DE3040503A1 - Verfahren und vorrichtung zum fortlaufenden beschichten eines metallbandes - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum fortlaufenden beschichten eines metallbandesInfo
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Description
"Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden Beschichten eines Metallbandes"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung bzw. Anlage, um ein Metallband fortlaufend mit
einer Schicht eines Überzugs bzw. Belags, z.B. einem Belag auf der Grundlage von Zink, zu beschichten.
Es gibt ein Verfahren zum Beschichten eines Stahlbandes mit einer Belagschicht, demgemäß der Belag auf das Band mit
Hilfe einer Beschichtungswalze aufgebracht wird, die in das Belag- bzw. Beschichtungsbad eintaucht. Diese Beschichtungswalze
befindet sich in Berührung mit der Fläche des mit dem Belag zu versehenden Bandes und wird durch eine
Drehbewegung im Sinne der Vorbeibewegung des Bandes angetrieben. Bei gewissen Anlagen, die dieses Verfahren durchführen,
wird die Beschichtungswalze durch eine andere Walze mit kleinerem Durchmesser abgestreift bzw. abgequetscht , die
stromauf des Berührungspunktes des Bandes mit der Beschichtungswalze
angeordnet ist, und bei anderen ist die Beschichtungswalze in das Belagbad mit weniger als der Hälfte ihrer
seitlichen Oberfläche eingetaucht. Noch andere Anlagen bedienen sich einer Gegenrolle, die gegen die Seite des Bandes
angeordnet ist, die derjenigen, die die Belagschicht erhält, gegenüberliegt. Vfelche Anlage auch immer benutzt wird, das Verfahren
mit einer Beschichtungswalze erlaubt bis—lang nur ver-
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hältnismäßig wenig Belagmaterial auf das Band aufzubringen
und begrenzt somit den Bereich der Dicken des Belags, die erreicht werden können.
Der Anmelder hat festgestellt, daß diese Begrenzung der Dicke daher rührt, daß die Schicht des Belagmaterials, die
durch die Beschichtungswalze auf das Band aufgebracht wird, in Wirklichkeit durch die Beschichtungswalze selbst aufgrund
ihrer Drehung im Sinne der Vorbeibewegung des Bandes abgequetscht wird. Ferner besteht über die Begrenzung der
Dicke der aufgebrachten Schicht hinaus die Gefahr, daß die Beschichtungswalze die Schicht verletzt und, indem sie
dies tut, die Gleichmäßigkeit der Schicht bei Änderungen der Breite des Bandes herabsetzt. Tatsächlich ist die Wirkung
der Walze gemäß dem bekannten Verfahren eine zweifache: einerseits trägt sie, das Belagmaterial auf das Band auf
und andererseits quetscht sie gleichzeitig die Schicht des Belags ab und begrenzt deren Dicke.
Das beim bekannten Verfahren auftretende Problem ist also, daß die Dicke der Belagschicht begrenzt bleibt.
Die Erfindung will diese Begrenzung beseitigen, indem sie ein Verfahren der Beschichtung eines Metallbandes vorschlägt,
das es ermöglicht, eine Belagschicht mit verhältnismäßig größerer Dicke als derjenigen der bislang erzielbaren
Schichten zu erreichen.
Dies wird dank eines Beschichtungsverfahrens für ein Metallband erreicht, gemäß dem das Band in einer nicht-oxydierenden
Atmosphäre oberhalb und in geringem Abstand von der Oberfläche des Belagbades und in Berührung mit einer Beschichtungseinrichtung,
die mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eine dicke Schicht des Belagmaterials in dem dem
Sinn der Vorbeibewegung des Bandes entgegengesetzten Sinn
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heranführt, weiterbewegt wird, wobei die Dicke der Belagschicht, die durch das Band mitgenommen wird, stromab der
Beschichtungsvorrxchtung mit Hilfe einer Rakel aus einem nicht-oxydierenden Gas, die sich über die ganze Breite des
Bandes erstreckt, eingestellt bzw. geregelt wird.
Um dieses Verfahren durchzuführen, schafft die Erfindung
auch eine Vorrichtung bzw. Anlage, die einen dichtumschlossenen Raum, der das Belagbad, das durch eine' Gasphase überlagert
ist, enthält, Mittel, um das Band oberhalb und in einem geringen Abstand von der Oberfläche des Belagbades
weiterzubewegen, und einen Beschichtungszylinder, der teilweise
in das Belagbad eingetaucht ist, aufweist, und bei der die Beschichtungswalze zu einer Drehung im zum Sinn der
Vorbeibewegung des Bandes entgegengesetzten Sinn angetrieben wird, derart, daß sie auf die untere Oberfläche des Bandes
eine dicke Schicht des Belagmaterials überträgt. Die Vorrichtung bzw. Anlage weist darüber hinaus stromab der
Beschichtungswalze Mittel zum Erzeugen einer Rakel aus nicht-oxydierendem Gas auf, die so gerichtet ist, daß sie
sich über die ganze Breite des Bandes erstreckt, um die Stärke der Belagschicht auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
Bevorzugt weist die Oberfläche der Beschichtungswalze eine oder mehrere Nuten auf, dies dazu, um die gleichmäßige
Mitnahme des Belagmaterials und seine gleichförmige Ablagerung auf dem Metallband zu begünstigen.
Die Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Vorrichtung, gemäß denen ein zu beschichtendes Metallband in einer
nicht-oxydierenden Gasatmosphäre oberhalb und in einem schwachen Abstand zur Oberfläche des Belagbades und in Berührung
mit einer Beschichtungseinrichtung, die mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eine dicke Schicht von Belagmaterial
im entgegengesetzten Sinn zum Sinn der Vorbei-
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bewegung des Bandes heranführt, weiterbewegt wird. Die Dicke der Belagschicht, die durch das Band mitgenommen
wird, wird stromab der Beschichtungseinrichtung mit Hilfe
einer Rakel aus einem nicht-oxydierenden Gas, die sich über die ganze Breite des Bandes erstreckt, geregelt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt eines Teils eines gemäß der Erfindung hergestellten Stahlbandes; und
Fig. 2 einen senkrechten schematischen Schnitt der Anlage gemäß der Erfindung.
Das Ziel des hier beschriebenen Verfahrens und der hier beschriebenen
Anlage ist, eine Seite 3 eines Metallbandes 1, z.B. eines Stahlbandes, kontinuierlich mit einer Schicht
des Belags bzw. Überzugs 4, z.B. eines Belags auf der Grundlage von Zink, zu bedecken (Fig. 1).
Die Anlage in Fig. 2 weist einen dicht abgeschlossenen Hohlraum 10 auf, der durch einen Trog 11, der ein Belagbad
20, z. B. ein Bad aus geschmolzenem Zink, enthält, und eine Glocke 12,'deren seitliche senkrechte Wände
teilweise in das Zinkbad eingetaucht sind, gebildet wird. Die Glocke 12 weist einen schrägen Eintrittskanal 13,
der mit einer Dichtschleuse 14 ausgestattet ist, sowie einen senkrechten Austrittskanal 15, der mit einer Dichtschleuse
16 versehen ist, auf. Das kontinuierliche
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Band 1 wird dem Eingang des Eintrittskanals 13 waagrecht zugeführt, wo es durch eine Umlenkrolle 17 abgebo- gen
wird. Das Band 1 wird im Eintrittskanal flach weiterbewegt, durchquert die Schleuse 14 und dringt, der Neigung
des Kanals 13 folgend, unter die Glocke 12 ein. Unter der Glocke 12 wird das Band 1 auf zwei Umlenkrollen 18 und 19
geführt, die sich frei um ihre parallelen, waagrechten Achsen A und B drehen. Zwischen den Umlenkrollen 18 und 19 bewegt
sich das Band waagrecht weiter, dann, nachdem es die Umlenkrolle 19 passiert hat, bewegt sich das Band 1 senkrecht
in der Mittelebene des Ausgangskanals 15, um schließlich die Dichtschleuse 16 zu durchqueren. Unter der Glocke
12 und in den Kanälen 13 und 15 herrscht eine neutrale oder reduzierende Gasatmosphäre, die sich z.B. aus Stickstoff
zusammensetzt. Während seines ganzen Weges im Inneren des Hohlraums 10 befindet sich das Band 1 dauernd in der nichtoxydierenden
Gasphase.
Die Drehachsen der Umlenkrollen 18 und 19 sind in einer solchen Höhe angeordnet, daß während des waagrechten Abschnittes
seines Weges zwischen den beiden genannten Rollen das Band 1 sich oberhalb und in schwachem Abstand d
von der Oberfläche 21 des Zinkbades 20, beispielsweise zwischen 20 und 300 mm, wie nachfolgend erläutert werden wird,
bewegt·
Unterhalb des Bandes, im Hohlraum und zwischen den Stellungen der Umlenkrollen 18 und 19,ist eine Beschichtungswalze
22 angebracht, deren Drehachse C waagrecht und parallel zu den Achsen der Umlenkrollen 18 und 19 ist. Die
Achse C der Walze 22 ist unterhalb der Oberfläche 21 des Zinkbades angebracht, derart, daß der Zylinder 22 teilweise
aus der Oberfläche 21 des Bades auftaucht, um zum Rollen
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gegen die untere Oberfläche des Bandes 1 zu kommen. Die Drehung der Beschichtungswalze 22 wird vom Äußeren des
Hohlraums 10 gesteuert, damit sie den zum Sinn der Vorbeibewegung des Bandes entgegengesetzten Sinn hat, wie
durch den Pfeil E angezeigt wird. Die Beschichtungswalze nimmt eine dicke und fortlaufende Schicht flüssigen Zinks
aus dem Bad und befördert diese Schicht bis zu ihrer Berührung mit der unteren Oberfläche des Bandes 1 nach oben.
Daraus folgt, daß das Band 1 auf seiner unteren Fläche
eine fortlaufende und dicke Schicht aus flüssigem Zink über seine ganze Breite mitnimmt. Die Oberfläche der Beschichtungswalze
22 kann vorteilhaft eine oder mehrere Rinnen oder Nuten aufweisen, um die gleichmäßige Mitnahme
des Belagmaterials und seine gleichförmige Ablagerung auf dem Metallband zu begünstigen.
Die durch die Beschichtungswalze 22 mitgenommene Zinkmenge und demgemäß die auf das Band 1 aufgetragene Zinkmenge
wird durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Beschichters 22 beeinflußt. Diese Geschwindigkeit muß so sein, daß die
gradlinige bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Beschichtungswalze nicht zu gering wird, weil anderenfalls die mitgenommene
Zinkmenge zu gering wäre, und falls die Umfangsgeschwindigkeit zu hoch wäre, bestünde die Gefahr von zentrifugalen
Abschleuderungen. Eine typische lineare bzw. Umfangsgeschwindigkeit ist im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr
100 m/min angesiedelt. Es wurde experimentell festgestellt, daß die Benutzung einer Beschichtungswalze, die
sich im zur Richtung der Vorbeibewegung des Bandes entgegengesetzten Sinn mit einer Geschwindigkeit im vorgeschlagenen
Bereich dreht, es erlaubt, auf ein Stahlband eine verhältnismäßig beträchtliche Menge an Zink aufzutragen,
vergleichbar der Menge, die durch ein doppelseitiges her-
- 10 -
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kömmliches Galvanisierverfahren (ungefähr 500 g/m ) aufgebracht
wird.
Um den Einfluß einer schlechten Ebenheit der Oberfläche des Bandes auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu beseitigen
oder zu vermindern, kann man vorteilhaft die Beschichtungswalze 22 derart anordnen, daß sie im Berührungspunkt mit
der Beschichtungswalze dem Band eine leichte Ausbiegung über eine Höhe, die z.B. einige 50 mm, im Regelfälle 5 bis
25 mm, betragen kann, eindrückt.
Es wird jetzt zu der Frage des Grades des Auftauchens der Beschichtungswalze 22 aus dem Zinkbad zurückgekehrt. Weiter
oben wurde gesagt, daß der Berührungspunkt des Beschichters 22 mit dem Band 1 in einem Abstand der Größenordnung von
bis 300 mm oberhalb der Oberfläche 21 des Bades 20 angeordnet ist. Wenn die Eerausraghöhe zu gering ist, besteht
die Gefahr, daß die Bewegungen des flüssigen Zinks das flüssige Zink die Umlenkrollen 18 und 19 berühren lassen.
Andererseits, wenn die Herausraghöhe zu groß ist, besteht die Gefahr, daß die Menge Zink, die durch die Beschichtungswalze
22 zu ihrem Berührungspunkt mit dem Band mitgenommen wird, zu gering ist.
Die Dicke der Schicht flüssigen Zinks, die durch das in Bewegung befindliche Band 1 getragen wird, wird innerhalb
der Glocke 12 durch eine Rakel aus nicht-oxydierendem Gas, beispielsweise durch einen Stickstoffstrahl, der auf die
ganze Breite des Bandes während seines senkrechten Weges stromab der Umlenkrolle 19 gerichtet wird, eingestellt und
gleichförmig gemacht. Die in Rede stehende Rakel aus Gas wird beispielsweise durch einen Spalt 23 an einer Art horizontalen
"Brenners" 24, der mit geeignetem Gas gespeist
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wird, erzeugt. Der "Brenner" ist beispielsweise ein wenig oberhalb der Ebene der Drehachse! der Umlenkrollen 18 und
19, am Anfang des senkrechten Abschnitts des Weges des Bandes !,angeordnet. Der Druck der Einspritzung, die Richtung
und der Ort der oben genannten Rakel sind bevorzugt einstell- bzw. regelbar.
Ab der Höhe der Rakel 23 bewegt sich das auf einer Seite mit einer gleichförmigen Belagschicht beschichtete Band 1 in
den Austrittskanal 15. In diesem wird die Belagschicht gleichförmig abgekühlt, damit sie vor dem Austritt des Bandes 1
fest ist. Die Abkühlung des Belags wird durch Sttahlen eines nicht-oxydierenden Gases, in diesem Falle Stickstoff, erzeugt,
welche Strahlen auf die nackte Fläche des Bandes 2 und auf die Belagschicht 4 gerichtet werden. Die Stickstoffstrahlen
kommen aus Düsen 25, mit denen Gas-"Brenner" 26, die beidseits des Bandes 1 angeordnet sind, ausgestattet
sind. Nach Abkühlung und Festwerden der Belagschicht 4 durchquert das Band 1 die Dichtschleuse 16 und tritt aus
dem umschlossenen Hohlraum 10 aus.
Es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht ausschließlich auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt ist und daß
Abwandlungen in der Form,der Anordnung und dem Aufbau einzelner Elemente bei ihrer Durchführung gemacht werden können.
Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die Erfindung es ermöglicht, einen Belag beträchtlicher Dicke mit einer ausgezeichneten
Gleichmäßigkeit und Qualität zu erhalten. Im Versuch wurden auf einem Stahlband von 0,75 mm Dicke und
1000 mm Breite, das sich mit einer Geschwindigkeit von 25 m/ min vorbeibewegt, mit dem oben beschriebenen Verfahren und
der oben beschriebenen Anlage Belagschichten aus haftendem
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Zink mit Dicken der Größenordnung von 5 bis 15 μ (Zinkmenge
2
von 35 bis 105 g/m ) erhalten, entsprechend dem Druck des
von 35 bis 105 g/m ) erhalten, entsprechend dem Druck des
Strahls des nicht-oxydierenden Gases (Stickstoff mit einem Druck von 1 bis 10 kPa) unter den folgenden Betriebsbedingungen:
Drehgeschwindigkeit der Beschichtungswalze
Abstand zwischen dem Band und der Oberfläche des Zinkbades
Durchmesser der Beschichtungswalze
Ausbiegung des Bandes im Berührungspunkt mit der Beschichtungswalze 10 mm
Relativer Druck des Gases unter der
Glocke · 40 Pa
Sauerstoffkonzentration unter der
Glocke 45 ppm
Unter Abschaltung des Stickstoffstrahl variierte die Men-
2 ge des Zinks in der Belagschicht bis zu einigen 650 g/m .
| 25 | U/min |
| 140 | mm |
| 520 | mm |
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Claims (5)
- PATENTANWALT DiPL-ING. DR. MANFRED RAUD-8500 NORNBERG 91 POSTFACH 91 04 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 09 11 / 3 71 47 TELEX 06 / 23 965Nürnberg, den 27.10.80PHENIX WORKS Societe Anonyme, 1, Quai Hoover, 411 ο Flemalle/BelgienAnsprüche1J Verfahren zum fortlaufenden Beschichten eines Metallbandes mit einer Schicht eines Belags, dadurch gekennzeichnet , daß das Band (1) in einer nicht-oxydierenden Gasatmosphäre (10) oberhalb und in geringem Abstand (d) von der Oberfläche (21) des Belagbades (20) und in Berührung mit einer Beschichtungseinrichtung (22), die mit vorbestimmter Geschwindigkeit eine dicke Schicht des Belagmaterials im dem Sinn der·Vorbeibewegung des Bandes entgegengesetzten Sinn (E) heranführt, weiterbewegt wird, unddaß die Dicke der Schicht des Belags (4), die durch das Band mitgeführt wird, stromab der Beschichtungseinrichtung130024/0707ORIGINAL WSPECTH)mit Hilfe einer Rakel aus einem nicht-oxydierenden Gas (23), die sich über die ganze Breite des Bandes erstreckt, eingestellt wird.
- 2. Vorrichtung zum fortlaufenden Beschichten eines Metallbandes mit einer Schicht eines Belags, mit einem dicht abgeschlossenen Raum, der das Belagbad, das durch eine Gasphase überlagert ist, enthält, einer Einrichtung zum Weiterbewegen des Bandes oberhalb und in geringem Abstand von der Oberfläche des Belagbades und einer Beschichtungswalze, die teilweise in das Belagbad eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungswalze (22) zur Drehung im entgegengesetzen Sinn (E) zum Sinn der Vorbeibewegung des Bandes angetrieben wird, derart, daß sie auf die untere Oberfläche des Bandes eine dicke Schicht (4) des Belagmaterials überträgt, und daß die Vorrichtung darüber hinaus stromab der Beschichtungswalze (22) Einrichtungen (23, 24) zur Erzeugung einer Rakel aus nicht-oxydierendem Gas aufweist, die so gerichtet ist, daß sie sich über die ganze Breite des Bandes erstreckt, um die Dicke der Schicht des Belags auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Umfangsgeschwindigkeit der Beschichtungswalze (22) im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 100 m/min liegt.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungswalze (22), an ihrem Berührungspunkt mit dem Band, aus der Oberfläche (21) des Belagbades mit einem Abstand im Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 300 mm heraus ragt .130024/0707— j *~
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Beschichtungswalze (22) mindestens eine Nut aufweist.130024/0707
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