DE69209917T2 - Verfahren zum Beschichten von metallischen Bändern mit Metall oder Metallegierungen und Führungselemente zu dessen Durchführung - Google Patents
Verfahren zum Beschichten von metallischen Bändern mit Metall oder Metallegierungen und Führungselemente zu dessen DurchführungInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft Führungselemente, z.B. feste (feststehende, unbewegliche) Führungen oder Walzen (Rollen), die massiv, hohl, feststehend, frei drehbar oder durch Antrieb drehbar sind, die in ein Bad aus Metall oder aus Metallegierungen eintauchen, für die heiße Abscheidung einer Schutzschicht gegen Korrosion auf einem Blech- Streifen bzw. -Band, beispielsweise durch Galvanisierung oder durch Abscheidung einer Zink-, Aluminium- oder Zinnlegierung. Sie betrifft auch ein Abscheidungsverfahren, in dem diese Führungen oder diese Rollen verwendet werden.
- Die Abscheidung einer Schutzschicht, beispielsweise aus Zink, auf einem Blech-Streifen bzw. -Band schützt letzteren (letzteres) gegen Oxidation. Dieser Arbeitsgang wird industriell durchgeführt, indem man das Blech durch ein Bad aus geschmolzenem Metall oder geschmolzenen Metallegierungen führt, wobei man sicherstellt, daß eine möglichst regelmäßige Abscheidung einer Schutzschicht erzielt wird.
- Nach einem bekannten Verfahren wird zum Einführen des Bleches in das Bad dieses mit Walzen (Rollen) in Kontakt gebracht. Diese Walzen (Rollen) bestehen sehr häufig aus Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Dies bringt zahlreiche Nachteile mit sich. Die Walzen (Rollen) arbeiten nämlich in einem sehr aggressiven Medium, insbesondere aufgrund der hohen Temperatur des Bades, hauptsächlich jedoch aufgrund der korrosiven Reaktionen zwischen den Metallen des Bades und dem Metall der Walzen (Rollen).
- Infolgedessen müssen sie in kurzen Zeitabständen, beispielsweise wöchentlich, demontiert, von Ablagerungen (Zunder) befreit und/oder maschinell nachbearbeitet werden, um die korrodierte Schicht zu entfernen, und einem Fertigschleifen unterworfen werden, um einen akzeptablen Oberflächenzustand und eine akzeptable Geometrie wieder herzustellen. Das Ergebnis sind häufige Abschaltungen der Anlage (Einrichtung) und hohe Wartungskosten.
- Um diese Nachteile von Metallwalzen zu beseitigen, hat man versucht, sie mit einer Schutzschicht zu überziehen. So sind beispielsweise in dem Dokument EP 0 339 338 Gußeisen- Walzen beschrieben, die mit einer Schicht aus Kohlenstoffasern, die in eine Kohlenstoff-Matrix eingehüllt sind, überzogen sind. In dem Dokument JP-A-61-37 955 (OSAKA FUJI KOGYO) ist eine Metallwalze beschrieben, die mit einer durch Plasmaabscheidung erhaltenen Keramikschicht überzogen ist.
- Diese Walzen weisen jedoch zahlreiche Nachteile auf. Es treten schnell Adhäsionsprobleme zwischen der Überzugsschicht und der Metallwalze auf als Folge der unterschiedlichen Ausdehnung des Metalls und des Überzugs (der Abscheidung).
- Die Kraft, die dem Phänomen der unterschiedlichen Ausdehnung entgegenwirkt, ist die Kohäsionskraft und die Bindung des Überzugs (der Abscheidung) an den Metallträger. Diese Kraft reicht jedoch nicht aus, um die Ablösung des Überzugs zu verhindern. Das Ergebnis ist ein schnelles lokalisiertes oder generalisiertes Verschwinden der Schutzschicht, was zum Wiederauftreten von Korrosionsproblemen und zu einer Beeinträchtigung des Oberflächenzustandes der Walze führt. Diese Phänomene machen es erforderlich, den Überzug auf den Walzen in kurzen Zeitabständen erneut aufzubringen, wodurch hohe Wartungskosten entstehen. Diese Walzen weisen somit eine verminderte Zuverlässigkeit und Lebensdauer auf.
- Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung eines Blechstreifens (Blechbandes) und von Führungselementen für das Bad zu schaffen, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.
- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Blechstreifen (das Blechband) in ein Bad aus dem Metall oder den Legierungen, das (die) darauf abgeschieden werden soll(en) eingeführt, in dem er durch mindestens ein Führungselement geführt wird. Dieses Element ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Grundmaterial aus Quarzglas hergestellt worden ist. Der Kontakt mit dem Blech wird durch eines von mehreren Elementen hergestellt.
- Die Verwendung einer Komponente aus Quarzglas für die Herstellung des Kontakts mit dem Blech ermöglicht die Beseitigung der Haupt-Nachteile der beschichteten oder unbeschichteten Metallwalzen. Die Effekte der Korrosion und Oxidation werden unterdrückt, die Probleme der unterschiedlichen Ausdehnung ebenso. Infolgedessen wird die Lebensdauer stark erhöht.
- Darüber hinaus wird der Oberflächenzustand des Führungselements über die Zeit beibehalten, so daß die Walze keine Markierungen auf dem Blech erzeugt. Das Ergebnis ist eine bessere Qualität des Oberflächenzustands des beschichteten (überzogenen) Produkts.
- Das Keramikmaterial auf Quarzglas-Basis weist vorzugsweise einen Gehalt an einem oder mehreren der Materialien, die zu der Gruppe der schwerschmelzbaren Erden, Metalloxide und Verbindungen von Oxiden, Carbiden, Boriden, Oxynitriden, der SiAlONen, der thermischen Zersetzungsprodukte von Carbosilanen, CaO, MgO, ZrSiO&sub4;, ZrO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3; und SiC gehören, der bis zu 20 % betragen kann.
- Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Quarzglas besteht darin, daß letzteres eine geringe Benetzbarkeit durch das Bad aus dem geschmolzenen Metall aufweist.
- Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Karamik- Führungselement, das insbesondere bestimmt ist für die Galvanisierung eines Blechstreifens.
- Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Führungselement eine Walze (Rolle), wie sie in Anspruch 5 definiert ist.
- Eine in das Bad eintauchende feste Führung hat den Vorteil, daß drehbare Lager nicht erforderlich sind, die in das Bad eintauchen und unter schwierigen Bedingungen arbeiten. Sie sind daher in hohem Maße der Gefahr eines Versagens, beispielsweise durch Festfressen, aber auch eines erhöhten Verschleißes als Folge der Korrosions- und Erosions-Phänomene, ausgesetzt.
- Die Verwendung von festen Führungen erleichert somit eine Verbesserung der Zuverlässigkeit.
- Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das lediglich zu der Erläuterung der Erfindung dient, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Galvanisierungsanlage(-einrichtung);
- Fig. 2 und 3 eine erfindungsgemäße Walze (Rolle), die für eine Galvanisierungsanlage(-einrichtung), beispielsweise diejenige gemäß Fig. 1, bestimmt ist; und
- Fig. 4 ein Führungselement, das aus einer festen (feststehenden, unbeweglichen) Führung besteht.
- Die Behandlungsanlage (-einrichtung), wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ermöglicht die Galvanisierung eines Blechstreifens 1. Dieser Streifen, der von einer (nicht dargestellten) Haspel abgewickelt worden ist, passiert eine Vorerhitzungszone, in der die Temperatur im allgemeinen in der Größenordnung von 1150 bis 1300ºC liegt, danach eine Behandlungszone (oder Glühzone) 4 mit einer Temperatur von 900 bis 950ºC. In dem beschriebenen Beispiel beträgt die Transportgeschwindigkeit des Bleches etwa 140 m/min. Der Streifen wird dann durch ein Zinkbad 5 hindurchgeführt, das in einem Behälter (Wanne) 7 enthalten ist. Der Streifen wird in dem Behälter mittels einer Walze 9 mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser geführt, um den Krümmungsradius des Bleches minimal zu halten. Das Blech wird dann mittels einer Walze 11 mit einem kleineren Durchmesser nach oben geführt.
- Die Walzen 9 und 11 arbeiten in einer sehr aggressiven Umgebung. Das Bad hat nämlich eine hohe Temperatur. Sie kann in dem Bereich von 450ºC für ein Bad aus reinem Zink bis zu 600ºC für ein Bad aus Galvalum (das 50 Gew.-% Aluminium enthält) liegen.
- Die Verwendung von Quarzglas für die Walzen 9 und 10 bietet wesentliche Vorteile: keine Korrosion durch den Streifen, keine Korrosion durch das geschmolzene Metall, ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wärmeschock, insbesondere während des Eintauchens der Walze in das Zinkbad. Außerdem ist das geschmolzene Siliciumdioxid ein Material, das durch das geschmolzene Metall nicht benetzbar ist.
- Nach dem Verlassen des Zinkbades wird der Blechstreifen durch eine Blaszone 17 hindurchgeführt, die das Zink abkühlt, insbesondere um den Überzug zu verfestigen.
- Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Längsschnittansicht bzw. eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Walze (Rolle) und eines Teils der Anlage (Einrichtung), beispielsweise der Behandlungsanlage (-einrichtung), wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Walze 9 besteht vollständig aus gegossenem Siliciumdioxid. Sie wird durchquert von einem Längsloch 11. Eine Metallwelle 13 gleitet durch das Längsloch 11. Es sei darauf hingewiesen, daß der Durchmesser des Loches 11 größer ist, bezogen auf die Walze 9, als der Außendurchmesser der Metallwelle 13. Der Zweck dieser Anordnung besteht insbesondere darin, eine Ausdehnung der Metallwelle zu ermöglichen. Die Welle 13 ist auf zwei Arme 15 montiert, die dazu dienen, die gesamte Einheit einzutauchen und eine Längsverschiebung der Walze 9 zu verhindern.
- Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Führungselement aus einer festen Führung 19 besteht. Ähnlich wie in bezug auf die Fig. 1 beschrieben, besteht die Anlage (Einrichtung) aus einem Behälter (Wanne) 7, der ein Bad 5 aus geschmolzenem Metall oder geschmolzenen Metallegierungen enthält. Der Blechstreifen 1 wird durch eine Erhitzungszone 4 hindurchgeführt.
- Der Unterschied zu der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß die Walze 9 durch eine feste Führung 19 ersetzt ist. Dadurch ist es nicht erforderlich, drehbare Lager zu verwenden. Die Zuverlässigkeit der Anlage (Einrichtung) wird dadurch verbessert.
Claims (6)
1. Verfahren zur Abscheidung eines Überzugs aus einem
Metall oder aus Metallegierungen auf einem Metallband (1),
das umfaßt das Eintauchen des Metallbandes in ein
geschmolzenes Bad (5) aus diesem Metall oder diesen
Legierungen, wobei das Band (1) an mindestens einem
Führungselement (9, 19) vorbeigeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungselement aus einem Material auf
Quarzglas-Basis hergestellt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material auf Quarzglas-Basis ein oder mehr
Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus
feuerfesten (schwerschmelzbaren) Erden, Metalloxiden und
Mischungen von Oxiden, Carbiden, Boriden, Oxynitriden,
SiAlONen, thermischen Zersetzungsprodukten von
Carbosilanen, CaO, MgO, ZrSiO&sub4;, ZrO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3; und SiC, in einem
Gehalt in dem Bereich von bis zu 20 % enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungselement eine Walze (Rolle) (9)
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungselement eine feststehende
Führung (19) ist.
5. Vorrichtung zur Behandlung eines Blechbandes (1) in
einem Bad aus einem geschmolzenen Metall oder
geschmolzenen Metallegierungen (5), dadurch gekennzeichnet, daß sie
eine Walze (Rolle) aus einem Material auf Quarzglas-Basis
aufweist, die ein Loch (11) für die Einführung einer Welle
(13) aufweist, wobei der Durchmesser des Loches (11)
größer ist als der äußere Durchmesser der Welle (13).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material auf Quarzglas-Basis der Walze (Rolle)
einen Gehalt an einem oder mehr der Materialien,
ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus feuerfesten
(schwerschmelzbaren) Erden, Metalloxiden und Gemischen von
Oxiden, Carbiden, Boriden, Oxynitriden, SiAlONen,
thermischen Zersetzungsprodukten von Carbosilanen, CaO, MgO,
ZrSiO&sub4;, ZrO&sub2;, Cr&sub2;O&sub3; und SiC, der in dem Bereich von bis zu
20 % liegen kann, enthält.
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