DE10312939A1

DE10312939A1 - Verfahren und Einrichtung zum Schmelztauch-Beschichten von Metallbändern, insbesondere von Stahlbändern

Info

Publication number: DE10312939A1
Application number: DE10312939A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Behrens; Rolf Brisberger; Bodo Falkenhahn; Hans-Georg Dr. Hartung; Bernhard Tenckhoff; Walter Dr. Trakowski; Michael Zielenbach
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-03-22
Publication date: 2004-09-09
Also published as: MY142526A; TW200506095A; CN1809651B; US20100050937A1; CN1809651A

Abstract

Ein Verfahren zum Schmelztauch-Beschichten von Metallband (1), insbesondere von Stahlband (1a), das durch eine Beschichtungsstation (4) hindurchgeführt wird, wobei das Metallband (1) mit Beschichtungsmetall (3) beschichtet wird, hält das Metallband (1) mittig in einem Führungskanal (8) in einem elektromagnetischen Abdichtfeld (13), das den Führungskanal (8) nach unten abdichtet und führt das Metallband (1) seitlich gegen ferromagnetische Anziehung durch ein Korrekturfeld (14). Um eine seitliche Abdichtung bei Verwendung beliebiger Abdichtfelder (13) passend auszuwählen, wird vorgeschlagen, dass das Abdichtfeld (13) als elektromagnetisches Wanderfeld (10), als Sperrfeld (11) oder als Pumpfeld (12) ausgeführt wird und mehrere Korrekturfelder (14) in einer ausgewählten Konfiguration verteilt angeordnet werden, deren Lage und Anzahl zumindest nach verschiedenen Breitenstufen des Metallbandes (1) individuell festgelegt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schmelztauch-Beschichten von Metallbändern, insbesondere von Stahlbändern, die schräg oder vertikal von unten nach oben durch das flüssige Beschichtungsmetall hindurch in einer Beschichtungsstation geführt werden und nach dem Austreten die Beschichtungsdicke kontrolliert wird, wobei das dünne, zu Schwingungen neigende Metallband noch im flüssigen Zustand der Beschichtung bei veränderlicher Bandgeschwindigkeit über ein elektromagnetisches Abdichtfeld im Führungskanal nach unten abgedichtet und seitlich gegen ferromagnetische Anziehung durch ein Korrekturfeld geführt wird.

Ein derartiges Verfahren und die zugehörige Einrichtung, insbesondere das elektromagnetische Abdichtfeld im Führungskanal, das nach unten abdichtet und seitlich gegen eine ferromagnetische Anziehung wirkt, ist ohne ein Korrekturfeld aus der EP 0 776 382 B1 bekannt.

Das eingangs bezeichnete Verfahren zur Bandstabilisierung ist außerdem aus der DE 195 35 854 C2 zu entnehmen. Das elektromagnetische Abdichtfeld arbeitet dort als elektromagnetisches Wanderfeld. Dabei ist im Bereich des Führungskanals ein der Aussteuerung des elektromagnetischen Wanderfeldes überlagertes steuerbares Magnetfeld aufgebracht, dessen Feldstärke und/oder Frequenz in Abhängigkeit von der sensorisch erfassten Bandlage im Beschichtungskanal einstellbar ist. Die hierzu verwendete Einrichtung besteht allerdings aus Paaren von Magnetspulen, die in Bandlaufrichtung hintereinander angeordnet sind. Zusätzlich sind um den Führungs kanal herum weitere Spulen vorgesehen. Dadurch sind die hinsichtlich Feldstärke und/oder Frequenz steuerbaren Magnetspulenpaare an unterschiedliche Bandmaterialien oder Banddicken anzupassen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren oder die Einrichtung sind jedoch weder für sehr dünne Metallbänder noch für unterschiedliche Bandbreiten einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Abdichtung zusammen mit einer gegen seitliche ferromagnetische Anziehung für alle derzeit bekannten magnetischen Abdichtungsfelder vorzuschlagen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in jeweils einem Induktor eine oder mehrere Hauptspulen mit ihrem elektromagnetischen Feld ein Abdichtfeld erzeugt und als elektromagnetisches Wanderfeld, als Sperrfeld oder als Pumpfeld ausgeführt wird und mehrere Korrekturfelder in einer ausgewählten Konfiguration verteilt angeordnet werden, deren Lage und Anzahl zumindest nach verschiedenen Breitenstufen des Metallbandes individuell festgelegt werden. Der Vorteil ist neben der Vermeidung des Einflusses der ferromagnetischen Anziehung eine Anpassungsmöglichkeit an eine Vielzahl von Kriterien, zu denen bisher Mittenabweichungen durch die ferromagnetische Anziehung des Metallbandes im Führungskanal entstehen konnten. Als Beispiele mögen genannt werden: veränderte Dicke, Bandwellen, wie bspw. Mittenwölbungen, Quarterbuckles, Crossbows, S-Formen u. dgl. Der Hauptvorteil ist jedoch, dass eine Breitenänderung in Breitenstufen schon bei der Konstruktion der Induktoren berücksichtigt werden können, d.h. eine Anzahl und die Lage der Korrekturfelder auf eine feste Metallbandbreite abgestimmt sind. Dabei können die Ausdehnung der Magnete durch Wahl der Abdichtungsart durch Wanderfeld, Sperrfeld oder Pumpfeld berücksichtigt werden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Korrekturfelder in Lage und Anzahl in Abhängigkeit eines Produktionsprogrammes verteilt werden. Nach ein und demselben Verfahren können unterschiedliche Metallband-Breiten beschichtet werden.

Zur günstigen Steuerung der Magnetfelder von Hauptspule und Korrekturspule ist auch vorteilhaft, dass die Korrekturfelder von getrennten Stromversorgungseinrichtungen angesteuert werden, die phasen- und taktsynchron mit dem jeweiligen Induktor betrieben werden.

Dabei werden Korrekturschritte des Korrekturfeldes gegenüber dem Hauptspulenfeld dadurch einfacher ablaufen, dass die Korrekturfelder mit Gleichstrom betrieben werden.

Eine weitere Maßnahme zur besseren Beeinflussung der Hauptfelder ist dadurch gegeben, dass die Korrekturfelder lokal innerhalb des Abdichtfeldes feldverstärkend oder feldschwächend betrieben werden.

Da das Bestimmen der momentanen Lage des Metallbandes im Führungskanal eine Voraussetzung für die Steuerung der Korrekturfelder ist, wird weiter vorgeschlagen, dass die seitliche Lage des Metallbandes im Führungskanal über Mess-Spulen abgefragt wird, wobei Messungen innerhalb der Korrekturfelder und/oder außerhalb der Korrekturfelder durchgeführt werden.

Es besteht dazu auch die Alternative, dass die seitliche Lage des Metallbandes im Führungskanal kontinuierlich über berührungslose Messverfahren, wie bspw. Laser-Strahlen, gemessen wird.

Die Einrichtung zur Schmelztauch-Beschichtung des Metallbandes, insbesondere des Stahlbandes, ist für einen Metallband-Breitenwechsel dahingehend ausgebildet, dass der Induktor jeweils zumindest an zwei gegenüberliegenden Magnetjochflächen jeweils ein Abdichtfeld mit einer oder mehreren Hauptspulen für ein elektromagnetisches Wanderfeld, ein Sperrfeld oder ein Pumpfeld und mit mehreren in der Magnetjochfläche in einer ausgewählten Konfiguration verteilten Korrekturspulen aufweist, deren Anzahl und Lage entsprechend verschiedener Breiten und/oder Dicken des Metallbandes festgelegt ist.

Dazu können für verschiedene Bandbreiten und/oder Dicken die Einflüsse der Korrekturspulen auf das Hauptspulenfeld dadurch gesteuert werden, dass die Korrekturspulen in Abhängigkeit eines Produktionsprogrammes in den Ecken eines Polygons angeordnet sind.

Als Unterstützung für diese Gestaltung dient dabei, dass die Korrekturspulen an getrennte Stromversorgungsquellen angeschlossen sind, die phasen- und taktsynchron mit den jeweiligen Hauptspulen angesteuert sind

Die momentane Lage des Metallbandes im Führungskanal kann auch für wechselnde Geschwindigkeiten des Bandlaufs erfasst werden, indem innerhalb und/oder außerhalb der Korrekturspulen Mess-Spulen für die Bestimmung der momentanen Bandposition innerhalb des Führungskanals vorgesehen sind.

Im allgemeinen ist eine sehr genaue Messung dadurch erzielbar, dass die seitliche Lage des Metallbandes im Führungskanal mittels berührungslos arbeitenden Messmitteln gemessen wird.

Die Korrekturspulen können auch an eine Gleichstromquelle angeschlossen sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher beschrieben werden.
Es zeigen:
1 die Beschichtungsstation mit dem Magnetsystem des Wanderfeldes,
2 die Beschichtungsstation mit dem System des Sperrfeldes,
3 die Beschichtungsstation mit dem System des Pumpfeldes und
4 eine Vorderansicht eines Abdichtfeldes mit der Hauptspule , den Korrekturspulen und den Mess-Spulen.
Bei dem Verfahren zum Schmelztauch-Beschichten von Metalibändern 1, insbesondere von Stahlbändern 1a, wird das Metallband 1 vorgewärmt aus einem Ofen über Umlenkrollen als Bandführungen 2 schräg oder vertikal von unten nach oben durch das flüssige Beschichtungsmetall 3 hindurch in eine Beschichtungsstation 4 geführt. Nach dem Austreten aus der Beschichtungsstation 4 wird die Beschichtungsdicke 5 in einem Abstreifsystem 6 kontrolliert.
Während des Beschichtens mit Beschichtungsmetall 3 neigt das relativ dünne Metallband 1 zu Schwingungen, wobei noch Schwankungen in der Bandgeschwindigkeit oder jeweils nach den gewählten Abmessungen veränderte Bandgeschwindigkeiten bei noch flüssigem Zustand der Beschichtung 7 das Metallband 1 über ein elektromagnetisches Abdichtfeld 13 im Führungskanal 8 nach unten abgedichtet und seitlich gegen ferromagnetische Anziehung durch ein Korrekturfeld 14 geführt wird.
Die anzustrebende konstante Mittenlage des Metallbandes 1 im Führungskanal 8 stellt wegen der Einwirkung zwischen Magnetfeld-Induktoren 9 von zwei Seiten und Richtungen her, ein labiles Gleichgewicht dar. Nur in der Mitte des Führungskanals 8 ist die Summe der auf das Metallband 1 einwirkenden magnetischen Anziehungskräfte gleich Null. Sobald das Metallband 1 aus seiner Mittenlage ausgelenkt wird, verändert sich der Abstand zu beiden Induktoren 9. Dabei nähert sich das Metallband 1 einem der Abdichtfelder 13 an und entfernt sich vom anderen. Eine Lösung, die beiden Magnetfelder der Induktoren 9 derart stark zu gestern, um jegliche Verlagerung auszuschließen, scheidet wegen der damit verbundenen starken Erwärmung des Metallbandes 1 aus.
Die Mittenlage des Metallbandes 1 wird zusammen mit anderen Kriterien nunmehr durch die Erzeugung eines Abdichtfeldes 13 in jeweils einem Induktor 9 mit einer Hauptspule 9a berücksichtigt und als elektromagnetisches Wanderfeld 10 (1), als Sperrfeld 11 ( 2) oder als Pumpfeld 12 (3) gewählt. Mehrere Korrekturfelder 14 werden in einer ausgewählten Konfiguration (4) verteilt angeordnet, wobei Lage und Anzahl zumindest nach verschiedenen Breitenstufen des Metallbandes 1 individuell festgelegt werden. Gemäß 4 können die Korrekturspulen 14a innerhalb der Magnetjochfläche 15, die von der Hauptspule 9a umgeben wird in Dreiecksform oder wie gezeichnet als Polygon angeordnet werden. In 4 sind sowohl horizontale Dreiecksformen als auch vertikale Dreiecksformen gebildet. Die Korrekturspulen 14a oder die Korrekturfelder 14 bilden die Ecken 17 eines Polygons und das Polygon 18 kann ein Dreieck, ein Viereck bis hin zu einem n-Eck darstellen. Die Größe der Korrekturspulen 14a beeinflusst dabei ihre Lage und Verteilung.
Die Verteilung der Korrekturspulen 14a oder der Korrekturfelder 14 erfolgt in Lage und Anzahl in Abhängigkeit der ausgewählten Metallband-Breitenstufen analog zu einem Produktionsprogramm.
Die seitliche bzw. mittige Lage des Metallbandes 1 im Führungskanal 8 kann kontinuierlich über berührungslose Mess-Vorrichtungen gemessen werden. Die Mess-Spulen 16 liegen (4) innerhalb oder außerhalb der Korrekturspulen 14a, so dass ein Messbild über die gesamte Metallbandbreite entsteht. Dadurch werden die vorstehend beschriebenen Anomalien der Metallbandform oder der Lage erfasst.
Die Wahl des elektromagnetischen Wanderfeldes 10 oder eines elektromagnetischen Sperrfeldes 11 oder eines elektromagnetischen Pumpfeldes 12 erfolgt über die Materialkennwerte (Festigkeit, Gefügestruktur) des Metallbandes 1.

1: Metallband
1a: Stahlband
2: Bandführung
3: Beschichtungsmetall
4: Beschichtungsstation
4a: Vorratsbehälter
5: Beschichtungsdicke
6: Abstreifsystem
7: Beschichtung
8: Führungskanal
9: Induktor
9a: Hauptspule
10: elektromagnetisches Wanderfeld
11: elektromagnetisches Sperrfeld
12: elektromagnetisches Pumpfeld
13: Abdichtfeld
14: Korrekturfeld
14a: Korrekturspule
15: Magnetjochfläche
16: Mess-Spule
17: Ecken eines Polygons
18: Polygon

Claims

Verfahren zum Schmelztauch-Beschichten von Metallbändern (1), insbesondere von Stahlbändern (1a), die schräg oder vertikal von unten nach oben durch das flüssige Beschichtungsmetall (3) hindurch in einer Beschichtungsstation (4) geführt werden und nach dem Austreten die Beschichtungsdicke (5) kontrolliert wird, wobei das dünne, zu Schwingungen neigende Metallband (1) noch im flüssigen Zustand der Beschichtung (7) bei veränderlicher Bandgeschwindigkeit über ein elektromagnetisches Abdichtfeld (13) im Führungskanal (8) nach unten abgedichtet und seitlich gegen ferromagnetische Anziehung durch ein Korrekturfeld (14) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in jeweils einem Induktor (9) eine oder mehrere Hauptspulen (9a) mit ihrem elektromagnetischen Feld (10, 11, 12) ein Abdichtfeld(13) erzeugt und als elektromagnetisches Wanderfeld (10), als Sperrfeld (11) oder als Pumpfeld (12) ausgeführt wird und mehrere Korrekturfelder (14) in einer ausgewählten Konfiguration verteilt angeordnet werden, deren Lage und Anzahl zumindest nach verschiedenen Breitenstufen des Metallbandes (1) individuell festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfelder (14) in Lage und Anzahl in Abhängigkeit eines Produktionsprogrammes verteilt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfelder (14) von getrennten Stromversorgungseinrichtungen angesteuert werden, die phasen- und taktsynchron mit dem jeweiligen Induktor (9) betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfelder (14) mit Gleichstrom betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfelder (14) lokal innerhalb des Abdichtfeldes (13) feldverstärkend oder feldschwächend betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Lage des Metallbandes (1) im Führungskanal (8) über Mess-Spulen (16) abgefragt wird, wobei Messungen innerhalb der Korrekturfelder (14) und/oder außerhalb der Korrekturfelder (14) durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Lage des Metallbandes (1) im Führungskanal (8) kontinuierlich über berührungslose Messverfahren gemessen wird.
Einrichtung zur Schmelztauch-Beschichtung von Metallband (1), insbesondere von Stahlband (1a), mit einer schräg oder vertikal von unten nach oben verlaufenden Bandführung (2), einer Beschichtungsstation (4), einem an die Beschichtungsstation (4) unten an den Vorratsbehälter (4a) angeschlossenen Führungskanal (8) für das Metallband (1), der mittels eines Induktors (9) zum Abdichten nach unten umgeben ist, mit Korrekturspulen (14a) für eine mittige Lage des Metallbands (1) im Führungskanal (8), und mit einem Abstreifsystem (6) über dem Vorratsbehälter (4a), dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (9) jeweils zumindest an zwei gegenüberliegenden Magnetjochflächen (15) jeweils ein Abdichtfeld (13) mit einer oder mehreren Hauptspulen (9a) für ein elektromagnetisches Wanderfeld (10), ein Sperrfeld (11) oder ein Pumpfeld (12) und mit mehreren in der Magnetjochfläche (15) in einer ausgewählten Konfiguration verteilten Korrekturspulen (14a) aufweist, deren Anzahl und Lage entsprechend verschiedenen Breiten und/oder Dicken des Metallbandes (1) festgelegt ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturspulen (14a) in Abhängigkeit eines Produktionsprogramms in den Ecken (17) eines Polygons (18) angeordnet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturspulen (14a) an getrennte Stromversorgungsquellen angeschlossen sind, die phasen- und taktsynchron mit den jeweiligen Hauptspulen (9a) angesteuert sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb und/oder außerhalb der Korrekturspulen (14a) Mess-Spulen (16) für die Bestimmung der momentanen Bandposition innerhalb des Führungskanals (8) vorgesehen sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Lage des Metallbandes (1) im Führungskanal (8) mittels berührungslos arbeitenden Messmitteln gemessen wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturspulen (14a) an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind.