched-mode power supply technology.
- a pulse rectifier that uses switched-mode power supply technology.
- the use of such a pulse rectifier allows the amount, the temporal course and the polarity of the respective desired pulse pattern and thus the entire pulse pattern sequence to be defined in such a way that the electrolytic process can be optimally adapted according to the specified parameters.
- a pulse rectifier designed in this way is defined in that the mains-side alternating voltage is first rectified and smoothed. The DC voltage then generated, which has significantly higher frequencies, usually in the range from 5 kHz to 300 kHz, is then divided, transformed with this high frequency and then rectified and screened.
- the superimposed voltage and current regulation usually works via pulse width modulation or pulse phase modulation.
- the transformer Due to the high frequency at the power transmitter, the transformer is made much smaller so that the energy losses are much lower. Depending on the system, this results in a significantly higher power efficiency of the direct current supply and thus of the entire production plant.
- the pulse rectifier can be made available in a modular design.
- Another advantage is that the quality of the direct current, in particular its lower residual ripple, is much better with lower losses than with conventional thyristor-based DC electrolysis, the repair of defective devices is much faster and easier, and existing direct current / DC voltage supply systems through additional modules by using appropriate control technology, by means of which the output of the direct current
- the at least one pulse rectifier that provides the modulated current is advantageously connected to the at least one current roller and via its negative pole the positive pole is electrically connected to the at least one anode.
- the at least one pulse rectifier is electrically connected to a central control unit via which the entire coating process is regulated.
- the at least one pulse pattern of the pulse pattern sequence is transmitted via the control unit to the at least one, preferably each, pulse rectifier, which then transmits this signal to the respective associated electrolysis cell.
- a pulse pattern of the pulse pattern sequence comprises at least one cathodic pulse, at least one anodic pulse, and / or at least one pulse off-time, the cathodic and anodic pulse being defined by a pulse duration and its respective shape, for example rectangular.
- the zinc and / or the zinc alloy is deposited on the steel strip via the cathodic pulse.
- the nascent hydrogen adsorbed on the steel strip surface can be oxidized to a proton again via an anodic pulse and can thus be specifically removed from the steel strip surface.
- the at least one anode is preferably designed as a plate anode.
- Such plate anodes can in principle be designed in the form of a soluble or an insoluble anode.
- soluble anodes which are also known as active anode systems
- insoluble anodes also known as inert anode systems
- Insoluble anodes consist of a carrier material on the one hand and a coating applied to it, which can be referred to as an active layer, on the other hand. Titanium, niobium or other reaction carrier metals are usually used as the carrier material, but in any case those materials which passivate under the electrolysis conditions.
- the material used for the active layer is usually electron-conducting materials, such as platinum, iridium or other noble metals, their mixed oxides or compounds of these elements.
- the active layer can either be applied directly to the Be applied to the surface of the carrier material or be located on a substrate arranged at a distance from the carrier material.
- Materials which can be used as carrier material for example titanium, niobium or the like, can also serve as the substrate.
- the at least one anode can preferably be formed in one piece and / or, according to an advantageous embodiment variant, from at least two or more rod-shaped partial anodes, each of the partial anodes then being electrically connected to the power source.
- the at least two or more rod-shaped partial anodes are advantageously arranged in such a way that the distance between each partial anode and the strip can be adjusted across its width. As a result, locally different layer thicknesses can be applied and / or corrected by desorption along the strip width of the steel strip by adjusting the distance between each of the partial anodes and the strip and / or the current density.
- the partial anodes arranged on the strip edges can be energized with a lower current density and / or positioned a greater distance from the strip in order to control the deposition of the zinc and / or the zinc alloy on the strip edges .
- the at least one electrolytic cell comprises at least one anode arrangement made up of two anodes arranged parallel to one another, through which the steel strip is guided.
- each of the anodes of the at least one anode arrangement is supplied with current via a separate pulse rectifier, in such a way that each of the anodes is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier and the negative pole of each pulse rectifier is electrically connected to the at least one current roller is.
- the electrolytic cell in this configuration comprises two anodes, two pulse rectifiers and a current roller, via which the strip substrate is connected cathodically.
- the at least one electrolysis cell comprises at least two anode arrangements, each with two anodes arranged parallel to one another, through which the steel strip is guided.
- an electrolytic cell is designed as an immersion tank, it is particularly preferably provided that the steel strip is deflected between the at least two anode arrangements via a deflection roller, possibly arranged within the electrolytic cell.
- each of the anodes of the at least two anode arrangement is also supplied with current via a separate pulse rectifier, so that a total of four pulse rectifiers are provided in this configuration.
- each of the four anodes is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier and the negative pole of two pulse rectifiers is electrically connected to one of the two current rollers.
- the electrolysis cell in this configuration comprises four anodes, four pulse rectifiers, two current rollers and a deflection roller, possibly arranged within the electrolysis cell.
- the electrolysis cell can essentially be formed from the anode arrangement in that the two open flanks of this are closed.
- the steel strip is guided through the partially closed space delimited by the anode arrangement and the electrolyte flows around it.
- the electrolyte can, for example, be supplied to the space over the entire cross section via appropriate pumps and flow through it.
- Such a structure has a smaller installation space than an immersion tank and therefore requires smaller volumes of the electrolyte.
- Coating section a plurality of electrolysis cells arranged one behind the other in the direction of travel of the strip, through which the steel strip is guided.
- the steel strip between at least two, more preferably between each of the plurality of Electrolysis cells, deflected via at least one deflection roller designed as an intermediate current roller, and optionally additionally connected cathodically.
- each of the anodes of the four anode arrangements is also supplied with current via a separate pulse rectifier, so that a total of eight pulse rectifiers are provided in this configuration.
- Each of the eight anodes is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier.
- a hydrogen concentration is determined in the at least one electrolysis cell, more preferably in each of the electrolysis cells. The hydrogen concentration is preferably detected using hydrogen probes that measure the concentration in the exhaust air from the electrolysis cell (s) directly.
- the at least one pulse pattern of the pulse pattern sequence in the at least one, more preferably first, electrolysis cell of the plurality of electrolysis cells is selected in this way with regard to its pulse type, i.e. cathodic and anodic pulse, its pulse shape, its pulse timeout, its pulse length and its number of pulses that the steel strip is insulated against hydrogen adsorption.
- a pulse pattern is advantageously selected that enables a fast formation of a fine-grain, closed zinc and / or zinc alloy coating.
- a series of short cathodic pulses can be used to form a large number of uniformly distributed seed cells on the steel strip surface, which can then be formed into a flat, closed zinc and / or zinc alloy layer with few defects with further crystal growth on each seed cell.
- the reduction of imperfections, where hydrogen is preferentially deposited reduces hydrogen adsorption and isolates the steel strip surface from the protons present in the electrolyte.
- the hydrogen separation is then reduced in favor of the zinc and / or the zinc alloy via the increasing amount of the adsorbed zinc and / or the zinc alloy on the steel strip surface.
- the pulse length of the at least one cathodic pulse and / or the at least one anodic pulse is advantageously 3.0 to 100 ms, more preferably 3.0 to 50 ms, even more preferably 3.0 to 20 ms, further preferably 3.0 to 10 ms and most preferably 3.0 to 5 ms.
- Advantageous pulse pauses between two of the plurality of pulses are 1.0 to 200 ms, preferably 1.0 to 100 ms, more preferably 1.0 to 50 ms, even more preferably 1.0 to 25 ms and most preferably 1.0 to 5.0 ms.
- this is 1 to 5000, preferably 1 to 2500, more preferably 1 to 2000, even more preferably 1 to 1000, more preferably 1 to 200, more preferably 1 to 100, and most preferably 1 to 50.
- the ratio of the pulse length to the pulse off-time of the cathodic pulse is 0.1 and / or 0.02, which is advantageously leads to a reduction in the diffusion coefficient of hydrogen by up to 40% compared to DC electrolysis.
- the system preferably comprises an inductive belt heating furnace and / or a gas-heated continuous-air furnace, in particular a continuous-flow furnace, which enables contactless tempering and thus protects the zinc and / or zinc alloy coating.
- the tempering of the coated steel strip is advantageously carried out at a maximum temperature of ⁇ 300 ° C. (PMT), more preferably in a range from 150 to 250 ° C. (PMT).
- FIG. 1 shows a first variant embodiment of part of a
- Coating line of a system for the electrolytic coating of a steel strip with a coating in a schematic
- Presentation, 2 shows a second embodiment variant of a part of the coating section of the system for electrolytically coating a steel strip with a coating in a schematic representation
- FIG. 3 shows a variant of a part of a coating line with n-cells
- FIG. 4 shows a variant of a partial anode arrangement
- FIG. 5 shows a third embodiment variant of a part of the coating section of the installation for electrolytically coating a steel strip with a coating in a schematic representation
- FIG. 6 shows a first variant embodiment of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence
- FIG. 7 shows a second embodiment variant of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence
- FIG. 8 shows a third variant embodiment of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence
- FIG. 9 shows a fourth variant embodiment of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence.
- FIG. 1 a part of a coating line 1 of a system for electrolytically coating a steel strip with a coating based on zinc and / or a zinc alloy is shown in a schematic representation.
- a system for electrolytically coating a steel strip with a coating based on zinc and / or a zinc alloy is shown in a schematic representation.
- Such a system can have one or more flasher devices for dismantling and Winding up of the steel strip to be coated, an infeed store, a straightener, a cleaning and activation unit, the coating line 1, a post-treatment unit, an outfeed store, an inspection line and an oiling device arranged in front of the winding station (reel device).
- a steel strip 2 can be electrolytically coated with a coating based on zinc and / or a zinc alloy.
- the coating line 1 in the variant shown in FIG. 1 comprises an electrolysis cell 3, which in the present case is designed as an immersion tank and has a correspondingly electrochemically adjusted electrolyte 4 containing zinc and / or a zinc alloy in cationic form.
- the electrolytic cell 3 comprises two anodes 5, which are positioned in the electrolytic cell 3 in such a way that the steel strip 2 to be coated, which can be passed through the electrolytic cell 3, can be passed through at a defined and parallel distance therefrom.
- Both anodes 5 are designed as one-piece plate anodes and are arranged one behind the other in the strip running direction R in such a way that the steel strip 2 can be coated on one side with the coating based on zinc and / or the zinc alloy.
- the electrolytic cell 3 is assigned two current rollers 6, 7, with the first current roller 6 being arranged within the coating section 1 on the inlet side (strip inlet current roller) of the electrolytic cell 3 and the second current roller 7 on the outlet side (strip outlet current roller) of the electrolytic cell 3.
- the steel strip 2, which may have been subjected to a previous cleaning and / or activation step, is diverted from a horizontal movement to a vertical movement via the strip infeed current roller 6, so that it enters the electrolytic cell 3, and at the same time connected cathodically .
- the steel belt 2 is then after The coating process is diverted from the vertical back to the horizontal movement, whereby it can optionally also be connected cathodically via the strip outlet current roller 7.
- a deflection roller 8 is arranged inside the electrolysis cell 3, via which the steel strip 2 is deflected.
- both anodes 5 are energized by means of a modulated current which is provided by a separate pulse rectifier 9, which is implemented using switched-mode power supply technology.
- Each of the pulse rectifiers 9 is electrically connected to one of the two current rollers 6, 7 via its negative pole and the positive pole is electrically connected to one of the two anodes 5.
- the two anodes 5 can be energized via the modulated current in such a way that the coating process can be carried out using a defined pulse pattern sequence 10, which is formed from individual pulse patterns 11.
- Both pulse rectifiers 9 are advantageously electrically connected to a central control unit 12, via which the respective desired pulse pattern 11 of the pulse pattern sequence 10 is transmitted to each of the pulse rectifiers 9. This allows the entire coating process to be regulated in an automated manner.
- FIG. 2 a second variant of a part of the coating line 1 is shown.
- the electrolytic cell 3 comprises two anode arrangements 13, each with two anodes 5 arranged parallel to one another, through which the steel strip 2 is guided.
- each of the anodes 5 of the two anode arrangements 13 is also supplied with current via a separate pulse rectifier 9.
- each of the four anodes 5 is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier 9 and the negative pole of two pulse rectifiers 9 is electrically connected to one of the two current rollers 6 and 7, respectively.
- FIG. 3 shows a variant of a part of a coating line 1 with n-type electrolysis cells 3, four of which are shown by way of example.
- All the electrolysis cells 3 are arranged one behind the other in the direction R of the strip.
- a deflecting roller designed as an intermediate current roller 14 is arranged, via which the steel strip 2 is deflected from a previous to the next electrolytic cell 3 and is additionally connected cathodically.
- each of the anodes 5 of the plurality of anode arrangements 13 is supplied with current via a separate pulse rectifier 9.
- each of the anodes 5 is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier 9.
- the cathodic circuit it is provided that it is distributed over the different current rollers 6, 7, 14 in such a way that the negative pole of two pulse rectifiers 9 each with one of the two outer current rollers 6, 7, i.e. the strip inlet current roller 6 and the Tape exit current roller 7, and the negative pole of the remaining pulse rectifiers 9 is electrically connected to the deflection roller designed as an intermediate current roller 14.
- FIG. 4 shows a variant of a partial anode arrangement 15 which comprises a plurality of rod-shaped partial anodes 16, each of the partial anodes 16 being electrically connected to the power source or to a negative pole of a pulse rectifier 9.
- FIG. 5 a third variant of a part of a coating line 1 is shown.
- the electrolysis cell 3 is essentially formed from the anode arrangement 13 in that the two open flanks of this are closed.
- the steel strip 2 is guided through the partially closed space delimited by the anode arrangement 13 and the electrolyte 4 flows around it in this space.
- the electrolyte 4 is conveyed from a reservoir 17 arranged below the anode arrangement 13 via a pump 18 into the space, where it flows through it over the entire cross section.
- FIGS. 6 to 9 different embodiment variants of pulse patterns 11 are shown, which form part of the pulse pattern sequence 10.
- an initial current pulse of the time length t is shown, which is then reduced to a constant current strength.
- the initial current pulse can be used to increase the number of nuclei on the cathode, with the result that fine and small crystal forms are deposited.
- the dashed line in FIGS. 6 to 8 shows a cathodic current that is constant over time, as is used in direct current electrolysis (DC electrolysis).
- FIG. 7 an embodiment variant is shown, which shows a repetitive pulse pattern 11 of identical design in terms of current amount and time.
- the pauses in the current flow result in a relaxation of the Nernst double layer, which is associated with a breakdown of the diffusion layer that hinders the transport of substances and thus supports the formation of a homogeneous coating thickness over the surface of the strip.
- FIG. 8 shows a pulse pattern 11 with a periodic, square-wave current pulse which can be used in combination with one of the preceding patterns to form a multilayer, cathodic coating.
- the coating is galvanically deposited on the steel strip in the cathodic phase, then applied anodically by the reverse pulse, with currents that are lower in magnitude, and the deposition is prevented. Due to the anodic switching time, crystal peaks are preferably broken down and, again due to cathodic switching, another zinc and / or
- Zinc alloy layer deposited on the already existing layer By means of the pulse pattern shown in FIG. 8, the metallic coatings can be built up periodically and in layers, which is associated with an improvement in the corrosion resistance.
- This so-called Reverse pulse current method is also called the bipolar pulse current method, since the cathodic and anodic current flow is changed, i.e. the current flow is changed when the zero crossing is cut. In other words, the cathode is temporarily switched to the anode, so that the galvanic deposition process can temporarily be carried out reversibly.
- the amount of current, the duration and the polarity change can be designed according to the specifications by the user and optimized for the process.
- each of the cells had a sulfuric acid, aqueous electrolyte with zinc sulfate in a concentration in the range of 280 and 320 g / l.
- the bath temperature was 50 and 70 ° C.
- Example 1 To isolate the steel strip from hydrogen adsorption, a pulse pattern sequence with the following pulse pattern (FIG. 9) was selected, which allows a fast deposition of a finely crystalline, dense, zinc coating. Pulse pattern:
- Pulse off time 5 ms Pulse length: 5 ms Number of pulses: 10 Pulse: anodic
- Pulse length 5 ms Number of pulses: 2
- the pulse current density was 100 A / dm 2. No significant reduction in the yield point (R e ) could be detected with the coated steel strip.
- Example 2 To investigate the diffusion of hydrogen into the steel strip, a pulse pattern sequence with the following pulse pattern was selected.
- Pulse pattern Pulse: cathodic
- Pulse off time 135 ms
- Pulse length 3 ms
- the pulse current density was 50 A / dm 2 .
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Abstract
The present invention relates to a galvanic method and to a system for electrolytically coating a steel strip, in particular for the motor vehicle industry, comprising a coating based on zinc and/or a zinc alloy, by means of pulse technology.
Description
Verfahren und Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes mittels Pulstechnik Process and system for the electrolytic coating of a steel strip using pulse technology
Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Verfahren sowie eine Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes, insbesondere für den Automobilbereich, mit einem Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung The present invention relates to a galvanic method and a system for the electrolytic coating of a steel strip, in particular for the automotive sector, with a coating based on zinc and / or a zinc alloy
Elektrolytisch veredelte Stahlbänder werden heutzutage als Halbzeuge in vielen Industriezweigen verwendet, wie beispielsweise der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Maschinenbau, in der Verpackungsindustrie, sowie in der Haushalt- und Elektrogeräteherstellung. Die Herstellung solcher Bänder erfolgt klassischerweise in kontinuierlich arbeitenden Bandbehandlungsanlagen mit einem geschwindigkeitskonstanten Durchlauf des Stahlbandes durch eine oder mehrere hintereinander geschaltete Elektrolysezellen. Nowadays, electrolytically refined steel strips are used as semi-finished products in many branches of industry, such as the automotive industry, aerospace technology, mechanical engineering, the packaging industry, as well as household and electrical appliance manufacture. The production of such strips is traditionally carried out in continuously operating strip treatment plants with a constant-speed passage of the steel strip through one or more electrolysis cells connected in series.
Die hierbei elektrolytisch auf dem Stahlband ein- oder beidseitig abgeschiedenen Beschichtungen können verschiedene Aufgaben übernehmen und verleihen dem jeweiligen Stahlband neue Produkteigenschaften. Diese sind beispielsweise der Schutz vor Korrosion oder Oxidation, der Verschleißschutz, die Herstellung dekorativer Produkteigenschaften, und/oder die Herstellung von magnetischen und/oder elektrischen Oberflächeneigenschaften. The coatings deposited electrolytically on one or both sides of the steel strip can perform various tasks and give the respective steel strip new product properties. These are, for example, protection against corrosion or oxidation, wear protection, the production of decorative product properties, and / or the production of magnetic and / or electrical surface properties.
So erhält beispielsweise ein elektrolytisch verzinktes Stahlband durch den Zinküberzug einen aktiven Korrosionsschutz und bietet einen guten Haftgrund für Lackierungen und/oder oder Laminierungen mit Kunststofffolien. Ein Chromüberzug verleiht einem Stahlband oder einem Kunststoffband ebenfalls einen erhöhten Korrosions- und Verschleißschutz sowie zudem dekorative
Eigenschaften. Nickel- und Nickellegierungen können hingegen die Oberflächenhärte des jeweiligen Substrates erhöhen. For example, the zinc coating gives an electrolytically galvanized steel strip an active protection against corrosion and offers a good primer for painting and / or laminating with plastic films. A chrome coating also gives a steel band or a plastic band increased protection against corrosion and wear, as well as decorative Characteristics. Nickel and nickel alloys, on the other hand, can increase the surface hardness of the respective substrate.
Die Herstellung der jeweiligen Überzüge mit den gewünschten Eigenschaften ist, insbesondere unter ökonomischen und wirtschaftlichen Aspekten, von diversen Parametern, wie der Art und Zusammensetzung des Elektrolyten, seiner Metallsalzkonzentration und Temperatur, der geometrischen Anordnung der Elektrolysezellen und ihrer Elektroden, der elektrochemischen Stromführung sowie von deren Betrag, Zeit und Polarität, stark abhängig The production of the respective coatings with the desired properties depends, especially under economic and economic aspects, on various parameters such as the type and composition of the electrolyte, its metal salt concentration and temperature, the geometric arrangement of the electrolysis cells and their electrodes, the electrochemical current flow and their Amount, time and polarity, strongly dependent
Die elektrolytische Beschichtung von Stahlbändern wird im Stand der Technik mittels Gleichstroms durchgeführt, wobei hierbei die Thyristortechnik angewendet wird. Diese sog. DC-Elektrolyse kann unipolar und teilweise umpolbar ausgelegt werden, erlaubt jedoch keine spezifischen Stromfolgen in Betrag, Zeit und Polarität. Hierbei erweist sich insbesondere die hohe Wasserstoffentwicklung als besonders problematisch, da der in das Stahlband eindiffundierende Wasserstoff die Produkteigenschaften des Stahlbandes in den nachfolgenden Produktionsschritten massiv negativ beeinflusst. So ist der eindiffundierende Wasserstoff primär für den sogenannten spontanen Sprödbruch und die Herabsetzung der Materialstreckgrenze bzw. der geforderten Festigkeit eines Stahlbandes verantwortlich. Weiterhin führt der in einem verzinkten Stahlband gefangene Wasserstoff beim Aushärteprozess eines lackierten Bauteils, vorzugsweise eines mittels KTL-Prozesses lackierten Bauteils, zur Effusion des gefangenen Wasserstoffes mit der Folge, dass sich unterhalb der Lackschicht Wasserstoffbläschen bilden, die zu sogenannten „Lackplatzern“ führen. The electrolytic coating of steel strips is carried out in the prior art by means of direct current, the thyristor technology being used here. This so-called DC electrolysis can be designed to be unipolar and partially reversible, but does not allow any specific current sequences in terms of amount, time and polarity. In particular, the high level of hydrogen evolution proves to be particularly problematic here, since the hydrogen diffusing into the steel strip has a massive negative impact on the product properties of the steel strip in the subsequent production steps. The diffusing hydrogen is primarily responsible for the so-called spontaneous brittle fracture and the lowering of the material yield point or the required strength of a steel strip. Furthermore, the hydrogen trapped in a galvanized steel strip leads to the effusion of the trapped hydrogen during the curing process of a painted component, preferably a component painted by means of the KTL process, with the result that hydrogen bubbles form below the paint layer, which lead to so-called "paint bursts".
Der Wasserstoff-bedingte Rückgang der Materialfestigkeit stellt einen weiteren signifikanten Prozessnachteil im Stand der Technik dar, denn bei einer nicht mehr gegebenen Festigkeit des Materials ist dieses für eine Anwendung im Bereich sicherheitsrelevanter Bauteile, beispielsweise im Automotive-Bereich, in der Regel unbrauchbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Anlage zum elektrolytischen Beschichten von Stahlbändern mit einem Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung anzugeben. The hydrogen-related decrease in material strength represents a further significant process disadvantage in the prior art, because if the strength of the material is no longer available, it is usually unusable for an application in the area of safety-relevant components, for example in the automotive sector. The object of the present invention is therefore to provide a method which is improved over the prior art and an improved system for the electrolytic coating of steel strips with a coating based on zinc and / or a zinc alloy.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 gelöst According to the invention, the object is achieved by a method with the features of patent claim 1 and a system with the features of patent claim 21
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Stahlband nach einer ggf. vorherigen Reinigung und/oder Aktivierung, einer Beschichtungsstrecke umfassend zumindest eine, bevorzugt zumindest zwei oder mehr, Elektrolysezelle(n) zugeführt und in dieser sukzessiv elektrolytisch beschichtet wird, wobei das Stahlband zunächst über zumindest eine Stromrolle kathodisch geschaltet und innerhalb der zumindest einen Elektrolysezelle in einem definierten Abstand parallel zur zumindest einer in der Elektrolysezelle angeordneten Anode geführt wird. Die zumindest eine Anode wird erfindungsgemäß mittels eines modulierten Stroms bestromt, wobei der Beschichtungsprozess innerhalb der Beschichtungsstrecke unter Anwendung einer definierten Pulsmustersequenz erfolgt, die aus zumindest einem Pulsmuster gebildet wird, wobei gemäß der Pulsmustersequenz Zink und/oder eine Zinklegierung aus einem Elektrolyten auf dem Stahlband abgeschieden und der Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung gebildet wird. With regard to the method according to the invention, it is provided that the steel strip, after possibly prior cleaning and / or activation, is fed to a coating section comprising at least one, preferably at least two or more, electrolytic cell (s) and is successively electrolytically coated in this, the steel strip initially Connected cathodically via at least one current roller and is guided within the at least one electrolytic cell at a defined distance parallel to the at least one anode arranged in the electrolytic cell. According to the invention, the at least one anode is energized by means of a modulated current, the coating process taking place within the coating section using a defined pulse pattern sequence which is formed from at least one pulse pattern, with zinc and / or a zinc alloy being deposited from an electrolyte on the steel strip according to the pulse pattern sequence and the coating is formed on the basis of zinc and / or a zinc alloy.
In gleicherweise sieht die vorliegende Erfindung eine Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes vor. Die Anlage umfasst ggf. eine Reinigungs- und/oder eine Aktivierungs-Einheit, in der das Stahlband gereinigt und/oder aktiviert werden kann; eine Beschichtungsstrecke mit zumindest einer, bevorzugt
zumindest zwei oder mehr Elektrolysezelle(n), in der das Stahlband sukzessiv elektrolytisch beschichtbar ist, und zumindest eine Stromrolle, über die das Stahlband kathodisch geschaltet werden kann, wobei die zumindest eine Elektrolysezelle zumindest eine Anode umfasst, die derart angeordnet ist, dass das durch die zumindest eine Elektrolysezelle durchführbare Stahlband in einem definierten und parallelen Abstand zur der zumindest einen Anode durchführbar ist. Erfindungsgemäß umfasst die Anlage zumindest einen Pulsgleichrichter, der in Schaltnetzteiltechnik ausgeführt ist, dessen Minuspol mit der zumindest einen Stromrolle elektrisch verbunden und der Pluspol mit der zumindest einen Anode elektrisch verbunden ist, derart, dass die zumindest eine Anode mittels eines modulierten Stroms derart bestrombar ist, dass der Beschichtungsprozess innerhalb der Beschichtungsstrecke unter Anwendung einer definierten Pulsmustersequenz durchführbar ist, wobei die Pulsmustersequenz aus einzelnen Pulsmustern gebildet ist, wobei gemäß der Pulsmustersequenz ein Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung aus einem Elektrolyten auf dem Stahlband abscheidbar ist. In the same way, the present invention provides a system for the electrolytic coating of a steel strip. The system may include a cleaning and / or an activation unit in which the steel strip can be cleaned and / or activated; a coating line with at least one, preferably at least two or more electrolytic cell (s) in which the steel strip can be electrolytically coated successively, and at least one current roller via which the steel strip can be connected cathodically, the at least one electrolytic cell comprising at least one anode which is arranged in such a way that the through the at least one electrolytic cell can be fed through the steel strip at a defined and parallel distance to the at least one anode. According to the invention, the system comprises at least one pulse rectifier which is implemented using switched-mode power supply technology, the negative pole of which is electrically connected to the at least one current roller and the positive pole is electrically connected to the at least one anode, in such a way that the at least one anode can be energized by means of a modulated current, that the coating process can be carried out within the coating section using a defined pulse pattern sequence, the pulse pattern sequence being formed from individual pulse patterns, with a coating based on zinc and / or a zinc alloy from an electrolyte being able to be deposited on the steel strip according to the pulse pattern sequence.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass unter Anwendung einer definierten Pulsmustersequenz, die aus einzelnen Pulsmustern gebildet wird, die kathodische Wasserstoffabscheidung und deren Diffusion in das Stahlband soweit reduzierbar ist, dass der wasserstoffinduzierte Sprödbruch, der Rückgang der Zugfestigkeit sowie die Ausbildung von Oberflächendefekten in nachfolgenden Prozessschritten wirkungsvoll vermieden werden können. Ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Zink- und/oder einer Zinklegierungs-Beschichtung beschichtetes Stahlband kann daher direkt festigkeitserhaltend produziert werden, so dass ein ggf. erforderlicher, dem Beschichtungsprozess nachgelagerter, Wärmeprozessschritt eingespart werden. Surprisingly, it has been shown that using a defined pulse pattern sequence, which is formed from individual pulse patterns, the cathodic hydrogen deposition and its diffusion into the steel strip can be reduced to such an extent that the hydrogen-induced brittle fracture, the decrease in tensile strength and the formation of surface defects in subsequent process steps are effective can be avoided. A steel strip coated with a zinc and / or a zinc alloy coating by means of the method according to the invention can therefore be produced directly in a manner that maintains its strength, so that a possibly required heating process step downstream of the coating process can be saved.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsprozess erfolgt innerhalb der Beschichtungsstrecke unter Anwendung einer definierten Pulsmustersequenz, die aus einzelnen Pulsmustern gebildet wird. Die Pulsmustersequenz kann dabei aus
einem einzigen Pulsmuster und/oder aus einer Kombination von zumindest zwei oder einer Mehrzahl von gleichen und/oder unterschiedlichen Pulsmustern einer Pulsmustersammlung gebildet werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass sämtliche gegenständliche Vorrichtungsmerkmale, die im Zuge der einzelnen Verfahrensschritte erläutert werden oder umgekehrt, in gleicher Weise mit der erfindungsgemäßen Anlage und/oder dem Verfahren kombinierbar sind, ohne darauf explizit zu verweisen. The coating process according to the invention takes place within the coating section using a defined pulse pattern sequence that is formed from individual pulse patterns. The pulse pattern sequence can be off a single pulse pattern and / or from a combination of at least two or a plurality of identical and / or different pulse patterns of a pulse pattern collection. Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims. The features listed individually in the dependently formulated claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented. In this context, it is pointed out that all of the device features in question, which are explained in the course of the individual process steps or vice versa, can be combined in the same way with the system according to the invention and / or the process without explicit reference to them.
Vorzugsweise ist das Stahlband eines, welches eine Zugfestigkeit von zumindest Re ^ 500 MPa, mehr bevorzugt von zumindest Re ^ 600 MPa und am meisten bevorzugt von zumindest Re ^ 800 MPa aufweist. Hinsichtlich der maximalen Zugfestigkeit ist das Stahlband auf eine Zugfestigkeit von Re ^ 2000 MPa, mehr bevorzugt auf eine Zugfestigkeit von Re ^ 1500 MPa, noch mehr bevorzugt auf eine Zugfestigkeit von Re ^ 1200 MPa limitiert. Preferably, the steel strip is one which has a tensile strength of at least R e ^ 500 MPa, more preferably at least R e ^ 600 MPa, and most preferably at least R e ^ 800 MPa. With regard to the maximum tensile strength, the steel strip is limited to a tensile strength of R e ^ 2000 MPa, more preferably to a tensile strength of R e ^ 1500 MPa, even more preferably to a tensile strength of R e ^ 1200 MPa.
Eine bevorzugte Zinklegierungs-Beschichtung umfasst Zink-Magnesium. A preferred zinc alloy coating comprises zinc-magnesium.
Die Beschichtungsstrecke der Anlage kann grundsätzlich eine Elektrolysezelle mit einer Anode, die beispielsweise in Form einer Plattenanode ausgebildet ist, umfassen. In einer Weiterbildung kann die lediglich eine Elektrolysezelle zwei Anoden umfassen, die beispielsweise in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnet sind, derart, dass das Stahlband einseitig beschichtbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsvariante können die zwei Anoden in einer
Anodenanordnung ausgebildet sein, in der die beiden Anoden sodann parallel zueinander innerhalb der einen Elektrolysezelle angeordnet sind. The coating section of the system can in principle comprise an electrolysis cell with an anode, which is designed, for example, in the form of a plate anode. In a further development, the only one electrolysis cell can comprise two anodes, which are arranged one behind the other in the direction of belt travel, for example, in such a way that the steel strip can be coated on one side. In a preferred embodiment, the two anodes in one An anode arrangement can be formed in which the two anodes are then arranged parallel to one another within the one electrolytic cell.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst die Beschichtungsstrecke zumindest zwei Elektrolysezellen, mehr bevorzugt zumindest drei Elektrolysezellen, noch mehr bevorzugt zumindest vier Elektrolysezellen, weiter bevorzugt zumindest fünf Elektrolysezellen, und ist aus verfahrensökonomischen Gründen auf maximal zwanzig Elektrolysezellen, bevorzugt auf maximal 16, mehr bevorzugt auf maximal fünfzehn Elektrolysezellen beschränkt. Die Mehrzahl von Elektrolysezellen ist bevorzugt in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnet, durch die das Stahlband sodann innerhalb der Beschichtungsstrecke geführt wird. In a preferred embodiment variant, the coating section comprises at least two electrolysis cells, more preferably at least three electrolysis cells, even more preferably at least four electrolysis cells, further preferably at least five electrolysis cells, and for reasons of process economy it is limited to a maximum of twenty electrolysis cells, preferably a maximum of 16, more preferably a maximum of fifteen Electrolysis cells limited. The plurality of electrolysis cells are preferably arranged one behind the other in the direction of travel of the strip, through which the steel strip is then guided within the coating section.
Die einzelnen Elektrolysezellen können in Form von horizontal oder bevorzugt in Form von vertikal ausgebildeten Elektrolysezellen ausgebildet sein, durch die das Stahlband über Umlenkrollen geführt wird. The individual electrolysis cells can be designed in the form of horizontally or preferably in the form of vertically designed electrolysis cells, through which the steel strip is guided over deflection rollers.
Der Abscheideprozess innerhalb der einzelnen Elektrolysezellen erfolgt in einem Elektrolyten, durch den das Stahlband geführt wird. Das Elektrolytmedium ist für gewöhnlich wässrig und weist in der Regel einen pFI-Wert von kleiner 5.0 auf. Alternativ kann das Elektrolytmedium auch aus einem nichtwässrigen Medium, wie beispielsweise einer ionischen Flüssigkeit, gebildet werden. Eine bevorzugte ionische Flüssigkeit umfasst ein Gemisch aus Cholinchlorid und Flarnstoff. The deposition process within the individual electrolysis cells takes place in an electrolyte through which the steel strip is passed. The electrolyte medium is usually aqueous and usually has a pFI value of less than 5.0. Alternatively, the electrolyte medium can also be formed from a non-aqueous medium such as an ionic liquid. A preferred ionic liquid comprises a mixture of choline chloride and flarnea.
Der modulierte Strom wird von einem Pulsgleichrichter bereitgestellt, der in Schaltnetzteiltechnik ausgeführt ist. Der Einsatz eines solchen Pulsgleichrichters erlaubt den Betrag, den zeitlichen Verlauf sowie die Polarität des jeweiligen gewünschten Pulsmusters und somit der gesamten Pulsmustersequenz derart zu definieren, dass der elektrolytische Prozess entsprechend der vorgegebenen Parameter optimal angepasst werden kann.
Ein derart ausgebildeter Pulsgleichrichter definiert sich dadurch, dass die netzseitige Wechselspannung zunächst gleichgerichtet und geglättet wird. Die sodann generierte Gleichspannung, die wesentlich höheren Frequenzen, in der Regel im Bereich von 5 kHz bis 300 kHz, aufweist, wird sodann aufgeteilt, mit dieser hohen Frequenz transformiert und anschließend gleichgerichtet und gesiebt. Die überlagerte Spannungs- und Stromregelung funktioniert in der Regel über eine Pulsbreitenmodulation oder Pulsphasenmodulation. The modulated current is provided by a pulse rectifier that uses switched-mode power supply technology. The use of such a pulse rectifier allows the amount, the temporal course and the polarity of the respective desired pulse pattern and thus the entire pulse pattern sequence to be defined in such a way that the electrolytic process can be optimally adapted according to the specified parameters. A pulse rectifier designed in this way is defined in that the mains-side alternating voltage is first rectified and smoothed. The DC voltage then generated, which has significantly higher frequencies, usually in the range from 5 kHz to 300 kHz, is then divided, transformed with this high frequency and then rectified and screened. The superimposed voltage and current regulation usually works via pulse width modulation or pulse phase modulation.
Durch die hohe Frequenz am Leistungsüberträger ist der Transformator wesentlich kleiner ausgebildet, so dass die Energieverluste wesentlich geringer sind. Daraus ergibt sich systembedingt eine wesentlich höhere Leistungseffektivität der Gleichstromversorgung und somit der Gesamtproduktionsanlage. Bauartbedingt kann der Pulsgleichrichter in Modulbauweise bereitgestellt werden.Due to the high frequency at the power transmitter, the transformer is made much smaller so that the energy losses are much lower. Depending on the system, this results in a significantly higher power efficiency of the direct current supply and thus of the entire production plant. Depending on the design, the pulse rectifier can be made available in a modular design.
Dies führt zu einer wesentlich höheren Verfügbarkeit, da die bereitzustellende Leistung eines defekten Moduls durch ein anderes Modul übernommen werden kann und bei der Reparatur eines defekten Moduls dieses schnell ausgetauscht werden kann. This leads to a significantly higher availability, since the performance to be provided by a defective module can be taken over by another module and when a defective module is repaired, it can be quickly replaced.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Qualität des Gleichstromes, insbesondere seine geringere Restwelligkeit, bei geringeren Verlusten wesentlich besser ist, als bei der herkömmlichen thyristorbasierten DC-Elektrolyse, die Reparatur von defekten Geräten wesentlich schneller und einfacher realisierbar ist, und bestehende Gleichstrom-/Gleichspannungsversorgungssysteme durch weitere Module nachträglich durch Verwendung entsprechender Regelungstechnik, mittels derer die Leistung des Gleichstrom-Another advantage is that the quality of the direct current, in particular its lower residual ripple, is much better with lower losses than with conventional thyristor-based DC electrolysis, the repair of defective devices is much faster and easier, and existing direct current / DC voltage supply systems through additional modules by using appropriate control technology, by means of which the output of the direct current
/Gleichspannungsversorgungssystems erhöht werden kann, erweiterbar sind. Der zumindest eine Pulsgleichrichter, der den modulierten Strom bereitstellt, ist vorteilhafterweise über seinen Minuspol mit der zumindest einen Stromrolle und
der Pluspol mit der zumindest einen Anode elektrisch verbunden. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass der zumindest eine Pulsgleichrichter mit einer zentralen Steuereinheit elektrisch verbunden ist, über die der gesamte Beschichtungsprozess geregelt wird. Über die Steuereinheit wird das zumindest eine Pulsmuster der Pulsmustersequenz an den zumindest einen, vorzugsweise jeden, Pulsgleichrichter übertragen, der dieses sodann signaltechnisch auf die jeweilige zugeordnete Elektrolysezelle überträgt. / DC voltage supply system can be increased, are expandable. The at least one pulse rectifier that provides the modulated current is advantageously connected to the at least one current roller and via its negative pole the positive pole is electrically connected to the at least one anode. In this context it is preferably provided that the at least one pulse rectifier is electrically connected to a central control unit via which the entire coating process is regulated. The at least one pulse pattern of the pulse pattern sequence is transmitted via the control unit to the at least one, preferably each, pulse rectifier, which then transmits this signal to the respective associated electrolysis cell.
Für gewöhnlich umfasst ein Pulsmuster der Pulsmustersequenz zumindest einen kathodischen Puls, zumindest einen anodischen Puls, und/oder zumindest eine Pulsauszeit, wobei der kathodische und anodische Puls über eine Pulsdauer und seine jeweilige Form, beispielsweise rechteckförmig, definiert wird. Über den kathodischen Puls wird das Zink und/oder die Zinklegierung auf dem Stahlband abgeschieden. Über einen anodischen Puls kann insbesondere der naszierende Wasserstoff, der an der Stahlbandoberfläche adsorbiert ist, wieder zum Proton oxidiert und somit von der Stahlbandoberfläche gezielt entfernt werden. Usually, a pulse pattern of the pulse pattern sequence comprises at least one cathodic pulse, at least one anodic pulse, and / or at least one pulse off-time, the cathodic and anodic pulse being defined by a pulse duration and its respective shape, for example rectangular. The zinc and / or the zinc alloy is deposited on the steel strip via the cathodic pulse. In particular, the nascent hydrogen adsorbed on the steel strip surface can be oxidized to a proton again via an anodic pulse and can thus be specifically removed from the steel strip surface.
Die zumindest eine Anode ist vorzugsweise als Plattenanode ausgebildet. Solche Plattenanoden können grundsätzlich in Form einer löslichen oder einer unlöslichen Anode ausgestaltet sein. Bei löslichen Anoden, die auch als aktives Anodensystem bezeichnet werden, geht die Anode während der Elektrolyse in Lösung über. Unlösliche Anoden, auch als inertes Anodensystem bezeichnet, gehen hingegen während der Elektrolyse nicht in Lösung über. Unlösliche Anoden bestehen aus einem Trägermaterial einerseits und einer darauf aufgebrachten Beschichtung, die als Aktiv-Schicht bezeichnet werden kann, andererseits. Dabei werden als Trägermaterial üblicherweise Titan, Niob oder andere Reaktionsträgermetalle verwendet, in jedem Fall aber solche Materialien, die unter den Elektrolysebedingungen passivieren. Als Material für die Aktiv-Schicht kommen üblicherweise elektronenleitende Materialien, wie zum Beispiel Platin, Iridium oder andere Edelmetalle, deren Mischoxide oder Verbindungen dieser Elemente zum Einsatz. Dabei kann die Aktiv-Schicht entweder direkt auf die
Oberfläche des Trägermaterial aufgebracht sein oder sich auf einem zum Trägermaterial beabstandet angeordneten Substrat befinden. Als Substrat können unter anderem auch solche Materialien dienen, die als Trägermaterial in Betracht kommen, also beispielsweise Titan, Niob oder dergleichen. The at least one anode is preferably designed as a plate anode. Such plate anodes can in principle be designed in the form of a soluble or an insoluble anode. In the case of soluble anodes, which are also known as active anode systems, the anode dissolves during the electrolysis. In contrast, insoluble anodes, also known as inert anode systems, do not go into solution during electrolysis. Insoluble anodes consist of a carrier material on the one hand and a coating applied to it, which can be referred to as an active layer, on the other hand. Titanium, niobium or other reaction carrier metals are usually used as the carrier material, but in any case those materials which passivate under the electrolysis conditions. The material used for the active layer is usually electron-conducting materials, such as platinum, iridium or other noble metals, their mixed oxides or compounds of these elements. The active layer can either be applied directly to the Be applied to the surface of the carrier material or be located on a substrate arranged at a distance from the carrier material. Materials which can be used as carrier material, for example titanium, niobium or the like, can also serve as the substrate.
Die zumindest eine Anode kann vorzugsweise einstückig und/oder gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante aus zumindest zwei oder mehr stabförmig ausgebildeten Teilanoden ausgebildet sein, wobei sodann jede der Teilanoden elektrisch mit der Stromquelle verbunden ist. Die zumindest zwei oder mehr stabförmig ausgebildeten Teilanoden werden vorteilhafterweise derart angeordnet, dass der Abstand einer jeden Teilanode zum Band über dessen Breite einstellbar ist. Hierdurch können entlang der Bandbreite des Stahlbandes, über die Einstellung des Abstands jeder der Teilanoden zu dem Band und/oder der Stromdichte, lokal unterschiedliche Schichtstärken aufgebracht und/oder durch Desorption korrigiert werden. So können beispielsweise die an den Bandkanten angeordneten Teilanoden, im Vergleich zu denen im mittleren Segment angeordneten, mit einer geringeren Stromdichte bestromt und/oder einem größeren Abstand zum Band positioniert werden, um die Abscheidung des Zinks und/oder der Zinklegierung an den Bandkanten zu steuern. The at least one anode can preferably be formed in one piece and / or, according to an advantageous embodiment variant, from at least two or more rod-shaped partial anodes, each of the partial anodes then being electrically connected to the power source. The at least two or more rod-shaped partial anodes are advantageously arranged in such a way that the distance between each partial anode and the strip can be adjusted across its width. As a result, locally different layer thicknesses can be applied and / or corrected by desorption along the strip width of the steel strip by adjusting the distance between each of the partial anodes and the strip and / or the current density. For example, the partial anodes arranged on the strip edges, compared to those arranged in the middle segment, can be energized with a lower current density and / or positioned a greater distance from the strip in order to control the deposition of the zinc and / or the zinc alloy on the strip edges .
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die zumindest eine Elektrolysezelle zumindest eine Anodenanordnung aus zwei parallel zueinander angeordneten Anoden, durch die das Stahlband geführt wird. In einer derart ausgebildeten Konfiguration ist bevorzugt vorgesehen, dass jede der Anoden der zumindest einen Anodenanordnung über einen separaten Pulsgleichrichter bestromt wird, derart, dass jede der Anoden mit jeweils einem Pluspol eines jeden Pulsgleichrichters und der Minuspol eines jeden Pulsgleichrichters mit der zumindest einen Stromrolle elektrisch verbunden ist. Mit anderen Worten umfasst die Elektrolysezelle in dieser Konfiguration zwei Anoden, zwei Pulsgleichrichter sowie eine Stromrolle, über die das Bandsubstrat kathodisch geschaltet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante umfasst die zumindest eine Elektrolysezelle zumindest zwei Anodenanordnungen mit jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Anoden, durch die das Stahlband geführt wird. Sofern eine solche Elektrolysezelle als Tauchtank ausgebildet ist, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Stahlband zwischen den zumindest zwei Anodenanordnungen über eine, ggf. innerhalb der Elektrolysezelle angeordnete, Umlenkrolle umgelenkt wird. In einer derart ausgebildeten Konfiguration wird ebenfalls jede der Anoden der zumindest zwei Anodenanordnung über einen separaten Pulsgleichrichter bestromt, so dass in dieser Konfiguration insgesamt vier Pulsgleichrichter vorgesehen sind. Hierbei ist jede der vier Anoden mit jeweils einem Pluspol eines jeden Pulsgleichrichters und der Minuspol von jeweils zwei Pulsgleichrichters mit jeweils einer der zwei Stromrollen elektrisch verbunden. Mit anderen Worten umfasst die Elektrolysezelle in dieser Konfiguration vier Anoden, vier Pulsgleichrichter, zwei Stromrollen sowie eine, ggf. innerhalb der Elektrolysezelle angeordnete, Umlenkrolle. In a particularly advantageous embodiment variant, the at least one electrolytic cell comprises at least one anode arrangement made up of two anodes arranged parallel to one another, through which the steel strip is guided. In a configuration designed in this way, it is preferably provided that each of the anodes of the at least one anode arrangement is supplied with current via a separate pulse rectifier, in such a way that each of the anodes is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier and the negative pole of each pulse rectifier is electrically connected to the at least one current roller is. In other words, the electrolytic cell in this configuration comprises two anodes, two pulse rectifiers and a current roller, via which the strip substrate is connected cathodically. In a further preferred embodiment variant, the at least one electrolysis cell comprises at least two anode arrangements, each with two anodes arranged parallel to one another, through which the steel strip is guided. If such an electrolytic cell is designed as an immersion tank, it is particularly preferably provided that the steel strip is deflected between the at least two anode arrangements via a deflection roller, possibly arranged within the electrolytic cell. In a configuration designed in this way, each of the anodes of the at least two anode arrangement is also supplied with current via a separate pulse rectifier, so that a total of four pulse rectifiers are provided in this configuration. Here, each of the four anodes is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier and the negative pole of two pulse rectifiers is electrically connected to one of the two current rollers. In other words, the electrolysis cell in this configuration comprises four anodes, four pulse rectifiers, two current rollers and a deflection roller, possibly arranged within the electrolysis cell.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante kann die Elektrolysezelle im Wesentlichen aus der Anodenanordnung gebildet werden, indem die beiden offenen Flanken dieser verschlossen werden. Das Stahlband wird hierbei durch den von der Anodenanordnung begrenzten teilverschlossenen Raum durchgeführt und in diesem von dem Elektrolyten umspült. Der Elektrolyt kann beispielsweise über entsprechende Pumpen über den gesamten Querschnitt dem Raum zugeführt werden und diesen durchfließen. Ein solcher Aufbau weist gegenüber einem Tauchtank einen kleineren Bauraum auf und benötigt somit geringere Volumina des Elektrolyten. In a further preferred embodiment variant, the electrolysis cell can essentially be formed from the anode arrangement in that the two open flanks of this are closed. The steel strip is guided through the partially closed space delimited by the anode arrangement and the electrolyte flows around it. The electrolyte can, for example, be supplied to the space over the entire cross section via appropriate pumps and flow through it. Such a structure has a smaller installation space than an immersion tank and therefore requires smaller volumes of the electrolyte.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante umfasst dieIn a particularly preferred embodiment variant, the
Beschichtungsstrecke eine Mehrzahl von in Bandlaufrichtung hintereinander angeordneten Elektrolysezellen, durch die das Stahlband geführt wird. In diesem Zusammenhang ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Stahlband zwischen zumindest zwei, mehr bevorzugt zwischen jeder der Mehrzahl von
Elektrolysezellen, über zumindest eine als Zwischenstromrolle ausgebildete Umlenkrolle umgelenkt, und ggf. zusätzlich kathodisch geschaltet wird. In einer beispielhaften Ausführungsvariante mit zwei Elektrolysezellen umfassend jeweils zwei Anodenanordnungen wird ebenfalls jede der Anoden der vier Anodenanordnungen über einen separaten Pulsgleichrichter bestromt, so dass in dieser Konfiguration insgesamt acht Pulsgleichrichter vorgesehen sind. Hierbei ist jede der insgesamt acht Anoden mit jeweils einem Pluspol eines jeden Pulsgleichrichters elektrisch verbunden. Hinsichtlich der kathodischen Schaltung ist vorgesehen, dass diese sich auf die insgesamt drei Stromrollen verteilt, derart, dass der Minuspol von jeweils zwei Pulsgleichrichter mit jeweils einer der beiden äußeren Stromrollen (Bandeinlauf-Stromrolle und Bandauslauf-Stromrolle) und der Minuspol von den übrigen vier Pulsgleichrichtern mit der als Zwischenstromrolle ausgebildeten Umlenkrolle elektrisch verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird in der zumindest einen Elektrolysezelle, mehr bevorzugt in jeder der Elektrolysezellen, eine Wasserstoffkonzentration ermittelt. Das Detektieren der Wasserstoffkonzentration erfolgt vorzugsweise über Wasserstoffsonden, die die Konzentration in der Abluft der Elektrolysezelle(n) direkt messen. Durch das Detektieren des Wasserstoffs kann mittelbar auf die auf dem Stahlband adsorbierte und/oder in das Stahlband eindiffundierte Menge des Wasserstoffs geschlossen werden, so dass noch im Beschichtungsprozess, durch Anpassung der Pulsmuster innerhalb der Pulsmustersequenz, eine Korrektur vorgenommen werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante wird das zumindest eine Pulsmuster der Pulsmustersequenz in der zumindest einen, mehr bevorzugt ersten Elektrolysezelle der Mehrzahl von Elektrolysezellen in Bezug auf seine Pulsart, also kathodischen und anodischen Puls, seine Pulsform, seine Pulsauszeit, seine Pulslänge sowie seine Pulsanzahl derart ausgewählt, dass das Stahlband gegenüber einer Wasserstoffadsorption isoliert wird.
Hierzu wird vorteilhafterweise ein Pulsmuster ausgewählt, das eine schnelle Ausbildung einer feinkörnigen, geschlossenen Zink- und/oder Zinklegierungsbeschichtung ermöglicht. Über eine Abfolge von kurzen kathodischen Pulsen kann eine hohe Anzahl gleichmäßig verteilter Kristallkeimzellen auf der Stahlbandoberfläche ausgebildet werden, die sodann mit weiterem Kristallwachstum an jeder Keimzelle zu einer ebenen, geschlossenen und mit wenig Fehlstellen besetzter Zink- und/oder Zinklegierungsschicht ausgebildet werden kann. Die Reduzierung von Fehlstellen, an denen sich bevorzugt Wasserstoff abscheidet, reduziert die Wasserstoffadsorption und isoliert die Stahlbandoberfläche gegenüber den im Elektrolyten vorliegenden Protonen. Über die zunehmende Menge des adsorbierten Zinks und/oder der Zinklegierung auf der Stahlbandoberfläche wird sodann die Wasserstoff-Abscheidung zu Gunsten des Zinks und/oder der Zinklegierung reduziert. Die Pulslänge des zumindest einen kathodischen Pulses und/oder des zumindest einen anodischen Pulses beträgt vorteilhafterweise 3.0 bis 100 ms, mehr bevorzugt 3.0 bis 50 ms, noch mehr bevorzugt 3.0 bis 20 ms, weiter bevorzugt 3.0 bis 10 ms und am meisten bevorzugt 3.0 bis 5 ms. Vorteilhafte Pulsauszeiten zwischen jeweils zwei der Vielzahl von Pulsen betragen 1.0 bis 200 ms, bevorzugt 1.0 bis 100 ms, mehr bevorzugt 1.0 bis 50 ms, noch mehr bevorzugt 1.0 bis 25 ms und am meisten bevorzugt 1.0 bis 5.0 ms. Coating section a plurality of electrolysis cells arranged one behind the other in the direction of travel of the strip, through which the steel strip is guided. In this context, it is advantageously provided that the steel strip between at least two, more preferably between each of the plurality of Electrolysis cells, deflected via at least one deflection roller designed as an intermediate current roller, and optionally additionally connected cathodically. In an exemplary embodiment variant with two electrolysis cells each comprising two anode arrangements, each of the anodes of the four anode arrangements is also supplied with current via a separate pulse rectifier, so that a total of eight pulse rectifiers are provided in this configuration. Each of the eight anodes is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier. With regard to the cathodic circuit, it is provided that it is distributed over a total of three current rollers, in such a way that the negative pole of two pulse rectifiers each with one of the two outer current rollers (strip inlet current roller and strip outlet current roller) and the negative pole of the other four pulse rectifiers is electrically connected to the deflecting roller designed as an intermediate current roller. In a preferred embodiment variant, a hydrogen concentration is determined in the at least one electrolysis cell, more preferably in each of the electrolysis cells. The hydrogen concentration is preferably detected using hydrogen probes that measure the concentration in the exhaust air from the electrolysis cell (s) directly. By detecting the hydrogen, conclusions can be drawn indirectly about the amount of hydrogen adsorbed on the steel strip and / or diffused into the steel strip, so that a correction can be made during the coating process by adapting the pulse pattern within the pulse pattern sequence. In a particularly preferred embodiment, the at least one pulse pattern of the pulse pattern sequence in the at least one, more preferably first, electrolysis cell of the plurality of electrolysis cells is selected in this way with regard to its pulse type, i.e. cathodic and anodic pulse, its pulse shape, its pulse timeout, its pulse length and its number of pulses that the steel strip is insulated against hydrogen adsorption. For this purpose, a pulse pattern is advantageously selected that enables a fast formation of a fine-grain, closed zinc and / or zinc alloy coating. A series of short cathodic pulses can be used to form a large number of uniformly distributed seed cells on the steel strip surface, which can then be formed into a flat, closed zinc and / or zinc alloy layer with few defects with further crystal growth on each seed cell. The reduction of imperfections, where hydrogen is preferentially deposited, reduces hydrogen adsorption and isolates the steel strip surface from the protons present in the electrolyte. The hydrogen separation is then reduced in favor of the zinc and / or the zinc alloy via the increasing amount of the adsorbed zinc and / or the zinc alloy on the steel strip surface. The pulse length of the at least one cathodic pulse and / or the at least one anodic pulse is advantageously 3.0 to 100 ms, more preferably 3.0 to 50 ms, even more preferably 3.0 to 20 ms, further preferably 3.0 to 10 ms and most preferably 3.0 to 5 ms. Advantageous pulse pauses between two of the plurality of pulses are 1.0 to 200 ms, preferably 1.0 to 100 ms, more preferably 1.0 to 50 ms, even more preferably 1.0 to 25 ms and most preferably 1.0 to 5.0 ms.
Hinsichtlich der Pulsanzahl zwischen den beiden Pulsarten ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass diese 1 bis 5000, bevorzugt 1 bis 2500, mehr bevorzugt 1 bis 2000, noch mehr bevorzugt 1 bis 1000, weiter bevorzugt 1 bis 200, bevorzugter 1 bis 100, und am meisten bevorzugt 1 bis 50 betragen. With regard to the number of pulses between the two types of pulses, it is advantageously provided that this is 1 to 5000, preferably 1 to 2500, more preferably 1 to 2000, even more preferably 1 to 1000, more preferably 1 to 200, more preferably 1 to 100, and most preferably 1 to 50.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante beträgt das Verhältnis von Pulslänge zur Pulsauszeit des kathodischen Pulses 0.1 und/oder 0.02, was
vorteilhafterweise zur Reduzierung des Diffusionskoeffzienten von Wasserstoff um bis zu 40 % gegenüber der DC-Elektrolyse führt. In a particularly preferred embodiment, the ratio of the pulse length to the pulse off-time of the cathodic pulse is 0.1 and / or 0.02, which is advantageously leads to a reduction in the diffusion coefficient of hydrogen by up to 40% compared to DC electrolysis.
Nach der Beschichtung des Stahlbands in der Beschichtungsstrecke der Anlage kann dieses einer Nachbehandlungseinheit zugeführt wird, in der das beschichtete Stahlband getempert wird. Vorzugsweise umfasst die Anlage hierzu einen induktiven Banderwärmungsofen und/oder einen gasbeheizten Umluftdurchlaufofen, insbesondere einen Schwebebanddurchlaufofen, der ein berührungsloses tempern ermöglicht und somit die Zink- und/oder Zinklegierungsbeschichtung schützt. After the steel strip has been coated in the coating section of the system, it can be fed to an aftertreatment unit in which the coated steel strip is tempered. For this purpose, the system preferably comprises an inductive belt heating furnace and / or a gas-heated continuous-air furnace, in particular a continuous-flow furnace, which enables contactless tempering and thus protects the zinc and / or zinc alloy coating.
Das Tempern des beschichteten Stahlbands erfolgt vorteilhafterweise bei einer maximalen Temperatur von < 300 °C (PMT), mehr bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 250 °C (PMT). The tempering of the coated steel strip is advantageously carried out at a maximum temperature of <300 ° C. (PMT), more preferably in a range from 150 to 250 ° C. (PMT).
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren und Beispielen näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen: The invention and the technical environment are explained in more detail below with the aid of figures and examples. It should be pointed out that the invention is not intended to be restricted by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and / or figures. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the size relationships shown are only schematic. The same reference symbols denote the same objects, so that explanations from other figures can be used in addition, if necessary. Show it:
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante eines Teils einer1 shows a first variant embodiment of part of a
Beschichtungsstrecke einer Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes mit einem Überzug in einer schematischenCoating line of a system for the electrolytic coating of a steel strip with a coating in a schematic
Darstellung,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante eines Teils der Beschichtungsstrecke der Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes mit einem Überzug in einer schematischen Darstellung, Presentation, 2 shows a second embodiment variant of a part of the coating section of the system for electrolytically coating a steel strip with a coating in a schematic representation,
Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines Teils einer Beschichtungsstrecke mit n-Zellen, Fig. 4 eine Ausführungsvariante einer Teilanodenanordnung, 3 shows a variant of a part of a coating line with n-cells, FIG. 4 shows a variant of a partial anode arrangement,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsvariante eines Teils der Beschichtungsstrecke der Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes mit einem Überzug in einer schematischen Darstellung, 5 shows a third embodiment variant of a part of the coating section of the installation for electrolytically coating a steel strip with a coating in a schematic representation,
Fig. 6 eine erste Ausführungsvariante eines Pulsmusters, das einen Teil der Pulsmustersequenz bilden kann, 6 shows a first variant embodiment of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence,
Fig. 7 eine zweite Ausführungsvariante eines Pulsmusters, das einen Teil der Pulsmustersequenz bilden kann, 7 shows a second embodiment variant of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence,
Fig. 8 eine dritte Ausführungsvariante eines Pulsmusters, das einen Teil der Pulsmustersequenz bilden kann, und Fig. 9 eine vierte Ausführungsvariante eines Pulsmusters, das einen Teil der Pulsmustersequenz bilden kann. 8 shows a third variant embodiment of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence, and FIG. 9 shows a fourth variant embodiment of a pulse pattern which can form part of the pulse pattern sequence.
In Figur 1 ist ein Teil einer Beschichtungsstrecke 1 einer Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbandes mit einem Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung in einer schematischen Darstellung gezeigt. Eine derartige Anlage kann ein oder mehrere Flaspeleinrichtungen zum Ab- und
Aufwickeln des zu beschichtenden Stahlbandes, einen Einlaufspeicher, einen Streckrichter, eine Reinigungs- und Aktivierungseinheit, die Beschichtungsstrecke 1, eine Nachbehandlungseinheit, einen Auslaufspeicher, eine Inspektionsstrecke sowie eine vor der Aufwickelstation (Haspeleinrichtung) angeordnete Einölvorrichtung, umfassen. In FIG. 1, a part of a coating line 1 of a system for electrolytically coating a steel strip with a coating based on zinc and / or a zinc alloy is shown in a schematic representation. Such a system can have one or more flasher devices for dismantling and Winding up of the steel strip to be coated, an infeed store, a straightener, a cleaning and activation unit, the coating line 1, a post-treatment unit, an outfeed store, an inspection line and an oiling device arranged in front of the winding station (reel device).
Gemäß der vorliegend dargestellten Beschichtungsstrecke 1 kann ein Stahlband 2 mit einem Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung elektrolytisch beschichtet werden. Hierzu umfasst die Beschichtungsstrecke 1 in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsvariante eine Elektrolysezelle 3, die vorliegend als Tauchtank ausgebildet ist und einen entsprechend elektrochemisch eingestellten Elektrolyten 4 enthaltend Zink und/oder eine Zinklegierung in kationischer Form aufweist. Die Elektrolysezelle 3 umfasst in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante zwei Anoden 5, die derart in der Elektrolysezelle 3 positioniert sind, dass das durch die Elektrolysezelle 3 durchführbare zu beschichtende Stahlband 2 in einem definierten und parallelen Abstand zu diesen durchführbar ist. Beide Anoden 5 sind als einstückige Plattenanoden ausgebildet und in Bandlaufrichtung R hintereinander angeordnet, derart, dass das Stahlband 2 einseitig mit dem Überzug auf Basis von Zink und/oder der Zinklegierung beschichtet werden kann. According to the coating line 1 shown here, a steel strip 2 can be electrolytically coated with a coating based on zinc and / or a zinc alloy. For this purpose, the coating line 1 in the variant shown in FIG. 1 comprises an electrolysis cell 3, which in the present case is designed as an immersion tank and has a correspondingly electrochemically adjusted electrolyte 4 containing zinc and / or a zinc alloy in cationic form. In the embodiment variant shown here, the electrolytic cell 3 comprises two anodes 5, which are positioned in the electrolytic cell 3 in such a way that the steel strip 2 to be coated, which can be passed through the electrolytic cell 3, can be passed through at a defined and parallel distance therefrom. Both anodes 5 are designed as one-piece plate anodes and are arranged one behind the other in the strip running direction R in such a way that the steel strip 2 can be coated on one side with the coating based on zinc and / or the zinc alloy.
Der Elektrolysezelle 3 sind vorliegend zwei Stromrollen 6, 7 zugeordnet, wobei die eine erste Stromrolle 6 innerhalb der Beschichtungsstrecke 1 einlaufseitig (Bandeinlauf-Stromrolle) der Elektrolysezelle 3 und die zweite Stromrolle 7 auslaufseitig (Bandauslauf-Stromrolle) der Elektrolysezelle 3 angeordnet ist. Über die Bandeinlauf-Stromrolle 6 wird das Stahlband 2, das ggf. einem vorherigen Reinigungs- und/oder Aktivierungsschritt unterzogen worden ist, aus einer horizontalen Bewegung in eine vertikale Bewegung umgelenkt, so dass es in die Elektrolysezelle 3 eintritt, und dabei gleichzeitig kathodisch geschaltet. Über die Bandauslauf-Stromrolle 7 wird das Stahlband 2 sodann nach dem
Beschichtungsprozess aus der vertikalen wieder in die horizontale Bewegung umgelenkt, wobei es ggf. zusätzlich über die Bandauslauf-Stromrolle 7 kathodisch geschaltet werden kann. Innerhalb der Elektrolysezelle 3 ist zudem eine Umlenkrolle 8 angeordnet, über die das Stahlband 2 umgelenkt wird. The electrolytic cell 3 is assigned two current rollers 6, 7, with the first current roller 6 being arranged within the coating section 1 on the inlet side (strip inlet current roller) of the electrolytic cell 3 and the second current roller 7 on the outlet side (strip outlet current roller) of the electrolytic cell 3. The steel strip 2, which may have been subjected to a previous cleaning and / or activation step, is diverted from a horizontal movement to a vertical movement via the strip infeed current roller 6, so that it enters the electrolytic cell 3, and at the same time connected cathodically . About the belt outlet current roller 7, the steel belt 2 is then after The coating process is diverted from the vertical back to the horizontal movement, whereby it can optionally also be connected cathodically via the strip outlet current roller 7. In addition, a deflection roller 8 is arranged inside the electrolysis cell 3, via which the steel strip 2 is deflected.
Zur Durchführung des Beschichtungsprozesses werden beide Anoden 5 mittels eines modulierten Stroms bestromt, der von jeweils einem separaten Pulsgleichrichter 9, der in Schaltnetzteiltechnik ausgeführt ist, bereitgestellt wird. Dabei ist jeder der Pulsgleichrichter 9 über seinen Minuspol mit jeweils einer der beiden Stromrollen 6, 7 und der Pluspol mit jeweils einer der beiden Anoden 5 elektrisch verbunden. Über den modulierten Strom sind die beiden Anoden 5 derart bestrombar, dass der Beschichtungsprozess unter Anwendung einer definierten Pulsmustersequenz 10, die aus einzelnen Pulsmustern 11 gebildet wird, durchführbar ist. To carry out the coating process, both anodes 5 are energized by means of a modulated current which is provided by a separate pulse rectifier 9, which is implemented using switched-mode power supply technology. Each of the pulse rectifiers 9 is electrically connected to one of the two current rollers 6, 7 via its negative pole and the positive pole is electrically connected to one of the two anodes 5. The two anodes 5 can be energized via the modulated current in such a way that the coating process can be carried out using a defined pulse pattern sequence 10, which is formed from individual pulse patterns 11.
Vorteilhafterweise sind beide Pulsgleichrichter 9 mit einer zentralen Steuereinheit 12 elektrisch verbunden ist, über die das jeweilige gewünschte Pulsmuster 11 der Pulsmustersequenz 10 an jeden der Pulsgleichrichter 9 übertragen wird. Hierdurch kann der gesamte Beschichtungsprozess in automatisierter Form geregelt werden. Both pulse rectifiers 9 are advantageously electrically connected to a central control unit 12, via which the respective desired pulse pattern 11 of the pulse pattern sequence 10 is transmitted to each of the pulse rectifiers 9. This allows the entire coating process to be regulated in an automated manner.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Teils der Beschichtungsstrecke 1 gezeigt. Im Unterschied zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsvariante umfasst die Elektrolysezelle 3 zwei Anodenanordnungen 13 mit jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Anoden 5, durch die das Stahlband 2 geführt wird. Wie aus der Figur 2 ersichtlich, wird ebenfalls jede der Anoden 5 der zwei Anodenanordnungen 13 über einen separaten Pulsgleichrichter 9 bestromt. Hierbei ist jede der vier Anoden 5 mit jeweils einem Pluspol eines jeden Pulsgleichrichters 9 und der Minuspol von jeweils zwei Pulsgleichrichtern 9 mit jeweils einer der beiden Stromrollen 6 bzw. 7 elektrisch verbunden.
In Figur 3 ist eine Ausführungsvariante eines Teils einer Beschichtungsstrecke 1 mit n-Elektrolysezellen 3 gezeigt, von denen exemplarisch vier dargestellt sind. Alle Elektrolysezellen 3 sind in Bandlaufrichtung R hintereinander angeordnet. Hierbei ist zwischen jeder der Mehrzahl von Elektrolysezellen 3 eine als Zwischenstromrolle 14 ausgebildete Umlenkrolle angeordnet, über die das Stahlband 2 von einer vorhergehenden in die nächste Elektrolysezelle 3 umgelenkt und hierbei zusätzlich kathodisch geschaltet wird. Wie der Figur 3 entnehmbar, wird jede der Anoden 5 der Mehrzahl von Anodenanordnungen 13 über einen separaten Pulsgleichrichter 9 bestromt. Hierbei ist jede der Anoden 5 mit jeweils einem Pluspol eines jeden Pulsgleichrichters 9 elektrisch verbunden. Hinsichtlich der kathodischen Schaltung ist vorgesehen, dass diese sich auf die unterschiedlichen Stromrollen 6, 7, 14 verteilt, derart, dass der Minuspol von jeweils zwei Pulsgleichrichter 9 mit jeweils einer der beiden äußeren Stromrollen 6, 7, also der Bandeinlauf-Stromrolle 6 sowie der Bandauslauf-Stromrolle 7, und der Minuspol von den übrigen Pulsgleichrichtern 9 mit der als Zwischenstromrolle 14 ausgebildeten Umlenkrolle elektrisch verbunden ist. In FIG. 2, a second variant of a part of the coating line 1 is shown. In contrast to the embodiment variant shown in FIG. 1, the electrolytic cell 3 comprises two anode arrangements 13, each with two anodes 5 arranged parallel to one another, through which the steel strip 2 is guided. As can be seen from FIG. 2, each of the anodes 5 of the two anode arrangements 13 is also supplied with current via a separate pulse rectifier 9. Here, each of the four anodes 5 is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier 9 and the negative pole of two pulse rectifiers 9 is electrically connected to one of the two current rollers 6 and 7, respectively. FIG. 3 shows a variant of a part of a coating line 1 with n-type electrolysis cells 3, four of which are shown by way of example. All the electrolysis cells 3 are arranged one behind the other in the direction R of the strip. Here, between each of the plurality of electrolytic cells 3, a deflecting roller designed as an intermediate current roller 14 is arranged, via which the steel strip 2 is deflected from a previous to the next electrolytic cell 3 and is additionally connected cathodically. As can be seen from FIG. 3, each of the anodes 5 of the plurality of anode arrangements 13 is supplied with current via a separate pulse rectifier 9. Here, each of the anodes 5 is electrically connected to a positive pole of each pulse rectifier 9. With regard to the cathodic circuit, it is provided that it is distributed over the different current rollers 6, 7, 14 in such a way that the negative pole of two pulse rectifiers 9 each with one of the two outer current rollers 6, 7, i.e. the strip inlet current roller 6 and the Tape exit current roller 7, and the negative pole of the remaining pulse rectifiers 9 is electrically connected to the deflection roller designed as an intermediate current roller 14.
In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante einer Teilanodenanordnung 15 gezeigt, die eine Mehrzahl von stabförmig ausgebildeten Teilanoden 16 umfasst, wobei jede der Teilanoden 16 elektrisch mit der Stromquelle bzw. mit einem Minuspol eines Pulsgleichrichters 9 verbunden ist. FIG. 4 shows a variant of a partial anode arrangement 15 which comprises a plurality of rod-shaped partial anodes 16, each of the partial anodes 16 being electrically connected to the power source or to a negative pole of a pulse rectifier 9.
In Figur 5 ist eine dritte Ausführungsvariante eines Teils einer Beschichtungsstrecke 1 gezeigt. Hierbei wird die Elektrolysezelle 3 im Wesentlichen aus der Anodenanordnung 13 gebildet, indem die beiden offenen Flanken dieser verschlossen werden. Das Stahlband 2 wird in dieser Ausführungsvariante durch den von der Anodenanordnung 13 begrenzten teilverschlossenen Raum durchgeführt und in diesem von dem Elektrolyten 4 umspült. Der Elektrolyt 4 wird von einem unterhalb der Anodenanordnung 13 angeordneten Reservoir 17 über eine Pumpe 18 in den Raum gefördert, wo er diesen über den gesamten Querschnitt durchfließt.
In den Figuren 6 bis 9 sind unterschiedliche Ausführungsvarianten von Pulsmustern 11 gezeigt, die einen Teil der Pulsmustersequenz 10 bilden. In Figur 6 ist ein Initialstromimpuls der zeitlichen Länge t dargestellt, der anschließend auf eine konstante Stromstärke reduziert wird. Der Initialstromimpuls kann zur Erhöhung der Kristallkeimanzahl auf der Kathode verwendet werden, mit dem Ergebnis der Abscheidung feiner und kleiner Kristallformen. Im Unterschied hierzu ist mit der gestrichelten Linie in den Figuren 6 bis 8 ein zeitlich konstanter, kathodischer Strom, wie er in der Gleichstromelektrolyse (DC-Elektrolyse) angewendet wird, dargestellt. In Figure 5, a third variant of a part of a coating line 1 is shown. In this case, the electrolysis cell 3 is essentially formed from the anode arrangement 13 in that the two open flanks of this are closed. In this embodiment variant, the steel strip 2 is guided through the partially closed space delimited by the anode arrangement 13 and the electrolyte 4 flows around it in this space. The electrolyte 4 is conveyed from a reservoir 17 arranged below the anode arrangement 13 via a pump 18 into the space, where it flows through it over the entire cross section. In FIGS. 6 to 9, different embodiment variants of pulse patterns 11 are shown, which form part of the pulse pattern sequence 10. In Figure 6, an initial current pulse of the time length t is shown, which is then reduced to a constant current strength. The initial current pulse can be used to increase the number of nuclei on the cathode, with the result that fine and small crystal forms are deposited. In contrast to this, the dashed line in FIGS. 6 to 8 shows a cathodic current that is constant over time, as is used in direct current electrolysis (DC electrolysis).
In Figur 7 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, das ein sich in Strombetrag und Zeit gleichartig ausgestaltetes, sich wiederholendes Pulsmuster 11 zeigt. Durch die Abschaltpausen des Stromflusses wird eine Relaxation der Nernstschen Doppelschicht erzielt, die mit einem Abbau der, den Stofftransport behindernden, Diffusionsschicht verbunden ist und somit die Ausbildung einer homogenen Beschichtungsdicke über die Fläche des Bandes unterstützt. Figur 8 zeigt ein Pulsmuster 11 mit einem periodisch, rechteckförmig gebildeten Stromimpuls, das in Kombination mit einem der vorhergehenden Muster zur Ausbildung eines mehrschichtigen, kathodischen Überzugs verwendet werden kann. Hierbei wird in der kathodischen Phase der Überzug auf dem Stahlband galvanisch abgeschieden, durch den Reversimpuls sodann anodisch, mit vom Betrag her geringeren Strömen beaufschlagt, und die Abscheidung unterbunden. Durch die anodische Schaltzeit werden bevorzugt Kristallspitzen abgebaut und, erneut durch kathodische Schaltung, eine weitere Zink- und/oderIn FIG. 7, an embodiment variant is shown, which shows a repetitive pulse pattern 11 of identical design in terms of current amount and time. The pauses in the current flow result in a relaxation of the Nernst double layer, which is associated with a breakdown of the diffusion layer that hinders the transport of substances and thus supports the formation of a homogeneous coating thickness over the surface of the strip. FIG. 8 shows a pulse pattern 11 with a periodic, square-wave current pulse which can be used in combination with one of the preceding patterns to form a multilayer, cathodic coating. In this case, the coating is galvanically deposited on the steel strip in the cathodic phase, then applied anodically by the reverse pulse, with currents that are lower in magnitude, and the deposition is prevented. Due to the anodic switching time, crystal peaks are preferably broken down and, again due to cathodic switching, another zinc and / or
Zinklegierungsschicht auf der bereits vorhandenen Schicht abgeschieden. Mittels des in Figur 8 gezeigten Pulsmusters können die metallischen Überzüge periodisch und schichtartig aufgebaut werden, was mit einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit verbunden ist. Dieses sogenannte
Umkehrpulsstromverfahren wird auch bipolares Pulsstromverfahren genannt, da hierbei die kathodische und anodische Stromführung gewechselt wird, also der Stromfluss mit Schneiden des Nulldurchganges verändert wird. Mit anderen Worten wird die Kathode zeitweise zur Anode geschaltet, so dass der galvanische Abscheideprozess zeitweise reversibel ausführbar ist. Der Strombetrag, die Dauer und der Polaritätswechsel kann nach Vorgabe durch den Anwender gestaltet und auf den Prozess optimiert werden. Zinc alloy layer deposited on the already existing layer. By means of the pulse pattern shown in FIG. 8, the metallic coatings can be built up periodically and in layers, which is associated with an improvement in the corrosion resistance. This so-called Reverse pulse current method is also called the bipolar pulse current method, since the cathodic and anodic current flow is changed, i.e. the current flow is changed when the zero crossing is cut. In other words, the cathode is temporarily switched to the anode, so that the galvanic deposition process can temporarily be carried out reversibly. The amount of current, the duration and the polarity change can be designed according to the specifications by the user and optimized for the process.
Beispiele: Examples:
Zur Untersuchung der Wasserstoffabscheidung und der Wasserstoffdiffusion wurde ein Stahlband mit einer Zugfestigkeit von Re = 1200 MPa mit einem Zinküberzug in einer Anlage mit zehn Elektrolysezellen beschichtet. Jede der Zellen wies hierzu einen schwefelsauren, wässrigen Elektrolyten mit Zinksulfat in einer Konzentration im Bereich von 280 und 320 g/l auf. Die Badtemperatur betrug 50 und 70 °C. To investigate hydrogen separation and hydrogen diffusion, a steel strip with a tensile strength of R e = 1200 MPa was coated with a zinc coating in a system with ten electrolysis cells. For this purpose, each of the cells had a sulfuric acid, aqueous electrolyte with zinc sulfate in a concentration in the range of 280 and 320 g / l. The bath temperature was 50 and 70 ° C.
Beispiel 1 : Zur Isolation des Stahlbandes gegenüber der Wasserstoffadsorption wurde eine Pulsmustersequenz mit dem nachfolgenden Pulsmuster (Fig. 9) ausgewählt, welches eine schnelle Abscheidung einer feinkristallinen, dichten, Zinkbeschichtung erlaubt. Pulsmuster: Example 1: To isolate the steel strip from hydrogen adsorption, a pulse pattern sequence with the following pulse pattern (FIG. 9) was selected, which allows a fast deposition of a finely crystalline, dense, zinc coating. Pulse pattern:
Puls: kathodisch Pulse: cathodic
Pulsform: rechteckförmig Pulse shape: rectangular
Pulsauszeit: 5 ms Pulslänge: 5 ms Pulsanzahl: 10
Puls: anodisch Pulse off time: 5 ms Pulse length: 5 ms Number of pulses: 10 Pulse: anodic
Pulsform: rechteckförmig Pulse shape: rectangular
Pulslänge: 5 ms Pulsanzahl: 2 Pulse length: 5 ms Number of pulses: 2
Pulsauszeit: 2 ms Pulse off time: 2 ms
Die Pulsstromdichte betrug 100 A/dm2 Bei dem beschichteten Stahlband konnte keine signifikante Reduzierung der Streckgrenze (Re) nachgewiesen werden. The pulse current density was 100 A / dm 2. No significant reduction in the yield point (R e ) could be detected with the coated steel strip.
Beispiel 2: Zur Untersuchung der Diffusion von Wasserstoff in das Stahlband wurde eine Pulsmustersequenz mit dem nachfolgenden Pulsmuster ausgewählt. Example 2: To investigate the diffusion of hydrogen into the steel strip, a pulse pattern sequence with the following pulse pattern was selected.
Pulsmuster: Puls: kathodisch Pulse pattern: Pulse: cathodic
Pulsform: rechteckförmig Pulse shape: rectangular
Pulsauszeit: 135 ms Pulse off time: 135 ms
Pulslänge: 3 ms Die Pulsstromdichte betrug 50 A/dm2. Pulse length: 3 ms The pulse current density was 50 A / dm 2 .
Die Analyse des derart beschichteten Stahlbandes zeigte im Vergleich zu einem Pulsmuster mit einem Verhältnis von Pulslänge zu Pulsauszeit von 3/1 eine signifikante Reduzierung des gemessenen Wasserstoffs.
Bezugszeichenliste The analysis of the steel strip coated in this way showed a significant reduction in the measured hydrogen compared to a pulse pattern with a ratio of pulse length to pulse off-time of 3/1. List of reference symbols
1 Beschichtungsstrecke 1 coating line
2 Band / Gewebe / Kathode 2 tape / fabric / cathode
3 Elektrolysezelle 3 electrolytic cell
4 Elektrolyt 4 electrolyte
5 Anode 5 anode
6 erste Stromrolle / Bandeinlauf-Stromrolle6 first power roller / tape infeed power roller
7 zweite Stromrolle / Bandauslauf-Stromrolle7 Second power roller / belt exit power roller
8 Umlenkrolle 8 pulley
9 Pulsgleichrichter 9 pulse rectifiers
10 Pulsmustersequenz 11 Pulsmuster 12 Steuereinheit 10 pulse pattern sequence 11 pulse pattern 12 control unit
13 Anodenanordnung 13 Anode arrangement
14 Zwischenstrom rol le 14 Intermediate current role
15 Teilanodenanordnung 15 Partial anode arrangement
16 Teilanoden 16 partial anodes
17 Reservoir 17 reservoir
18 Pumpen 18 pumps
R Bandlaufrichtung
R direction of tape travel
Claims
1 . Verfahren zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbands (2) mit einem Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung, wobei das Stahlband (2), nach einer ggf. vorherigen Reinigung und/oder Aktivierung, einer Beschichtungsstrecke (1 ) umfassend zumindest eine, bevorzugt zumindest zwei oder mehr, Elektrolysezelle(n) (3) zugeführt und in dieser sukzessiv elektrolytisch beschichtet wird, wobei das Stahlband (2) zunächst über zumindest eine Stromrolle (6) kathodisch geschaltet und innerhalb der zumindest einen Elektrolysezelle (3) in einem definierten Abstand parallel zur zumindest einer in der Elektrolysezelle (3) angeordneten Anode (5) geführt wird, wobei die zumindest eine Anode (5) mittels eines modulierten Stroms bestromt wird und der Beschichtungsprozess innerhalb der Beschichtungsstrecke (1 ) unter Anwendung einer definierten Pulsmustersequenz (10) erfolgt, die aus zumindest einem Pulsmuster (11 ) gebildet wird, wobei gemäß der Pulsmustersequenz (10) der Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung aus einem Elektrolyten (4) auf dem Stahlband (2) abgeschieden und gebildet wird. 1 . Method for the electrolytic coating of a steel strip (2) with a coating based on zinc and / or a zinc alloy, the steel strip (2), after possibly prior cleaning and / or activation, preferably comprising a coating section (1) comprising at least one at least two or more electrolytic cell (s) (3) are supplied and are successively electrolytically coated in this, the steel strip (2) initially connected cathodically via at least one current roller (6) and within the at least one electrolytic cell (3) at a defined distance parallel to at least one anode (5) arranged in the electrolysis cell (3), the at least one anode (5) being energized by means of a modulated current and the coating process within the coating section (1) taking place using a defined pulse pattern sequence (10) , which is formed from at least one pulse pattern (11), wherein according to the pulse pattern sequence (10) the coating on basis s of zinc and / or a zinc alloy is deposited and formed from an electrolyte (4) on the steel strip (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der modulierte Strom von zumindest einem Pulsgleichrichter (9) bereitgestellt wird, dessen Minuspol mit der zumindest einen Stromrolle (7) und der Pluspol mit der zumindest einen Anode (5) elektrisch verbunden ist. 2. The method according to claim 1, wherein the modulated current is provided by at least one pulse rectifier (9), the negative pole of which is electrically connected to the at least one current roller (7) and the positive pole to the at least one anode (5).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zumindest eine Pulsgleichrichter (9) mit einer zentralen Steuereinheit (12) elektrisch verbunden ist, über die der Beschichtungsprozess geregelt wird. 3. The method according to claim 2, wherein the at least one pulse rectifier (9) is electrically connected to a central control unit (12) via which the coating process is regulated.
4. Verfahren Anspruch 3, wobei das zumindest eine Pulsmuster (11 ) der Pulsmustersequenz (10) von der zentralen Steuereinheit (12) an den
zumindest einen Pulsgleichrichter (9), vorzugsweise an jeden der Pulsgleichrichter (9), übertragen wird. 4. The method of claim 3, wherein the at least one pulse pattern (11) of the pulse pattern sequence (10) from the central control unit (12) to the at least one pulse rectifier (9), preferably to each of the pulse rectifiers (9), is transmitted.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Pulsmuster (11 ) der Pulsmustersequenz (10) zumindest einen kathodischen Puls, zumindest einen anodischen Puls, und/oder zumindest eine Pulsauszeit umfasst, und wobei der kathodische und der anodische Puls über eine Pulsdauer definiert werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one pulse pattern (11) of the pulse pattern sequence (10) comprises at least one cathodic pulse, at least one anodic pulse, and / or at least one pulse timeout, and wherein the cathodic and the anodic pulse via a Pulse duration can be defined.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Anode (5) als Plattenanode ausgebildet ist, die vorzugsweise einstückig und/oder aus zumindest zwei oder mehr stabförmig ausgebildeten Teilanoden (16) ausgebildet ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one anode (5) is designed as a plate anode, which is preferably formed in one piece and / or from at least two or more rod-shaped partial anodes (16).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stahlband (2) innerhalb der zumindest einen Elektrolysezelle (3) durch zumindest eine Anodenanordnung (13) aus zwei parallel zueinander angeordneten Anoden (5), bevorzugt durch zumindest zwei Anodenanordnungen (13) mit jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Anoden (5), geführt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the steel strip (2) within the at least one electrolytic cell (3) by at least one anode arrangement (13) of two anodes (5) arranged parallel to one another, preferably by at least two anode arrangements (13) each with two anodes (5) arranged parallel to one another.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei jede der Anoden (5) einer Anodenanordnung (13) über einen separaten Pulsgleichrichter (9) bestromt wird, derart, dass jede der Anoden (5) mit jeweils einem Pluspol eines jeden Pulsgleichrichters (9) und der Minuspol eines jeden Pulsgleichrichters (9) mit der zumindest einen Stromrolle (6, 7,) elektrisch verbunden ist. 8. The method according to claim 7, wherein each of the anodes (5) of an anode arrangement (13) is energized via a separate pulse rectifier (9), such that each of the anodes (5) each with a positive pole of each pulse rectifier (9) and the The negative pole of each pulse rectifier (9) is electrically connected to the at least one current roller (6, 7).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Stahlband (2) zwischen den zumindest zwei Anodenanordnungen (13) über eine, ggf. innerhalb der Elektrolysezelle (3, 5) angeordnete, Umlenkrolle (8) umgelenkt wird.
9. The method according to claim 7 or 8, wherein the steel strip (2) is deflected between the at least two anode assemblies (13) via a deflection roller (8), optionally arranged within the electrolysis cell (3, 5).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Stahlband (2) innerhalb der Beschichtungsstrecke (1) durch eine Mehrzahl von zumindest zwei in Bandlaufrichtung (R) hintereinander angeordneten Elektrolysezellen (3) geführt wird. Steel strip (2) is guided within the coating section (1) through a plurality of at least two electrolysis cells (3) arranged one behind the other in the strip running direction (R).
11.Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Stahlband (2) zwischen den zumindest zwei Elektrolysezellen (3) über zumindest eine als Zwischenstromrolle (14) ausgebildete Umlenkrolle umgelenkt, und ggf. zusätzlich kathodisch geschaltet wird. 11. The method according to claim 10, wherein the steel strip (2) is deflected between the at least two electrolytic cells (3) via at least one deflecting roller designed as an intermediate current roller (14) and, if necessary, is additionally connected cathodically.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der zumindest einen Elektrolysezelle (3), vorzugsweise in jeder der Elektrolysezellen (3), eine Wasserstoffkonzentration ermittelt wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the at least one electrolysis cell (3), preferably in each of the electrolysis cells (3), a hydrogen concentration is determined.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stahlband (2) eine Zugfestigkeit von zumindest Re ^ 500 MPa, bevorzugt von zumindest Re ^ 800 MPa, mehr bevorzugt von zumindest Re ^ 1000 MPa ist. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the steel strip (2) has a tensile strength of at least R e ^ 500 MPa, preferably of at least R e ^ 800 MPa, more preferably of at least R e ^ 1000 MPa.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Pulsmuster (11 ) der Pulsmustersequenz (10) in der zumindest einen, vorzugsweise ersten Elektrolysezelle (3) in Bezug auf seine Pulsart, seine Pulsform, seine Pulsauszeit, seine Pulslänge sowie seine Pulsanzahl derart ausgewählt wird, dass das Stahlband (2) gegenüber einer Wasserstoffadsorption isoliert wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one pulse pattern (11) of the pulse pattern sequence (10) in the at least one, preferably first electrolysis cell (3) with regard to its pulse type, its pulse shape, its pulse timeout, its pulse length and its number of pulses is selected such that the steel strip (2) is insulated against hydrogen adsorption.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Pulslänge des zumindest einen kathodischen Pulses und/oder des zumindest einen anodischen Pulses 3 bis 100 ms, bevorzugt, 3 bis 50 ms, mehr bevorzugt 3 bis 20 ms, noch mehr bevorzugt 3 bis 10 ms und am meisten bevorzugt 3 bis 5 ms beträgt.
15. The method according to claim 14, wherein the pulse length of the at least one cathodic pulse and / or the at least one anodic pulse 3 to 100 ms, preferably 3 to 50 ms, more preferably 3 to 20 ms, even more preferably 3 to 10 ms and most preferably 3 to 5 ms.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Pulsauszeit zwischen jeweils zwei der Vielzahl von Pulsen 1.0 bis 200 ms, bevorzugt 1.0 bis 100 ms, mehr bevorzugt 1.0 bis 50 ms, noch mehr bevorzugt 1.0 bis 25 ms und am meisten bevorzugt 1.0 bis 5.0 ms beträgt. 16. The method according to claim 14 or 15, wherein the pulse off time between each two of the plurality of pulses is 1.0 to 200 ms, preferably 1.0 to 100 ms, more preferably 1.0 to 50 ms, even more preferably 1.0 to 25 ms and most preferably 1.0 to 5.0 ms.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, wobei die Pulsanzahl zwischen jeweils den beiden Pulsarten 1 bis 5000, bevorzugt 1 bis 2500, mehr bevorzugt 1 bis 2000, noch mehr bevorzugt 1 bis 1000, weiter bevorzugt 1 bis 200, bevorzugter 1 bis 100, und am meisten bevorzugt 1 bis 50 beträgt. 17. The method according to any one of the preceding claims 14 to 16, wherein the number of pulses between the two types of pulses is 1 to 5000, preferably 1 to 2500, more preferably 1 to 2000, even more preferably 1 to 1000, more preferably 1 to 200, more preferably 1 to 100, and most preferably 1 to 50.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 17, wobei das Verhältnis von Pulslänge zur Pulsauszeit des kathodischen Pulses 0.1 und/oder 0.02 beträgt. 18. The method according to any one of the preceding claims 14 to 17, wherein the ratio of pulse length to pulse off-time of the cathodic pulse is 0.1 and / or 0.02.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stahlband (2) nach der Beschichtung in der Beschichtungsstrecke (1) einer Nachbehandlungseinheit zugeführt wird, in der das beschichtete Stahlband (2) getempert wird. 19. The method according to any one of the preceding claims, wherein the steel strip (2) after the coating in the coating section (1) is fed to an aftertreatment unit in which the coated steel strip (2) is tempered.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Tempern bei einer maximalen Temperatur von < 300 °C (PMT) durchgeführt wird. 20. The method according to claim 19, wherein the annealing is carried out at a maximum temperature of <300 ° C (PMT).
21. Anlage zum elektrolytischen Beschichten eines Stahlbands (2) mit einem Überzug auf Basis von Zink und/oder einer Zinklegierung, umfassend: ggf. eine Reinigungs- und/oder eine Aktivierungs-Einheit, in der das Stahlband (2) gereinigt und/oder aktiviert werden kann; eine Beschichtungsstrecke (1) mit zumindest einer, bevorzugt zumindest zwei oder mehr Elektrolysezelle(n) (3), in der das Stahlband (2) sukzessiv elektrolytisch beschichtbar ist, und zumindest eine Stromrolle (6), über die das Stahlband (2) kathodisch geschaltet werden kann, wobei die zumindest
eine Elektrolysezelle (3) zumindest eine Anode (5) umfasst, die derart angeordnet ist, dass das durch die zumindest eine Elektrolysezelle (3) durchführbare Stahlband (2) in einem definierten und parallelen Abstand zur der zumindest einen Anode (5) durchführbar ist, wobei die Anlage zumindest einen Pulsgleichrichter (9) umfasst, dessen Minuspol mit der zumindest einen Stromrolle (6) elektrisch verbunden und der Pluspol mit der zumindest einen Anode (5) elektrisch verbunden ist, derart, dass die zumindest eine Anode (5) mittels eines modulierten Stroms derart bestrombar ist, dass der Beschichtungsprozess innerhalb der Beschichtungsstrecke (1 ) unter Anwendung einer definierten21. Plant for the electrolytic coating of a steel strip (2) with a coating based on zinc and / or a zinc alloy, comprising: possibly a cleaning and / or an activation unit in which the steel strip (2) is cleaned and / or can be activated; a coating line (1) with at least one, preferably at least two or more electrolytic cell (s) (3), in which the steel strip (2) can be electrolytically coated successively, and at least one power roller (6) over which the steel strip (2) is cathodic can be switched, the at least an electrolytic cell (3) comprises at least one anode (5) which is arranged in such a way that the steel strip (2) that can be passed through the at least one electrolytic cell (3) can be passed through at a defined and parallel distance from the at least one anode (5), wherein the system comprises at least one pulse rectifier (9), the negative pole of which is electrically connected to the at least one current roller (6) and the positive pole is electrically connected to the at least one anode (5), such that the at least one anode (5) by means of a modulated current can be energized in such a way that the coating process within the coating section (1) using a defined
Pulsmustersequenz (10) durchführbar ist, wobei die Pulsmustersequenz (10) aus einzelnen Pulsmustern (11) gebildet ist, wobei gemäß der Pulsmustersequenz (10) der Überzug auf Basis von Zink und/oder der Zinklegierung aus einem Elektrolyten (4) auf dem Stahlband (2) abscheidbar ist.
Pulse pattern sequence (10) can be carried out, the pulse pattern sequence (10) being formed from individual pulse patterns (11), wherein according to the pulse pattern sequence (10) the coating based on zinc and / or the zinc alloy from an electrolyte (4) on the steel strip ( 2) is separable.
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