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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Schmelztauchbeschichten eines Metallstranges, wobei die Vorrichtung einen Beschichtungsbehälter für schmelzflüssiges Metall und eine Walze aufweist, die bei der Beschichtung des Metallstranges in das schmelzflüssige Metall eintaucht, wobei die Walze durch mindestens ein angeordnetes Lager gelagert ist und wobei Mittel angeordnet sind zum Eingeben eines inerten Gases in den Bereich des Lagers zu dessen Abdichtung gegen schmelzflüssiges Metall.
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Eine solche Vorrichtung ist aus der
WO 01/77401 A1 bekannt.
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Beim Schmelztauchbeschichten eines Metallstranges wird der Strang in einen Beschichtungsbehälter geleitet, in dem sich geschmolzenes Beschichtungsmetall befindet. Dabei tritt der Strang zumeist schräg von oben in den Beschichtungsbehälter und in das sich in diesem befindliche Beschichtungsmetall ein. Um den Metallstrang zu führen und ihn nach dem Eintauchen in das Beschichtungsmetall vertikal nach oben umzulenken, ist eine Walze notwendig, die im flüssigen Beschichtungsmetall drehbar angeordnet ist und den Metallstrang umlenkt.
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Problematisch ist dabei, dass die Lagerung der Walze hierzu meistens ebenfalls in das Beschichtungsmetall eintauchen muss. Das flüssige Beschichtungsmetall stellt ein aggressives Medium dar, das das Lager angreift und seine Gebrauchsdauer reduziert.
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Es sind Lösungen bekannt geworden, die hier Abhilfe schaffen wollen, indem das Lager in verschiedener Weise vor dem Beschichtungsmetall geschützt wird. Es wird beispielhaft auf die
EP 0 556 833 B1 , auf die
EP 0 610 167 B1 , auf die
DE 43 07 282 A1 , auf die
JP 0 403 64 50 A , auf die
JP 0 418 77 50 A , auf die
JP 0 403 64 48 A und auf die
JP 0 403 64 49 A hingewiesen. Aus diesen Dokumenten sind verschiedene Ansätze bekannt, um das in flüssiges Beschichtungsmetall eintauchende Lager vor dem aggressiven Medium zu schützen.
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Aus der Druckschrift
DE 29 21 124 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbringung einer Beschichtung aus einer Metallschmelze bekannt, mit einer Beschichtungskammer, die eine reduzierende Atmosphäre oder eine Schutzgasatmosphäre enthält.
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So offenbart die
EP 0 556 833 B1 beispielsweise ein Lager, bei dem die Kontaktflächen der Walzenwelle und des Lagers aus einem Graphit-Kohlenstofffaser-Verbundmaterial mit in Graphit verteilten Kohlenstofffasern hergestellt sind, wobei die zum Einsatz kommenden Rollenelemente aus gesintertem keramischen Material bestehen.
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Die
DE 42 07 034 C2 beschreibt eine Drehlagerung für in Tauchbädern rotierende Führungsrollen.
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Ein anderer Weg wird in der
JP 2000 120 713 A beschritten. Hieraus geht eine Vorrichtung der eingangs genannten Art hervor, bei der das Lager der Walze nicht in flüssiges Beschichtungsmetall eintaucht. Vielmehr durchsetzt die Walzenwelle die Seitenwand des Beschichtungsbehälters, und das Lager der Walze ist so angeordnet, dass es nicht mit flüssigem Metall in Kontakt kommt. Indes besteht die Problematik bei dieser Lösung darin, dass eine Abdichtung der Durchtrittsstelle der Walzenwelle durch die Seitenwand des Beschichtungsbehälters vorgesehen werden muss, was schwierig zu bewerkstelligen ist. Die Dichtung wird hier durch eine eng tolerierte Buchse erzielt, durch die die Walzenwelle durchtritt.
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Diese Abdichtung genügt indes nicht den Anforderungen, die an eine hochproduktive Beschichtungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art gestellt werden. Vielmehr kommt es zum Ausfluss von Beschichtungsmetall, was den Prozess erheblich stört.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die erläuterten Nachteile vermieden werden. Es soll eine hohe Dichtigkeit an der Durchtrittsstelle der Walzenwelle durch die Seitenwand des Beschichtungsbehälters sichergestellt werden, wodurch aufgrund der Bauart gleichzeitig die Walzenlager eine sehr hohe Gebrauchsdauer erreichen sollen.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lager außerhalb des schmelzflüssigen Metalls angeordnet ist, dass die in dem Lager gelagerte Welle der Walze mindestens eine Wandung des Beschichtungsbehälters durchtritt und dass die Mittel zum Eingeben des inerten Gases so angeordnet sind, dass sie das Gas außerhalb des Beschichtungsbehälters nahe der Durchtrittsstelle der Welle durch die Wandung einleiten, nämlich das Gas in einen Raum leiten, der außerhalb des Beschichtungsbehälters zwischen dem Lager und der Wandung angeordnet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Beaufschlagung des außerhalb des Beschichtungsbehälters angeordneten Lagerbereichs mit Stickstoffgas kommt es zu einer Gasdichtung, so dass kein Beschichtungsmetall aus dem Behälter austreten kann. Damit ist die Dichtigkeit der Durchtrittsstelle der Walzenwelle durch die Seitenwand des Beschichtungsbehälters gewährleistet.
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Eine Fortbildung sieht eine Buchse vor, die mit Spielpassung zum Durchmesser der Welle der Walze versehen und in der Wandung des Beschichtungsbehälters angeordnet ist.
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Durch die Spielpassung wird ein nur geringer Volumenstrom Inertgas, insbesondere Stickstoffgas, benötigt, der vom Lagerbereich in das Innere des Beschichtungsbehälters geleitet wird, so dass dem Austritt von Beschichtungsmetall durch den Ringspalt zwischen Walzenwelle und Buchse entgegengewirkt wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht ein Gasabscheideelement vor, das im Inneren des Beschichtungsbehälters zwischen dem axialen Ende der Walze und der Wandung angeordnet ist. Das durch den Ringspalt zwischen Buchse und Walzenwelle in das Beschichtungsmetall eintretende Inertgas kann bei seinem Aufsteigen im Beschichtungsmetall an der Badoberfläche dann keinen unruhigen Badspiegel hervorrufen, was die Qualität der Beschichtung erhöht.
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Das Gasabscheideelement kann dabei plattenförmig ausgebildet und parallel zur Wandung des Beschichtungsbehälters in einem Abstand zur Wandung angeordnet sein.
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Falls doch einmal etwas Beschichtungsmetall austreten sollte, kann in vorteilhafter Weise unterhalb dieses Raums ein Auffangbehälter für schmelzflüssiges Metall angeordnet werden.
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Eine besonders wirtschaftliche Betriebsweise wird möglich, wenn Mittel zum Auffangen des inerten Gases im Bereich der Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls im Beschichtungsbehälter vorgesehen werden. Bevorzugt stehen die Mittel zum Auffangen des Gases mit den Mitteln zum Zuleiten des Gases fluidisch in Verbindung. Hiernach ist also eine Gasrückgewinnung vorgesehen, was die Betriebskosten der erfindungsgemäßen Anlage verringert.
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Mit Vorteil ist ein Drehantrieb für die Walze außerhalb des Beschichtungsbehälters angeordnet.
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Um in besonders einfacher Weise einen Walzenwechsel zu ermöglichen, was äußerst vorteilhaft für die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung ist, kann die Welle der Walze mit dieser lösbar verbunden sein. Ferner kann die lösbare Verbindung durch eine auf einer kegelförmigen Zentrierung angeordnete auswechselbare Buchse gebildet werden. Ein besonders einfacher Walzenwechsel wird möglich, wenn das Lager so in einem Lagergehäuse angeordnet ist, dass es mitsamt der Welle der Walze in axiale Richtung abgezogen werden kann.
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Um den Ausfluss von Beschichtungsmetall aus dem Beschichtungsbehälter während des Walzenwechsels zu unterbinden, kann mit besonderem Vorteil weiterhin vorgesehen werden, dass der Beschichtungsbehälter so gelagert ist, dass er um eine Achse parallel zur Achse der Walze geschwenkt werden kann. Der Beschichtungsbehälter kann insbesondere so ausgebildet sein, dass bei seiner Füllung mit einer für die Beschichtung des Metallstranges hinreichenden Menge schmelzflüssigen Metalls die Walze in einer ersten Stellung gänzlich in das schmelzflüssige Metall eintaucht und dass in einer zweiten Stellung die Achse der Walze über der Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls liegt.
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Mit dem Erfindungsvorschlag wird eine Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung geschaffen, mit der in sehr wirtschaftlicher Weise der Beschichtungsprozess durchgeführt werden kann, ohne dass es einer besonders aufwendigen Ausgestaltung der Vorrichtung bedarf.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen:
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1 die Ansicht eines Teils einer Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung gemäß dem Schnitt X-Y nach 2,
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2 die Ansicht Z gemäß 1 der gesamten Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung in einer ersten Schwenkposition, nämlich in der Arbeitsposition, und
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3 die zu 2 analoge Ansicht der Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung in einer zweiten Schwenkposition, nämlich in der Position für den Wechsel der Walze.
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In 1 ist ein Teil einer Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung 1 zu sehen, und zwar der Endbereich der Walze 4 samt der sich anschließenden Walzenwelle 6 sowie deren Lager 5. Die in 1 skizzierte Anordnung findet sich analog am anderen axialen Ende der Walze 4.
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Die Walze 4 ist in einem Beschichtungsbehälter 2 angeordnet, der mit schmelzflüssigem Metall 3 gefüllt ist. In 2, die den Beschichtungsbetrieb eines Metallstranges 21 mit Beschichtungsmetall 3 illustriert, ist zu sehen, dass der Metallstrang 21 schräg von oben in Förderrichtung F in das Beschichtungsmetall 3 eintritt und durch die Walze 4 umgelenkt wird. Vor dem Eintritt des Metallstrangs 21 wird dieser in einem Ofen 22 erwärmt und so in die benötigte Kondition gebracht, die für ein effizientes Beschichten nötig ist. Der beschichtete Metallstrang 21 tritt nach seiner Umlenkung vertikal nach oben aus dem Beschichtungsmetall 3 aus.
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In 1 ist weiter zu sehen, dass die Welle 6 der Walze 4 die seitliche Wandung 7 des Beschichtungsbehälters 2 durchtritt. Der Durchtritt wird durch eine Buchse 10 definiert, die hinsichtlich des Durchmessers der Welle 6 der Walze 4 an der Durchtrittsstelle 11 der Welle 6 durch die Wandung 7 so toleriert ist, dass eine Spielpassung vorliegt. Dadurch wird die Drehung der Welle 6 durch die Buchse 10 nicht behindert.
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Sowohl die Buchse 10 als auch die Welle 6 der Walze 4 sind aus widerstandsfähigem Material ausgeführt.
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Im Bereich 9 des Lagers 5 sind Mittel 8 zum Eingeben von Stickstoff angeordnet. Diese Mittel 8 sind nur sehr schematisch skizziert. Zu erkennen ist, dass über eine Leitung Stickstoff zugeführt wird, und zwar in einen Raum 14, der zwischen dem Bereich 9 des Lagers 5 und der Wandung 7 angeordnet ist. In Abhängigkeit des Überdrucks des zugeleiteten Stickstoffs in den Raum 14, der vorzugsweise zumindest einige Hundert Millibar beträgt, tritt ein gewisser Mengenstrom Stickstoff durch den Ringspalt zwischen dem Außendurchmesser der Welle 6 und dem Innendurchmesser der Buchse 10 durch die Wandung 7 des Beschichtungsbehälters 2 in das Innere des Behälters und damit in das Beschichtungsmetall 3 ein.
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Damit die im Beschichtungsmetall 3 aufsteigenden Gasblasen an der Oberfläche keine Beunruhigung des Badspiegels erzeugen, ist ein Gasabscheideelement 12 vorgesehen. Es handelt sich dabei um eine im wesentlichen ebene Platte, die in einem Abstand a zur Wandung 7 des Beschichtungsbehälters 2 angeordnet ist, und zwar so, dass sie zwischen der Wandung 7 und dem axialen Ende 13 der Walze 4 zu liegen kommt.
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Im oberen Bereich des Gasabscheideelements 12 ist eine quer verlaufende Platte 16 vorgesehen, die einen oberen Abschluss des Gasabscheideelements 12 und Mittel zum Auffangen des Stickstoffgases bildet. An der Platte 16 ist eine Gasleitung 23 angeordnet, in die ein Filter 24 sowie eine Pumpe 25 integriert ist. Die Pumpe 25 fördert das rückgewonnene Gas wieder den Mitteln 8 zum Eingeben des Gases zu. Auf diese Art und Weise kann eine Gasrückgewinnung bewerkstelligt werden, so dass die Kosten für das Zurverfügungstellen von Stickstoffgas gering gehalten werden können. Im Übrigen kann dadurch die Buchse 10 mit einem hinreichend hohen Volumenstrom Stickstoff abgedichtet werden, weil die Kosten für Stickstoff nicht mehr erheblich sind.
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Falls doch einmal Beschichtungsmetall 3 aus dem Beschichtungsbehälter 2 austreten sollte, ist vorsorglich ein Auffangbehälter 15 vorgesehen, der unterhalb des Raums 14 positioniert ist. In jedem Falle wird dadurch Beschichtungsmetall 3 vom Lager 5 fern gehalten, so dass die Gebrauchsdauer des Lagers 5 hoch ist.
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Zusätzlich sind beidseitig der Buchse 10 scheibenförmig ausgebildete Prallbleche 26 und 27 vorgesehen. Das Prallblech 26 bremst den gegebenenfalls stattfindenden Austritt von Beschichtungsmetall 3 aus dem Beschichtungsbehälter 2. Das Prallblech 27 sorgt für eine schnelle Umlenkung des eintretenden Stickstoffs nach oben.
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Die Walze 4 wird durch einen nur sehr schematisch skizzierten Antrieb 17 in Form eines Elektromotors gedreht, der außerhalb des Beschichtungsbehälters 2 angeordnet ist.
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Durch den Antrieb 17 der Walze 4 wird eine saubere Führung des Metallstranges 21 sichergestellt. Damit ist das Abbremsen des Metallstranges durch das Beschichtungsmetall sowie der Aufschwimmeffekt des Stranges unerheblich.
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Der Walzenwechsel kann bei der vorgeschlagenen Schmelztauchbeschichtungsvorrichtung in besonders einfacher Weise erfolgen:
Walze 4 und Walzenwelle 6 sind über eine auf einer kegelförmigen Zentrierung angeordneten auswechselbaren Buchse 18 miteinander verbunden. Diese erlaubt ein axiales Abziehen bzw. Lösen der Walzenwelle 6 von der Walze 4. Der Antrieb erfolgt über Reibschluss, da die zu übertragenden Momente gering sind. Die Walzenwelle 6 ist über das Lager 5 in einem Zwischenteil 28 gelagert, das wiederum in einer zylindrischen Bohrung in einem Lagergehäuse 19 festgelegt ist.
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Das Zwischenteil 28 kann nach Lösung seiner Befestigung am Lagergehäuse 19 in Achsrichtung aus dem Lagergehäuse 19 abgezogen werden (s. Doppelpfeil 29). Erfolgt dies, wird die Verbindung zwischen Walze 4 und Walzenwelle 6 gelöst, so dass die Walze radial angehoben werden kann. Dadurch ist ein einfacher Wechsel der Walze 4 möglich.
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Um dies ohne Gefahr des Auslaufens von Beschichtungsmetall 3 aus dem Beschichtungsbehälter 2 zu bewerkstelligen, ist eine Ausbildung und Aufhängung des Beschichtungsbehälters 2 vorgesehen, wie es aus den 2 und 3 hervorgeht.
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Der Beschichtungsbehälter 2 ist um eine Achse 20 drehbar gelagert, wobei die Achse 20 parallel zur Walzenachse verläuft. Ein Hubsystem 30 ermöglicht die Positionierung des Beschichtungsbehälters 2 in zwei Stellungen:
In 2 ist eine Stellung A skizziert, die der normalen Arbeitsposition entspricht.
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In 3 hat das Hubsystem 30 den Beschichtungsbehälter 2 in eine Position B angehoben, in der der Walzenwechsel erfolgen kann. Wie zu sehen ist, kommt der Badspiegel des Beschichtungsmetalls 3 in dieser Position unterhalb der Achse der Walze 4 zu liegen, so dass kein schmelzflüssiges Beschichtungsmetall 3 während der Walzenwechsels durch die Buchsen 10 und durch die Wandung 7 des Beschichtungsbehälters 2 auslaufen kann.
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Insbesondere entsteht durch das Zusammenwirken der vorgeschlagenen Maßnahmen eine optimal arbeitende Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten, deren Betriebskosten gering sind. Die Gasdichtung arbeitet sehr effizient und verhindert ein Auslaufen von Beschichtungsmetall aus dem Beschichtungsbehälter. Eine mechanische Dichtung, die sehr anfällig gegen das aggressive Beschichtungsmetall wäre, ist hierfür nicht erforderlich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Beschichtungsbehälter
- 3
- schmelzflüssiges Metall
- 4
- Walze
- 5
- Lager
- 6
- Welle der Walze
- 7
- Wandung des Beschichtungsbehälters
- 8
- Mittel zum Eingeben eines inerten Gases
- 9
- Bereich des Lagers
- 10
- Buchse
- 11
- Durchtrittsstelle der Welle durch die Wandung
- 12
- Gasabscheideelement
- 13
- axiales Ende der Walze
- 14
- Raum
- 15
- Auffangbehälter
- 16
- Mittel zum Auffangen des inerten Gases (Platte)
- 17
- Drehantrieb
- 18
- auswechselbare Buchse
- 19
- Lagergehäuse
- 20
- Achse
- 21
- Metallstrang
- 22
- Ofen
- 23
- Gasleitung
- 24
- Filter
- 25
- Pumpe
- 26
- Prallblech
- 27
- Prallblech
- 28
- Zwischenteil
- 29
- Doppelpfeil
- 30
- Hubsystem
- N2
- inertes Gas (Stickstoff)
- a
- Abstand
- A
- erste Stellung des Beschichtungsbehälters
- B
- zweite Stellung des Beschichtungsbehälters
- F
- Förderrichtung des Metallstranges
