DE10253234A1

DE10253234A1 - Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges

Info

Publication number: DE10253234A1
Application number: DE10253234A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Behrens; Rolf Brisberger; Bodo Falkenhahn; Bernhard Tenckhoff; Michael Zielenbach
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-05-27
Also published as: MY131243A; DE50310259D1; ES2309401T3; WO2004067795A2; EP1563114B1; TW200412377A; EP1563114A2; AU2003303292A8; AU2003303292A1; TWI290590B; WO2004067795A3; ATE403017T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges (1), insbesondere eines Stahlbandes, in der der Metallstrang (1) vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall (2) aufnehmenden Behälter (3) und durch einen vorgeschalteten Führungskanal (4) hindurchgeführt wird, mit mindestens zwei beiderseits des Metallstranges (1) im Bereich des Führungskanals (4) angeordneten Induktoren (5) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls (2) im Behälter (3). Um insbesondere im Notfall das geschmolzene Beschichtungsmetall in einfacher Weise auffangen zu können, ist die Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens zwei beiderseits des Metallstranges (1) und unterhalb des Führungskanals (4) angeordnete und als Flüssigkeitsbleche ausgebildete Klappen (6), die wahlweise in einer Offenstellung (A), in der sie keinen Kontakt mit dem Metallstrang (1) haben, oder in einer Geschlossenstellung (B), in der sie an den Metallstrang (1) angelegt sind, positionierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges, insbesondere eines Stahlbandes, in der der Metallstrang vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall aufnehmenden Behälter und durch einen vorgeschalteten Führungskanal hindurchgeführt wird, mit mindestens zwei beiderseits des Metallstranges im Bereich des Führungskanals angeordneten Induktoren zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls im Behälter.
Klassische Metall-Tauchbeschichtungsanlagen für Metallbänder weisen einen wartungsintensiven Teil auf, nämlich das Beschichtungsgefäß mit der darin befindlichen Ausrüstung. Die Oberflächen der zu beschichtenden Metallbänder müssen vor der Beschichtung von Oxidresten gereinigt und für die Verbindung mit dem Beschichtungsmetall aktiviert werden. Aus diesem Grunde werden die Bandoberflächen vor der Beschichtung in Wärmeprozessen in einer reduzierenden Atmosphäre behandelt. Da die Oxidschichten zuvor chemisch oder abrasiv entfernt werden, werden mit dem reduzierenden Wärmeprozess die Oberflächen so aktiviert, dass sie nach dem Wärmeprozess metallisch rein vorliegen.
Mit der Aktivierung der Bandoberfläche steigt aber die Affinität dieser Bandoberflächen für den umgebenden Luftsauerstoff. Um zu verhindern, dass Luftsauerstoff vor dem Beschichtungsprozess wieder an die Bandoberflächen gelangen kann, werden die Bänder in einem Tauchrüssel von oben in das Tauchbeschichtungsbad eingeführt. Da das Beschichtungsmetall in flüssiger Form vorliegt und man die Gravitation zusammen mit Abblasvorrichtungen zur Einstellung der Beschichtungsdicke nutzen möchte, die nachfolgenden Prozesse jedoch eine Bandberührung bis zur vollständigen Erstarrung des Beschichtungsmetalls verbieten, muss das Band im Beschichtungsgefäß in senkrechte Richtung umgelenkt werden. Das geschieht mit einer Rolle, die im flüssigen Metall läuft. Durch das flüssige Beschichtungsmetall unterliegt diese Rolle einem starken Verschleiß und ist Ursache von Stillständen und damit Ausfällen im Produktionsbetrieb.
Durch die gewünschten geringen Auflagedicken des Beschichtungsmetalls, die sich im Mikrometerbereich bewegen können, werden hohe Anforderungen an die Qualität der Bandoberfläche gestellt. Das bedeutet, dass auch die Oberflächen der bandführenden Rollen von hoher Qualität sein müssen. Störungen an diesen Oberflächen führen im allgemeinen zu Schäden an der Bandoberfläche. Dies ist ein weiterer Grund für häufige Stillstände der Anlage.
Um die Probleme zu vermeiden, die im Zusammenhang mit den im flüssigen Beschichtungsmetall laufenden Rollen stehen, hat es Ansätze dazu gegeben, ein nach unten offenes Beschichtungsgefäß einzusetzen, das in seinem unteren Bereich einen Führungskanal zur vertikalen Banddurchführung nach oben aufweist und zur Abdichtung einen elektromagnetischen Verschluss einzusetzen. Es handelt sich hierbei um elektromagnetische Induktoren, die mit zurückdrängenden, pumpenden bzw. einschnürenden elektromagnetischen Wechsel- bzw. Wanderfeldern arbeiten, die das Beschichtungsgefäß nach unten abdichten.
Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der EP 0 673 444 B1 bekannt. Einen elektromagnetischen Verschluss zur Abdichtung des Beschichtungsgefäßes nach unten setzt auch die Lösung gemäß der WO 96/03533 bzw. diejenige gemäß der JP 5086446 ein.
Im Falle dessen, dass der elektromagnetische Verschluss ausfällt oder zumindest nicht in der Weise arbeitet, wie des gewünscht wird, ist es vorteilhaft, wenn unterhalb oder im Bereich des Führungskanals Mittel angeordnet sind, die austretendes schmelzflüssiges Beschichtungsmetall auffangen oder zurückhalten können.
Die EP 0 630 421 B1 sieht hierfür unterhalb des Führungskanals eine Einschnürung vor, von der aus eine Rohrleitung zu einem Vorratsbehälter für schmelzflüssiges Beschichtungsmetall führt. Nähere Angaben zur Ausgestaltung dieser als Rücklaufsperre bezeichneten Einrichtung gehen aus diesem Dokument nicht hervor.
Die JP 2000273602 A offenbart unterhalb des Führungskanals eine Auffangwanne, die Beschichtungsmetall aufnehmen soll, das durch den Führungskanal an unten abläuft. Dieses wird zu einem Behälter geführt, von wo aus es über eine Pumpe dem Beschichtungsbad wieder zugeführt wird. Auch hier sind keine konkreten und spezifischen Angaben gemacht, wie auslaufendes Beschichtungsmetall aufgefangen werden soll.
Die EP 0 855 450 B1 beschäftigt sich näher mit der Frage, wie die Dichtigkeit des unteren Bereichs des Führungskanals sichergestellt werden kann. Um diese zu gewährleisten, werden hier verschiedene Alternativlösungen offenbart. Nach einer Ausgestaltung können zwei Schieber, die beiderseits des Metallstranges angeordnet sind, senkrecht zur Oberfläche des Metallstranges an diesen herangefahren werden. Die Schieber fungieren als Verschlussstopfen und werden bei Bedarf in Kontakt mit dem Metallstrang gehalten, um einen Flüssigkeitsaustritt durch den Führungskanal nach unten zu verhindern. Allerdings ist eine relativ aufwendige Steuerung der Schieber erforderlich, um deren Funktion sicherzustellen. Eine an dere Ausgestaltung sieht vor, dass ein Förderband eingesetzt wird, das austretendes Beschichtungsmetall vom Bereich unterhalb des Führungskanals in einen Auffangbehälter fördert. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig und birgt die Gefahr, dass sich das Band im Laufe der Zeit mit Beschichtungsmetall zusetzt und somit seine Funktion nicht mehr ausführen kann. Eine dritte Alternativlösung zur Verhinderung des Austritts schmelzflüssigen Beschichtungsmetalls sieht ein Gasdüsensystem vor. Dabei wird ein Gasstrom von unten auf den Führungskanal gerichtet, der austretendes Beschichtungsmetall nach oben reißen und so dessen Öffnung nach unten abdichten soll. Auch diese Lösung ist sehr aufwendig und nur bedingt praxistauglich.
Im Lichte der vorbekannten Lösungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallstranges zu schaffen, mit der es möglich ist, in einfacher Weise einen zuverlässigen Betrieb der Anlage auch in kritischen Betriebszuständen sicherzustellen, wenn beispielsweise die Stromversorgung der Induktoren unterbrochen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist gekennzeichnet durch mindestens zwei beiderseits des Metallstranges und unterhalb des Führungskanals angeordnete und als Flüssigkeitsleitbleche ausgebildete Klappen, die wahlweise in einer Offenstellung, in der sie keinen Kontakt mit dem Metallstrang haben, oder in einer Geschlossenstellung, in der sie an den Metallstrang angelegt sind, positionierbar sind.
Das Erfindungskonzept stellt also darauf ab, dass mittels zweier an den Metallstrang anlegbarer Klappen, die unterhalb des Führungskanals angeordnet sind, im Bedarfsfalls, also beispielsweise bei einem Stromausfall, bei dem die Induktoren nicht mehr arbeiten, das aus dem Führungskanal nach unten ausfließende geschmolzene Beschichtungsmetall aufgefangen werden kann, so dass keine Schädigung der Beschichtungsvorrichtung bzw. kein wirtschaftlicher Verlust eintritt.
Eine erste Weiterbildung stellt darauf ab, dass die Klappen um eine Drehachse verschwenkbar angeordnet sind; die Drehachse ist dabei bevorzugt parallel zur Ebene des Metallstranges und senkrecht zur Förderrichtung des Metallstranges angeordnet.
Weiterhin können die Klappen mit manuellen Betätigungsmitteln, insbesondere zur Verschwenkung um die Drehachse, ausgestattet sein; alternativ dazu können die Klappen mit pneumatischen Betätigungsmitteln oder mit hydraulischen Betätigungsmitteln in Verbindung stehen.
Mit Vorteil weist jede Klappe einen Auffangbereich für geschmolzenes Beschichtungsmetall auf. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Auffangbereich fluidisch mit einem Vorlagebehälter für geschmolzenes Beschichtungsmetall in Verbindung steht. Der Vorlagebehälter ist bevorzugt unterhalb der Klappen angeordnet. Die fluidische Verbindung zwischen Auffangbereich und Vorlagebehälter kann durch einen Rohrabschnitt gebildet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch ein Schmelztauch-Beschichtungsvorrichtung mit einem durch dieses hindurch geführten Metallstrang.
Die Vorrichtung weist einen Behälter 3 auf, der mit schmelzflüssigem Beschichtungsmetall 2 gefüllt ist. Bei diesem kann es sich beispielsweise um Zink oder Aluminium handeln. Der zu beschichtende Metallstrang 1 in Form eines Stahlbandes passiert den Behälter 3 in Förderrichtung R vertikal nach oben. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es grundsätzlich auch möglich ist, dass der Metallstrang 1 den Behälter 3 von oben nach unten passiert. Zum Durchtritt des Metallstranges 1 durch den Behälter 3 ist dieser im Bodenbereich geöffnet; hier befindet sich ein übertrieben groß dargestellter Führungskanal 4.
Damit das schmelzflüssige Beschichtungsmetall 2 nicht durch den Führungskanal 4 nach unten abfließen kann, befinden sich beiderseits des Metallstranges 1 zwei elektromagnetische Induktoren 5, die ein magnetisches Feld erzeugen, das der Schwerkraft des Beschichtungsmetalls 2 entgegenwirkt und damit den Führungskanal 4 nach unten hin abdichtet.
Bei den Induktoren 5 handelt es sich um zwei gegenüber angeordnete Wechselfeld- oder Wanderfeldinduktoren, die im Frequenzbereich von 2 Hz bis 10 kHz betrieben werden und ein elektromagnetisches Querfeld senkrecht zur Förderrichtung R aufbauen. Der bevorzugte Frequenzbereich für einphasige Systeme (Wechselfeldinduktoren) liegt zwischen 2 kHz und 10 kHz, der für mehrphasige Systeme (z. B. Wanderfeldindutkoren) zwischen 2 Hz und 2 kHz.
Um insbesondere bei Stromausfall zu verhindern, dass schmelzflüssiges Beschichtungsmetall 2 nach unten durch den Führungskanal 4 abläuft und die Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung kontaminiert, sind unterhalb des Führungskanals 4 beiderseits des Metallstranges 1 zwei Klappen 6 angeordnet. Die Klappen 6 können eine Offenstellung A einnehmen, in der sie keinen Kontakt mit dem Metallstrang 1 haben. Dies ist in der rechten Figurenhälfte dargestellt. Sie können auch eine Geschlossenstellung B einnehmen, in der sie an den Metallstrang 1 angelegt sind; diese Stellung ist in der linken Figurenhälfte illustriert. Die Offenstellung A entspricht dem Normalbetrieb der Beschichtungsanlage. Die Induktoren 5 halten das geschlossene Beschichtungsmetall 2 im Führungskanal 4 zurück, so dass die Klappen 6 keine Funktion ausüben müssen.
Versagt jedoch der elektromagnetische Verschluss, werden die Klappen 6 in ihre Geschlossenstellung B gebracht. Wie der linken Figurenhälfte zu entnehmen ist, fungieren die Klappen 6 als Flüssigkeitsleitbleche und leiten, nachdem sie an den Metallstrang 1 angelegt sind, schmelzflüssiges Beschichtungsmetall 2 in einen Auffangbereich 8, wo es gesammelt werden kann. Der Auffangbereich 8 steht mit einem Rohrabschnitt 10 fluidisch in Verbindung. Über diesen wird aufgefangenes Beschichtungsmetall nach unten in einen Vorlagebehälter 9 geleitet, wo es sicher aufgenommen werden kann.
Die Klappen 6 sind um eine Drehachse 7, die senkrecht auf der Zeichenebene steht, schwenkbar. Zum Verschwenken sind nicht dargestellte manuelle, hydraulische oder pneumatische Betätigungsmittel vorgesehen, die bei Bedarf, also insbesondere bei Stromausfall, das Umlegen der Klappen 6 von der Offenstellung A in die Geschlossenstellung B bewerkstelligen.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung wird eine besonders einfache und damit preisgünstige, trotzdem jedoch eine sehr effiziente Möglichkeit geschaffen, im Störfalle durch den Führungskanal 4 austretendes Beschichtungsmetall 2 aufzufangen und so eine Beschädigung der Beschichtungsvorrichtung und wirtschaftliche Nachteile durch Verlust von Beschichtungsmetall zu verhindern.

1: Metallstrang (Stahlband)
2: Beschichtungsmetall
3: Behälter
4: Führungskanal
5: Induktor
6: Klappe
7: Drehachse
8: Auffangbereich
9: Vorlagebehälter
10: Rohrabschnitt
A: Offenstellung
B: Geschlossenstellung
R: Förderrichtung

Claims

Vorrichtung zur Schmelztauchbeschichtung eines Metallstranges (1), insbesondere eines Stahlbandes, in der der Metallstrang (1) vertikal durch einen das geschmolzene Beschichtungsmetall (2) aufnehmenden Behälter (3) und durch einen vorgeschalteten Führungskanal (4) hindurchgeführt wird, mit mindestens zwei beiderseits des Metallstranges (1) im Bereich des Führungskanals (4) angeordneten Induktoren (5) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes zum Zurückhalten des Beschichtungsmetalls (2) im Behälter (3), gekennzeichnet durch mindestens zwei beiderseits des Metallstranges (1) und unterhalb des Führungskanals (4) angeordnete und als Flüssigkeitsleitbleche ausgebildete Klappen (6), die wahlweise in einer Offenstellung (A), in der sie keinen Kontakt mit dem Metallstrang (1) haben, oder in einer Geschlossenstellung (B), in der sie an den Metallstrang (1) angelegt sind, positionierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) um eine Drehachse (7) verschwenkbar angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (7) parallel zur Ebene des Metallstranges (1) und senkrecht zur Förderrichtung (R) des Metallstranges (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) mit manuellen Betätigungsmitteln, insbesondere zur Verschwenkung um die Drehachse (7), ausgestattet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) mit pneumatischen Betätigungsmitteln, insbesondere zur Verschwenkung um die Drehachse (7), in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (6) mit hydraulischen Betätigungsmitteln, insbesondere zur Verschwenkung um die Drehachse (7), in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Klappe (6) einen Auffangbereich (8) für geschmolzenes Beschichtungsmetall (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbereich (8) fluidisch mit einem Vorlagebehälter (9) für geschmolzenes Beschichtungsmetall (2) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagebehälter (9) unterhalb der Klappen (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Verbindung zwischen Auffangbereich (8) und Vorlagebehälter (9) durch einen Rohrabschnitt (70) gebildet wird.