DE3014651C2

DE3014651C2 - Verfahren und Einrichtung zur Oberflächenbehandlung eines im Durchlauf-Schmelztauchverfahren beidseitig mit einem Metall überzogenen Eisenbandes

Info

Publication number: DE3014651C2
Application number: DE3014651A
Authority: DE
Inventors: Charles Hamilton Ohio Flinchum; Marvin Brill Franklin Ohio Pierson
Original assignee: Armco Inc 45043 Middletown Ohio; Armco Inc
Current assignee: Cleveland Cliffs Steel Corp
Priority date: 1979-04-16
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1984-05-17
Also published as: CS216550B2; GB2048959B; FI69122B; FR2454470A1; FI69122C; DE3014651A1; FR2501724A1; ZA802127B; ATA203480A; AU5687280A; RO109955B1; JPS55141554A; GB2048959A; PL223506A1; BE882777A; AR223217A1; IT8067584A0; NL185463B; ES490588A0; PL126450B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines im Durchlauf-Schrnelztauchverfahren beidseitig mit einem Metal! überzogener. Eisenbandes, wobei man das Eisenband in ein in einem Üfc^rzugstiegel enthaltenes Bad aus geschmolzenem Überzugsmetall eintreten läßt und das Eisenband so vorbehandelt, daß es eine ausreichend hohe Überzugstemperatur besitzt um ein Angießen des Überzugsmetalls auf dem Band zu verhindern, während die Temperatur jedoch niedrig genug ist, um eine zu starke Legierungsbildung zwischen Überzugsmetall und Basismetall zu verhindern und die Oberflächen sauber und oxidfrei zu halten, während das Band das Schmelzbad durchläuft, und wobei das überzogene Band nach seinem Austritt aus dem Bad mit einem nicht-oxidierenden Gasstrahl behandelt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der genannten Gattung ist aus der JP-OS 53-95 831 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung tritt das beidseitig beschichtete 3and zunächst aus dem Bad des flüssigen Beschichtungsmaterials in einen über der Badoberfläche befindlichen freien Raum ein, der ungeschützt ist und zu dem die umgebende Atmosphäre, also Luft, ungehinderten Zutritt hat. Erst in einem gewissen Abstand oberhalb der Badoberfläche tritt das beschichtete Band in einen durch seitliche Schutzplatten gebildeten Behandlungsraum ein, in welchem mittels einander direkt gegenüberliegender Düser, zwei verschiedene Gase, darunter ein nicht-oxidierendes Gas, zur Oberflächenbehandlung des beschichteten Bandes eingeblasen werden. Bei diesem Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung besteht die Gefahr, daß bei geringem Gasdruck und hoher Bandgeschwindigkeit Luft in den kaminartig gebauten Behandlungsraum eingeschleppt werden kann, während bei hohem Gasdruck die Badoberfläche durch ausströmendes Gas genau unterhalb des Behandlungsraumes aufgewirbelt und mit Luft vermischt werden kann. Letzteres führt zur Schlackenbildung auf der Badoberflache und zur Beeinträchtigung der Qualilüt, der Dicke und Gleichmäßigkeit der Beschichtung des Bandes.

Kin ähnliches Verfahren, bei dem das beschichtete Band unmittelbar nach seinem Austritt aus dem Beschichtungsbad zunächst eine bestimmte Strecke durch die freie Atmosphäre läuft, ehe es einer Strahlmesserbehandlung unterworfen wird, ist aus der US-PS 40 78 103 bekannt, wobei in diesem Falle jedoch für die Strahlbehandlung kein nicht-oxidierendes Gas, sondern vorzugsweise Luft oder ein anderes reaktives, also nicht-inertes Gas verwendet wird.

Der Nachteil dieser bekannten Verfahren, die üblicherweise beim Durchlauf-Feuerverzinken angewandt werden, besteht vor allem in der Bildung von Schlacke und Gekrätz an der Oberfläche des Schmelztauchbads. Die Bildung solcher Schlacke bedeutet einen beträchtlichen Zinkveriust: auch wird von der Schlacke oft ein

to Teil von dem Band mitgerissen, gelangt durch den Gasstrahl und bildet im überzogenen Produkt sichtbare Oberflächenfehler.

Ein anderer üblicher Fehler oder eine Unregelmäßigkeit im Überzug, die bei Anwendung üblicher Oberfiächenbehandlungen mit einem Strahl auftreten, werden als »Überzugsriffelung« oder »Meereswelien« bezeichnet. Die Überzugsriffelung kann als wellenartige Ungleichmäßigkeit der Überzugsdicke in Längsrichtung des überzogenen Bandes beschrieben werden. Das Ausmali der Riffelung kann bis zur »Gardinenbildung« stark variieren. Die Überzugsriffelun· läßt sich mit den bekannter., mit einem Gasstrahl arbeitenden Verfahren nur schwer vollständig beseitigen; sie ist bei Geschwindigkeiten unterhalb von etwa 45,5 m/min nahezu unvermeidbar. Zur Herabsetzung der Überzugsriffelung werden üblicherweise hohe Geschwindigkeit, eine dichte Anordnung der Strahldüsen am Band, hoher Aluminiumgehalt des Zinkbades und ein minimales Überzugsgewicht angewandt.

Eine andere Unregelmäßigkeit bei dir Feuerverzinkung wird allgemein als »Zinkblumeneffekt« bezeichnet. Ein Merkmal dieses Effektes ist die Änderung des Oberflächenprofils (Zinkdicke) von einem Rand der Zinkkristallc zum anderen, ein anderes ist eine vertiefte Grenzlinie, weiche jede »Blume«, jeden Kristall, umgibt Beide Aspekte stehen mit der dendritischen Erstarrung von Zinküberzügen in Zusammenhang. Der Zinkblumeneffekt kann z. B. dadurch verringert werden, daß man absichtlich einen Teil des Zinküberzugos mi; dem Eiscn-Basismclall legieren läßt, daß man den Blcigchalt des Zinkbads herabsetzt oder d:iLl man dem Zinkbad Antr.ion zusetzt. Keine dieser Methoden ist jedoch ganz zufriedenstellend. Infolgedessen wurden viele weitere Methoden zur Unterdrückung der Bluiv.enbildung entwickelt. Verfahren, die die endgültige Blumengröße auf einem solchen Minimum halten, daß die Blumen mit dem bloßem Auge kaum sichtbar sind. Aus den US-PS 33 79 557 und 37 56 844 sind Verfahren zur Beschränkung der Blumengröße auf ein Minimum bekannt. Die meisten Verfahren umfassen das Besprühen des geschmolzenen Überzugs mit Wasser oder wäßrigen Lösungen, um den Überzug abzuschrecken und viele Kristallkeime zu erzeugen. Obwohl diese Verfahren zur Minin>^:ivung des Zinkblumeneffckts beitragen, besitzen sie doch einige Nachteile, und die erzielten Ergebnisse sind nicht immer reproduzierbar. Diese Verfuhren beseitigen beispielsweise nicht die bei der Fertigbehandlung mit einem Gasstrahl auftretenden Riffelungen und die Schlackcnbild jng.

w) Die verschiedenen beim Feuerverzinken auftretenden Unregelmäßigkeiten von in üblicher Wci.y; mit einem Gasstrahl fertigbehandelten Zinküberziigc.i können durch Dressieren maskiert werden. Das Dressieren hat jedoch zur Folge, daß die Unregelmäßigkeiten in das Basismeiall eingedrückt werden. Infolge der ungleichförmigen Kaltbearbeitung des Basismetalls können die Fehlstellen wieder sichtbar werden, wenn empfindliche Geeenstände. z. B. Teile von

gestanzt cder geformt werden.

Ein anderes Problem, das bei der üblichen Fertigbearbeitung mit einem Gasstrahl auftritt, ist das der Überzugsregulierung an den Bandkanten. Die Überzugsdikke der schmalen, unmittelbar an jede Kante angrenzenden Streifen ist größer als die Überzugsdicke über den Rest der Bandbreite. Wenn dieser Dickeunterschied groß genug ist, ergibt sich beim Wickeln des endlosen Bandes unter Spannung ein Aufbau an den Kanten.

Andere störende Probleme sind z. B. die Knötchenbildung an den Kanten, d. h. kleine Oxidkügelchen. die an der Bandkante sitzen und durch den Gasstrahl gezogen werden. Ferner tritt noch ein Kantendefekt bei mit langsamer Geschwindigkeit erfolgender Gasbestrahlung auf, der allgemein als »gefiedertes Oxid« bekannt ist. Gefiedertes Oxid kennzeichnet sich durch diskontinuierliche Flecken aus dickem Überzugsmctall, welche durch den Gebläsestrahl gezogen werden. Sie erscheinen ganz ähnlich wie Federn, die von den Handkanten aus nach innen gerichtet sind, wobei ihre Spitzen auf die Bandmitte zu zeigen.

Viele Methoden wurden bereits zur Herabsetzung der Oxidbildung und des Problems der Oxidregulierung an den Bandkanten angewandt. Abgeschrägte Düsenschlitzöffnungen werden aligemein verwendet, wobei die Breite der Schlitzöffnung der Strahldüse kontinuierlich von der Mitte der Düse zu ihren Enden hin zunimmt. Eine solche profilierte Strahldüse ist in der US-PS 41 37 347 beschrieben.

Weitere Methoden zur Regulierung des Kantenüberzugs umfassen die Krümmung der Strahldüsen, so daß die Düse an den Kanten des Bandes diesem näher liegt als an der Bandmitte. Auch wurden Flügel oder Verlängerungen an den Düsen an den Bandkanten verwendet, um die Düse so dichter an die Kanten als an die Bandmitte heranzubringen. Noch andere Methoden beinhalten die Verwendung von Blenden und Hilfsstrahler:, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Hauptstrahldüsen, um die Abstreifkraft des Strahls an den Bandkanten gegenüber der Absircifkraft des Strahls in der Uandmiltc /u verändern.

Alle bekannten Methoden ergeben jedoch keine optimale Kantenregulierung bei einem Minimum an Personalaufwand, maximaler Ausnutzung des Überzugsmetalls, ausreichende Kantenregulierung bei langsamem Betrieb und eine genaue Kantenregulierung über einen weiten Bereich von Bandbreiten.

Noch andere Probleme in Verbindung mit üblichen Gasstrahl-Fertigbehandlungen betreffen die Überzugsgewichte und die Streckengeschwindigkeiten. Die Wechselwirkung zwischen der Viskosität des Überzugsmetalls und der auf dem Band anhaftenden Menge an Überzugsmetall ist proportional zur Bandgeschwindigkeit. Bei niedrigen Geschwindigkeiten stand man bisher dem Problem der Wellenbildung gegenüber. Um dem zu begegnen, fand man. daß eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit des zur Endbehandlung dienenden Gasstrahls das Oxid aufbricht und gleichmäßiger verteilt. Ein niedriger Strahldruck und eine gleichzeitige Stellung der Strahldüsen dicht am Band ergibt ein Oxidansammlungsproblem an den Kanten. In der Vergangenheit mußten daher die Parameter zur Regulierung der Oxidansammlung an den Kanten und der Wellenbildung eingestellt werden, was höhere Bandgeschwindigkeiten erforderte. So war es beispielsweise allgemein üblich, die übliche Fertigbehandlung mit einem Gasstrahl nur bei Bandgeschwindigkeiten von über 30 m/min zur Erzielung handelsüblicher Überzugsgewichte (ASTM A525, G-90) anzuwenden. Oxidansammlungen an den Kanten treten bei einem G-90-Überzug (Über/ugsgewicht 275 g/m²) in der Regel bsi Geschwindigkeiten unter etwa 45,5 m/min auf. Die Mindestbetriebsgeschwindigkeii für dickere Überzüge, z. B. von 564 g/m-' (G-185), ist sogar noch beschränkter und eine gleichmäßige Überzugsdicke von Kante zu Kante wird mit zunehmendem Überzugsgewicht immer schlechter. Eine andere wichtige Praxis bei den meisten bisherigen Strahlfertigbehandlungen besteht darin, die Strahldüsen tatsächlich direkt einander gegenüber anzuordnen, so daß die Strahlen an den Kanten des Bandes direkt aufeinandertreffen. Dadurch entstehen extrem starke und störende Geräusche. Wenn die Strahldüsen unter senkrechter gegenseitiger Versetzung betrieben werden, kann eine Umschlagwirkung erzielt werden, wobei der letzte auf das Band auftreffende Strahl die Bildung eines Wulstes aus dickem Überzugsmetall entiang der Kanic üuf asT entgegengesetzten Seile des Bandes zur Folge hat. Außer dem Geräuschproblem und der Notwendigkeit einer genauen Einstellung der Strahldüsen durch den Arbeiter, kann sich bei dem Betrieb mit gegenüberliegenden Düsen noch das Problem ergeben, daß Spritzer des Überzugsmetalls durch eine Düse von der Wandkante weg und in die Düsenöffnung der gegenüberliegenden Düse geblasen werden.

Bisher bestand der zur Oberflächenbehandlung von beidsl-äig feuerverzinktem oder feueraluminiertem • Band verwendete Gasstrahl aus Stickstoff. Die Strahljo behandlung erfolgte jedoch in Umgebungsatmosphäre. Bei der Strahlbehandlung wird weniger Stickstoff als Luft benötigt. Die durch eint solche Oberflächenbehandlung erzielten Ergebnisse ähneln jedoch mehr denen, wie man sie durch eine Strahlbehandlung mit Luft in einer Umgebungsatmosphäre erzielt, als den mit der vorliegenden Methode erzielten.

In den US-PS 41 07 357 und 41 14 563 und in der DE-PS 26 56 524 sind Verfahren zum Überziehen von nur einer Seite eines Eisenbands beschrieben. Bei Durchführung dieser Verfahren wird das überzogene Band nach Kontakt mit der Überzugsschmcl/c in einer nicht-oxtdierendcn Schutzatmosphäre gehalten und wird mit Stickstoff oder einem nicht-oxidierenden Gasstrahl fertigbehandelt. Der Hauptzweck dieser Maßnahmen besteht jedoch in einer Verhinderung der Oxidation der nicht überzogenen Seite des Eisenbands oder, wenn die nicht überzogenene Seite einen Oxidfilm trägt, darin, ein Haften des Überzugsmetalls an dem Oxidfilm zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung sowie t>ne Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen es gelingt, die Schlackenbildung auf der Oberfläche des Bades, die Bildung von Riffelungen und Wellen auf den Metallüberzügen, die Verluste an Überzugsmetall, den Zinkblumeneffekt und die Unregelmäßigkeiten in der Schichtdicke des Überzuges an Rändern und Kanten des Bandes zu verringern und zu opti mieren.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingang: genannten Gattung dadurch gelöst, daß ein in bezug au das Bad abgedichtetes Gehäuse für das zweiseitig über zogene Metallband bei dessen Austritt aus dem Bad mi einem Auslaß für das überzogene Band vorgesehei es wird, in dem eine nicht-oxidierende Atmosphäre auf rechterhalten wird, eine Strahldüse auf jeder Seite de überzogenen Bandes innerhalb des Gehäuses angeord net und der Sauerstoffgehalt des Gasstrahls und de

Atmosphäre innerhalb dieses Gehäuses auf weniger als 200 ppm gehalten wird.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die bei den bisher üblichen Fertigiingsbchandlungsmethoden auftretenden Probleme wesentlich verringert oder sogar beseitigt werden, wenn bei dem üblichen Durchlaiif-Schmel/.tauchverfahren zur beidseitigen Metallisierung das Überzugsmetall bei seinem Austritt aus dem Schu.dzbad von einem Gehäuse umgeben wird, in welchem eine nahezu sauerstofffreie Atmosphäre herrscht, und wenn das überzogene Band in diesem Gehäuse mit einem nicht-oxidierenden oder inerten Gas oberflächenbehandelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren macht zwar Maßnahmen zur Minimierung der Blumenbildung nicht überflüssig, läßt jedoch diese Maßnahmen erstmalig wirkungsvoll und zuverlässig werden. Die Schlackenbildung und die damit zusammenhängenden Probleme werden stark verringert, und es treten keine Wi¹IIiIiIgL¹Ii bei der Slrahlbehundlung, selbst bei niedrigen Betriebsgeschwindigkciien mehr auf. Durch die ausgeprägte Herabsetzung der Schlackenbildiing werden Verluste an Überzugsmetall durch Abstreichen der Badoberfläche stark verringert.

Eines der Hauptmerkmale der Erfindung besteht darin, daß alle mit der Regulierung des Überzugs an den Bandkanten verbundenen Probleme mit dem Ausschluß von Sauerstoff bei der abschließenden Oberflächenbehandlung völlig entfallen. Mindestbetriebsgeschwindigkeiten werden nicht mehr durch eine Oxidansammlung an den Kanten bestimmt, sondern nur noch durch das gewünschte Überzugsgewicht in bezug zu der Menge an boerzugsmetall, die durch die Strahldüsen von dem Band abgestreift wird. Zum Beispiel wurde gefunden, daß man Überzüge mit ausgezeichneter Qualität mit einem Überzugsgewicht von 275 g/m² ohne Schwierigkeiten bei Geschwindigkeiten von nur 9,1 m/min erhalten kann. Wülste an den Kanten treten nicht auf. so daß v»IC ^»trSmvjüSCri SCrirvTCCiii gCgcnCiriariucr VcFSciZi WGT-den können, was die Notwendigkeit für eine genaue Einstellung entfallen läßt, das Geräusch stark verringert und das Problem der Zinkspritzer beseitigt. Der Bau der Düse kann vereinfacht werden und man kann eine Düse mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung gleichförmiger Breite über ihre ganze Länge verwenden, was die Vielzahl spezieller Düsenkonstruktionen, sowie die Methoden und Mittel zur Regulierung der Kantendicken überflüssig macht. Bei allen Überzugsgewichten erhält man eine überlegene Gleichförmigkeit des Überzugs von Kante zu Kante, da keine Anpassung des Mittelteils an die dicken Kanten mehr erforderlich ist.

Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, scheint sich doch aufgrund der vorliegenden Erfindung zu ergeben, daß die Überzugswellen und die Kantenverdickungen bei den üblichen Fertigbehandlungen mit einem Gasstrahl vollständig durch Oxid des Überzugsmetalls verursacht werden. Irgendwo im Bereich der Strahleinwirkung, wahrscheinlich unmittelbar oberhalb des Punkts mit der Oberflächengeschwindigkeit Null, wird frisches (nicht-oxidiertes) Überzugsmetall freigelegt und bildet in diesem Moment eine sehr dünne Oxidhaut. Das Weiterlaufen oder die Verteilung dieser sehr dünnen Oxidhaut auf dem fertigen Überzug bestimmt das Auftreten von Überzugswellungen. In der derzeitigen Praxis hält der Strahl periodisch den Oxidfilm zurück. Dieser baut sich solange auf, bis der Strahl ihn nicht mehr länger zurückhalten kann, !n diesem Moment bricht ein Segment verhältnismäßig dickes Oxid ab und läuft mit dem fertigen Überzug weiter. Dieses mitlaufende Segment trägl unter sich einen Überzug, der dicker ist als derjenige, der durchläuft, wenn der Oxidfilm zurückgehalten wird. Dieser Prozeß wiederholt sich sekündlich mehrmals unter Wellenbildung.

s Ein ähnlicher Mechanismus ist wahrscheinlich für die Entstehung von Überzugsmetallansammlungen entlang der Bandkanten verantwortlich. An den Kanten wird jedoch die Geometrie ein zusätzlicher wichtiger Faktor, da auf die K.intcnoberflächen keine Abstreifkraft einwirkt. Verhältnismäßig dickes Oxid gelangt mehr oder weniger kontinuierlich durch den Wirkungsbereich des Strahls und trägt unter sich einen dicken Überzug mit. Diese Oxidhülle um jede Bandkantenoberfläche ist der »Behälter«, der das Auftreten eines Zinkwulstes ermöglicht, wenn die Strahldüsen senkrecht versetzt sind.

Diese Ungleichmäßigkeiten des Überzugs werden durch Oxid auf dem geschmolzenen Überzugsmetall verursacht und sie werden bei der vorliegenden Erfindung durch Vermeidung einer Oxidation ausgeschaltet.

Üas nach liem eriindungsguniauen Verfahren erhaltene verzinkte Produkt besitzt so ausgezeichnete Oberflächenqualitäten nach dem Dressieren, daß es als freiliegender Teil von Autokarosserien, für Werkzeuge und dergleichen geeignet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gut für das Feuerverzinken mit kurzen Eintauchzeiten und flachen Badtiegeln unter Verwendung einer nur teilweise eingetauchten Umlenkwalze.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens gemäß den Patentansprüchen 6 bis 19 gelöst.

Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung sind auf das Überziehen eines Eisenbandes mit Zink. Zinklegierungen. Aluminium. Aluminiurnlegierun-

gen, Blei-Zinn-Legierungen, Blei und solchen Überzugsmetallen oder Metallegierungen anwendbar, die Oxide bilden, so daß eine annehmbare Fertigbearbeitung der

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wuv;tuav.iit. umvii t_iin_ ul/iivmv uLi<iiiiu\.naiiuiuiig wu».i durch übliche Austrittswalzen nicht erzielt werden kann. Ohne darauf beschränkt zu sein, wird das erfindungsgemäße Verfahren nachstehend beispielsweise für das Feuerverzinken beschrieben. Das Verfahren kann bei verschiedenen Verzinkungsmethoden und -anlagen angewandt werden. Beispielsweise ist das Verfahren auf das flußmittelfreie Feuerverzinken von Eisenband anwendbar, wobei die Bandoberflächen einer Vorbehandlung unterworfen werden müssen, welche die Bandoberflächen oxidfrei macht und vorzugsweise das Band auf eine Temperatur nahe derjenigen des geschmolzenen Zink- oder Zinklegierungsbads zu dem Zeitpunkt bringt, zu welchem das Band unter dessen Oberfläche trtt. Eine unter Glühen in der Verzinkungsanlage stattfindende flußmittelfreie Hauptvorbehandlungsmethode ist das sogenannte Sendzimir- Verfahren oder die Oxidations-Reduktions-Methode, wie sie in den US-PS 21 10 893 und 21 97 622 beschrieben ist. Eine andere flußmittelfreie Vorbehandlungsmethode mit Glühen in der Verzinkungsanlage ist das sogenannte Selas-Verfahren, oder die mit direkt beheiztem Ofen durchgeführte. in der US-PS 33 20 085 beschriebene Methode.

In dem Sendzimir-Verfahren wird ein Eisenband in einem oxidierenden Ofen (der ein direkt beheizter Ofen sein kann) auf eine Temperatur von etwa 370 bis 485°C ohne Steuerung der Ofenatmosphäre erhitzt in Luft abgeführt, um eine geregelte Oberflächenoxidschicht zu bilden, deren Aussehen von Hellgelb bis Purpur oder sogar Blau variiert, dann in einen eine Wasserstoff- oder Stickstoffatmosphäre enthaltenden Reduktionsofen ein-

ίο

geführt, wo das Gut auf etwa 735 bis 925°C erhitzt und die geregelte Oxidschicht vollständig reudziert wird. Das Gut gelangt dann in einen Kühlabschnitt, der eine reduzierende Schutzatmosphäre. z. B. ein Wasserstoff-Stickstoffgemisch, enthält, dann wird es auf etwa die Temperatur der Schmelze des Übcrzugsmetalls gebracht und dann unter die Badoberfläche geführt, während es noch ν -n der Schutzatmosphäre umgeben ist.

Bei dem Sfclas-Verfahren v/ird das Eisenband durch einen direkt beheizten Vorerhitzungsofen geführt. Das Band wird durch direkte Verbrennung von Brennstoff und Luft unter Erzeugung von gasförmigen Verbrennungsprodukten, die mindestens etwa 3% brennbare Stoffe in Form von Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten, erhitzt. Dabei erreicht das Band eine Temperatur voη etwa 535 bis 760° C, und behält völlig oxidfreie glänzende Oberflächen. Dann wird das Band in einen Reduktlonsabschnitt geführt, welcher in bezug auf den Vorerhitziingsahschnitt abgedichtet ist und eine Wasserstoff- und Stickstoffatmosphäre enthält; dort kann es weiter durch Strahlungsheizröhren auf etwa 650 bis 925⁰C erhitzt und dann auf etwa die Temperatur des Bades aus der Metallschmelze für den Überzug abgekühlt werden. Das Band wird dann unter die Badoberfläche eingeführt, während es noch von der Schutzatmosphäre umgeben ist.

Andere verwandte Vorbehandlungsmethoden finden sich in den US-PS Rc 29 7 ib. 38 37 790. 4123291, 4123 292 und 4140 552. Der vorstehend genannte Stand der Technik stellt lediglich Beispiele für flußmittelfreie Feuerverzinkungsmethoden dar, auf welche die Erfindung anwendbar ist. Bei Anwendung solcher üblicher Methoden, wie sie vorstehend beschrieben wurden, muß das zu überziehende Metallband mindestens so lange in einer Schutzatmosphäre gehalten werden, bis es unter die Oberfläche des Bades aus geschmolzenem Zink oder geschmolzener Zinklegierung eintritt.

Eine solche Schutzatmosphäre ist nicht erforderlich, wenn mit Flußmittel oder mit einer chemischen Vorbedaß während des tatsächlichen Überziehens, wobei das Eisenband durch das geschmolzene Bad aus Zink oder Zinklegierung läuft, das Band die richtige Überzugstemperatur besitzt oder erlangt und seine Oberflächen oxids frei sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung ist

Fi g. 1 eine halb schemaiische Querschnittsteilansichi einer kontinuierlichen Heißverzinkungsanlage für die lü Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine vergrößerte, halb schematische Querschnittsteilansicht des Endes der Feuerverzinkungsanlage von Fig. 1,

F i g. 3,4 und 5 vergrößerte, halb schematische Querschnittsteilansichten ähnlich F i g. 2, die jedoch verschiedene Anordnungen der Umlenkrolle zeigen,

Fig.6 eine halb schematische Querschnittsteilansicht. welche das Gehäuse als integralen Teil des Mundstücks zeigt, durch welches das Band in das Schmelzbad eintritt, und

F i g. 7 eine halb schematische Querschnittsteilansicht ähnlich Fig.6. jedoch mit einer nur teilweise eingetauchten Umlenkrolle und einer Pumpe für das geschmolzene Überzugsnietall.

Als Beispiel wird nachstehend das erfindungsgemäße Verfahren in Anwendung auf eine Feuerverzinkungsanlage vom Selas-Typ beschrieben. Die Anlage in F i g. 1 ist mit 1 bezeichnet. Der das Band zum Überziehen vorbereitende Ofen umfaßt einen direkt beheizten Ofen to 2, einen mit geregelter Atmosphäre betriebenen Heizofen 3, einen ersten Kühlabschnitt 4, einen zweiten Kühlabschnitt 5 und ein Mundstück 6. Das Mundstück 6 ist so gebaut, daß es unter die Oberfläche eines Bades 7 aus geschmolzenem Zink oder einer Zinklegierung, die sich in einem Überzugstiegel 8 befindet, reicht.

Das zum Überziehen vorzubereitende Eisenband 9 tritt über Rollen 10 und 11 und durch Dichtungs- oder Verschiußroiien 12 und 13 in den direk! beheizter. Ofen

2 ein, wobei die Rollen 12 und 13 so angeordnet sind, handlung arbeitende Methoden angewendet werden, 40 daß das Entweichen von Verbrennungsprodukten durch wie sie z.B. in den US-PS 28 24 020 und 28 24 021 be- die Eintrittsöffnung 14 des Vorerhitzungsofens 2 auf schrieben sind. Kurz gesagt, läßt man bei Anwendung einem Minimum gehalten wird. Der dh-'kt beheizte solcher chemischer Methoden das Eisenband durch ein Ofen 2 arbeitet bei einer Temperatur von etwa 126O⁰C. Flußmittelbad und durch Mittel laufen, die die richtige Die Funktion des direkt beheizten Ofens besteht darin. Dicke des Flußmittelüberzugs auf dem Band gewährlei- 45 rasch öl und dergleichen von den Oberflächen des Eisten. Das Eisenband wird dann durch eine Heizkammer senbands 9 wegzubrennen, und dabei gleichzeitig eine geführt, wo es zur Verdampfung des in der Flußmittellö- partielle Erhitzung zum Glühen des Bandes zu ergeben, sung enthaltenen Wassers erhitzt wird. Dann wird das Der auf die angegebene Temperatur direkt beheizte Eisenband weiter bis auf eine Temperatur nahe der ma- Ofen reicht zur Erwärmung des eintretenden Bandes

auf eine Temperatur von etwa 535 bis 760°C aus, wenn dieses Rand von dem direkt beheizten Ofen in den Ofen 3 mit geregelter Atmosphäre läuft.

Das Eisenband 9 läuft um Umlenkrollen 15 und 16 und beginnt dann seinen Aufwärtsweg durch den Heizren läßt sich in gleicher Weise auf Feuerverzinkungsan- 55 ofen 3 mit geregelter Atmosphäre. Danach läuft das lagen mit solchen Flußmittel- oder chemischen Vorbe- Band um die Umlenkrolle 17 und nach unten wiederum

durch den Ofen 3. Der mit geregelter Atmosphäre betriebene Heizofen kann mit Strahlungsheizröhren betrieben sein und erhöht die Temperatur des Eisenbands bO 9 weiter auf etwa 650 bis 925°C. je nach der Natur des Eisenbands und dessen gewünschten Endeigenschaften. Der Vorbereitungsofen der Überzugsanlage 1 kann eine oder mehrere Kühlkammern aufweisen. Lediglich zur Erläuterung ist der Ofen hier mit zwei Kühlkam-

jede übliche Vorbehandlungsmethode, wie sie der vor- 05 mern 4 und 5 dargestellt. Aus dem Ofen 3 mit geregelter stehend besprochene Stand der Technik angibt, umfas- Atmosphäre gelangt das Band 9 um Umlenkrollen 18 sen. Ganz allgemein betreffen diese Ausdrücke jede ge- und 19 in die Kühlkammer 4. Die Kammer 4 kann in eignete Vorbehandlungsmethode, deren Ergebnis so ist. bekannter Weise mit Kühlröhren ausgestattet sein. Bei

ximalen Temperatur der Stabilität des Flußmittclüberzugs auf dem Band erhitzt. Man läßt das Band dann unter die Oberfläche des Bades aus geschmolzenem Zink oder geschmolzener Zinklegierung eintreten, so daß es überzogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahlß ih i li

handiungssystemen anwenden.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Anwendung einer besonderen Vorbehandlung des Eisenbandes in der Feuerverzinkungsanlage beschränkt ist und daß die Ausdrükke »Vorbehandlung« und »vorbehandelt«, wie sie hier in bezug auf das zu überziehende Eisenband verwendet werden, so breit interpretiert werden müssen, daß sie

dciii dargestellten Ausführun^rsbeispiel läuft das Eisenband 9 dreimal senkrecht durch die Kühlkammer 4, wobei es um zwei Umlcnkrollen 20 und 21 geführt wird. Danach gelangt das Eisenband 9 über Umlenkrollcn 22 und 23 in die zweite Kühlkammer 5, die, ebenfalls in bekannter Weise, eine Strahlkühlung besitzen kann.

Die Temperatur, auf welche das Eisenband 9 abgekühlt wird, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Da das geschmolzene Überzugsmetall 7 in dem Tiegel 8 Zink oder eine Zinklegierung ist, wird das Metallband vorzugsweise auf etwa 450⁰C abgekühlt. In einigen Fällen kann das Band selbst jedoch als weiteres Mittel zur Einführung von Wärme in die Über/ugssehmelze 7 dienen. Unter diesen Umständen kann das Lisenband 9 in das Bad 7 mit einer etwas höheren Temperatur als der Schmelzpunkt des darin enthaltenen Zinks oder der Zinklegierung eingeführt werden. Wenn das Band selbst nicht als eine Wärmequelle für das Bad 7 dienen soll, kann es mit einer etwas niedrigeren Temperatur als die als 200 ppm und vorzugsweise weniger als 100 ppm auf rechtcrhalten. Jede geeignete nicht-oxidierende oder inerte Atmosphäre kann verwendet werden. Eine Stickstoffatmosphäre i;;t bevorzugt, da sie am wirtschaftlichsten ist. Die Strahldüsen 28 und 29 können als die Quelle der Atmosphäre in dem Gehäuse 27 dienen, obwohl Einlasse für zusätzliches Gas. z. B. der Einlaß 34, gegebenenfalls vorhanden sein können.

Ein Teil des Stickstoffs in dem Gehäuse 27 kann abgeführt und durch die Strahldüsen 28 und 29 wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden. Das ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Dort besitzt das Gehäuse 27 einen Auslaß 35. Dieser Auslaß 35 ist vorzugsweise mit einem bei hoher Temperatur beständigen Beutel 35a zum Sammeln von Zinkoxidteilchen verbunden. Von dem Beutel 35a gelangt die aus dem Gehäuse 27 abgezogene Atmosphäre in einen Wärmeaustauscher 36. Der Wärmeaustauscher 36 ist bei 37 mit dem Einlaß eines Gebläses 39 verbunden. Der Zweck des Wärmeaustauschers

des Bades eineeführt werden. Auf jpHrn FnII so!! die 20 besteh! in der Kühlung des Stickstoffs aus dem Gehäuse

Bandtemperatur hoch genug sein, um ein Angießen des geschmolze ^en Überzugsmetalls daran zu verhindern. Gleichzeitig darf die Bandtemperatur jedoch nicht so hoch sein, daß eine zu starke Legierungsbildung zwischen Überzugsmetall und Basismetall eintritt.

Aus der Kühlkammer 5 gelangt das F.isenband 9 um die Umlenkrolle 24 in das Mundstück 6. Es sei bemerkt, daß das freie Ende des Mundstücks 6 nach unten unter die Oberfläche des Zink- oder Zinklegierungsbads 7 reicht. Das Eisenband läuft um die Rolle 25, die es nach unten richtet, und gelangt dann nach unten in das Bad 7. Innerhalb des Bades wird das Band um eine oder mehrere Umlenkrollen geführt, so daß es etwa senkrecht nach oben austritt. Bei der Ausführungsform von Fig. I ist nur eine einzige Umlenkrolle 26 dargestellt. Das beidseitig überzogene Eisenband 9a verläßt die Schmelze 7 des Überzugsmetalls und tritt in ein Gehäuse 27 ein, dessen unteres Ende in die Schmelze 7 des Überzugsmetalls unter Bildung einer Abdichtung eintritt. In dem

27 vor dem Gebläse 39. um eine Überhitzung der Lager und Abdichtungen in dem Gebläse zu verhindern. Der Beutel 35a könnte auch zwischen Wärmeaustauscher 36 und Gebläse 39 angeordnet werden, obwohl er sich bevorzugt vor dem Austauscher 36 befindet, um ein Verstopfen der Rippen des Wärmeaustauschers mit Zinkstaub zu verhindern. Der Ausstoß 40 aus dem Gebläse 39 wird über Leitungen 41 und 42 mit den Strahldüsen

28 und 29 verbunden. Die Leitungen 41 und 42 können Ventile 43 bzw. 44 enthalten, so daß der Überdruck an den Strahldüsen 28 und 29 reguliert werden kann. Es wurde gefunden, daß durch die Verwendung eines solchen abgedichteten I.eilungssyslcns mehr als 50% des Bedarfs an hochreinem Stickstoff aus dem Gehäuse 27 J5 durch die Strahldüsen 28 und 29 im Kreislauf geführt werden können, wodurch der Stickstoffverbrauch verringert wird. Frischer Stickstoff kann in das System über die mit der Leitung 37 zwischen dem Wärmeaustauscher 36 und dem Einlaß 38 des Gebläses 39 angeschlos-

Gehäuse 27 läuft das beidseitig überzogene Eisenband 40 sene Leitung 45 zugeführt werden. Die Zirkulationsge-9a zwischen einem Paar Strahldüsen 28 und 29 hindurch. schwindigkeit der Atmosphäre wird so eingestellt, daß

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß das obere Ende des direkt beheizten Ofens 2 über eine Leitung 30 mit einem Abluftgebläse 31 verbunden ist. Der Auslaß 32 des Abluftgebläses 31 kann direkt mit einem Kamin oder mit Mitteln zur Ausnutzung von Abgas (nicht dargestellt) verbunden sein. Der Ofen zur Vorbereitung des Bandes in der Überzugsanlage 1 kann mit Überdruck betrieben werden (um das Eindringen von Sauerstoff aus der Umgebungsatmosphäre zu verhindern), indem man die Abführungsgeschwindigkeit der Verbrennungsprodukte aus dem direkt beheizten Ofen 2 reguliert. Zu diesem Zweck kann in der Leitung 30 ein Schieber 33 angeordnet sein. Die Bedingungen, unter welchen der Vorbereitungsofen in der Überzugsanlage 1 gefahren wird, fallen nicht in den Rahmen der Erfindung.

In Fig.2 sind das Mundstück 6, der Schmelztiegel 8 und das Gehäuse 27 von F i g. 1 vergrößert dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Ausführungsform von F i g. 1 und 2 bilden das Mundstück 6 und das Gehäuse 27 völlig getrennte Gebilde. Dem Fachmann ist klar, daß das Gehäuse 27 auch mit dem Mundstück 6 ein Ganzes bilden könnte. Bei Verwendung eines Systems zur chemischen Vorbehandlung und einer Flußmittelvorbehandlung kann das Mundstück 6 weggelassen werden. Gemäß der Erfindung wird in dem Gehäuse 27 eine nicht-oxidierende Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von weniger eine Infiltration von Luft durch den Schlitz 46, durch welchen das überzogene Band 9a aus dem Gehäuse 27 austritt, vermieden wird.

Die Strahldüsen 28 und 29 sind auf jeweils einer Seite des beidseitig überzogenen Metallbands 9a direkt einander gegenüberliegend angeordnet (F i g. 1). Da jedoch Kantenprobleme, einschließlich einer Wulstbildung, durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden, werden die Strahldüsen 28 und 29 bevorzugt senkrecht gegeneinander versetzt angeordnet (Fig.2). Dadurch wird ein Verstopfen der Düsen durch Zinkspritzer und das Wegblasen von einer Düse zur anderen, wie vorstehend erläutert, vermieden. Jede der Düsen kann

G5 sich oberhalb der anderen befinden. Die höhere der beiden Strahldüsen (in diesem Fall die Düse 28) kann sich bis zu etwa 0.6 m oder mehr über dem Schmelzbad befinden. Die Strahldüsen 28 und 29 können um jeden gewünschten Betrag senkrecht gegeneinander versetzt sein. Im allgemeinen sind sie um 5 bis 15,25 cm versetzt In der Regel befinden sich die Düsen innerhalb etwa 3,8 cm des Bandes. Wenn die Strahldüsen versetzt sind, wird der von den Düsen verursachte Geräuschpegel bei der Fertigbearbeitung stark herabgesetzt. Die Strahldüsen 28 und 29 können einfacher Bauart sein mit einer einfachen rechtwinkligen Strahlöffnung und ohne gekrümmte Mundstücke, Verschlüsse, Ventile oder andere Vorrichtungen. Ausgezeichnete Ergebnisse erzielt man

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mit Strahldüsen mit einer einfachen rechtwinkligen Öffnung mit einer gleichmäßigen Breite von 125 bis 2,05 mm über ihre ganze Länge.

Das Gehäuse 27 besitzt eine Austrittsöffnung oder einen Schlitz 4ö für das beidseitig überzogene Eisenband 9a Dabei muß darauf geachtet werden, daß Umgebungsluft nicht durch den Schlitz 46 infolge hoher Gasgeschwindigkeiten und Turbulenzen innerhalb des Gehäuses nahe bei dem Schlitz 46 eingesaugt wird. Durch den Schlitz 46 eingesaugte Umgebungsluft würde einen zu hohen Sauerstoffgehalt in dem Gehäuse 27 ergeben. Die Verwendung von Umlenkplatten oder einer zusätzlichen Stickstoffspülung rund um den Bandausgang 46 kann zur Verhinderung einer solchen Luftansaugung beitragen. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden jedoch durch einfache Anbringung eines kurzen Kamins 47 erzielt, wobei sich der Austrittsschlitz 46 dann am oberen Ende des Kamins 47 befindet

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Oberflächenbehandlung ermöglicht ein kurzes Eintauchen bei flachem Eadtiegel mit einer nur teilweise untergetauchten Umlenkrolle. Das ist darauf zurückzuführen, daß das erfindungsgeniäße Verfahren die Bildung von Oxid auf der Oberfläche des Bades und auf der partiell untergetauchten Umlenkrolle auf einem Minimum hält Dies hat zahlreiche Vorteile. Zunächst wird ein kleineres Schmelzbad benötigt; ferner werden die Menge des eingetauchten Eisenbandes und die Eintauchdauer stark herabgesetzt wodurch die Menge von in dem Überzugsmetall aus dem Eisenband in Lösung gehendem Eisen herabgesetzt wird.

F i g. 3 erläutert den Betrieb mit kurzer Eintauchdauer und flachem Schmelztiegel. Der flache Tiegel 48 enthält ein Bad aus geschmolzenem Überzugsmetall 49. welches ein wesentlich geringeres Volumen einnimmt als das Bad 7 von F i g. 2.

Das Mundstück 50 ist mit seinem untersten Ende unterhalb der Badoberfläche 49 dargestellt, so daß es durch das Bad abgedichtet ist Das Mundstück 50 enthält eine Umlenkrolle 51. Die UmlenkroUe 52 unterscheidet sich von der Tiegelrolle 26 in F i g. 2 dadurch, daß sie nur teilweise in das Bad aus geschmolzenem Metall 49 eintaucht. Die Einrichtung von F i g. 3 besitzt ein Gehäuse 53. dessen unterer rückwärtiger Rand 53a ieicht nach unten und innen gebogen ist, so daß er mit dem geschmolzenen Übcrzugssbad 49 eine Dichtung bildet und gleichzeitig ein Spiel für den Weg des nichtüberzogenen Eisenbandes 54 zwischen Umlenkrolle 51 und Umlenkrolle 52 schafft. Das überzogene Eisenband 54a läuft dann zwischen einem Paar Strahldüsen 55 und 56 hindurch nach oben durch einen Kamin 57 und einen Austrittsschlitz 58.

Der Betrieb der Überzugs- und Oberflächenbchandlungseinrichtung von Fig.3 gleicht im wesentlichen dem in bezug auf F i g. 2 beschriebenen. Auch hier können die Strahldüsen 55 und 56 mit einem Kreislaufsystem (nicht dargestellt), wie es in F i g. 2 gezeigt ist, verbunden sein. Der Hauptunterschied /wischen dem in I·' i g. 3 und dem in !·" i g. 2 beschriebenen Betrieb liegt darin, daß die UmlenkroUe 52 nur teilweise eingetaucht ist, was die vorstehend angegebenen Vorteile ergibt.

Der Betrag, zu welchem die Umlenkrolle 52 in das Bad 49 eintaucht, ist veränderlich. In F i g. 3 ist die Umlenkrolle 52 um mehr als die Hälfte eingetaucht. Bei geeigneter Gestaltung des Mundstücks 55 und des Teils 53.7 des Gehäuses 53 könnte die Rolle 52 weniger als die Hälfte eingetaucht sein, insbesondere in den Fällen, in welchen die Rollenlager (nicht dargestellt) über der Badoberfläche gehalten werden sollen.

Der Sumpf aus geschmolzenem Metall 59 zwischen der UmlenkroUe 52 und dem von der Umlenkrolle erfaßten Eisenband 54 muß so groß sein, daß ein ausreichendes Oberziehen der Rückseite oder der der Rolle zugekehrten Seite des Eisenbandes gewährleistet ist Natürlich nimmt die Größe des Sumpfs 59 in dem Maße ab, in welchem der Betrag, um welchen die Umlenkrolle 52 eintaucht, abnimmt Die Erfindung umfaßt die Verbesserung dieser Situation durch Verwendung einer gerillten Umlenkrolle 52 oder durch Mittel, um zusätzliches geschmolzenes Oberzugsmetall in den Sumpf 59 zu pumpen, wie nachstehend beschrieben.

F i g. 4 erläutert eine andere Ausführungsform, welche gewährleistet daß die Rückseite oder die Rollenseite des Eisenbandes beim Arbeiten mit einem flachen Tiegel ausreichend überzogen wird. Das Gehäuse 60 weist ein Paar Strahldüsen 61 und 62, einen Austrittskamin 63 und einen Einlaß 64 für die inerte oder nicht-oxidierende Atmosphäre auf. Das Gehäuse 60 kann ebenfalls an das System zur Kreislauf führung der Atmosphäre, wie es in bezug auf Fig.:? beschrieben ist angeschlossen sein. Das untere Ende des Gehäuses 60 taucht in ein Bad 65 aus geschmolzenem; Überzugsmetall, das sich in einem flachen Tiegel 66 befindet Das unterste Ende des Mundstücks 67 reicht unter die Oberfläche des geschmolzenen Überzugsmetallbads 65.

Das zu überziehende Eisenband 68 läuft um die Umlenkrolle 69 in dem Mundstück 67 und tritt beim Umlaufen um eine erste Umlenkrolle 70 in das Bad ein. Von der Umlenkrolle 70 läuft es zu einer zweiten Umlenkrolle 71, welche das überzogene Band 68a nach oben durch das Gehäuse 60 richtet

Der Betrag, zu welchem die Umlenkrollen 70 und 71 in das Schmelzbad 65 eintauchen, kann variiert werden. Bei dem dargestellten Beispiel tauchen die Umlenkrollen 70 und 71 in das geschmolzene Überzugsmetallbad 65 um weniger als die Hälfte ihres Durchmessers ein. Die untergetauchte Strecke des Bands 686 zwischen den Umlenkrollen 70 und 71 gewährleistet ein ausreichendes Überziehen der Rückseite oder der Rollenseite des Eisenbandes. Es wurde festgestellt daß die mit einem flachen Tiegel arbeitende, vorstehend in bezug auf F i g. 3 und 4 beschriebene Methode die in bezug auf F i g. 1 und 2 erzielten Eigenschaften oder Vorteile, die man bei der Oberflächenbehandlung mit eingeschlossenem Stickstoff erzielt, nicht wesentlich verändert.

Wie bereits gezeigt, können in der erfindungsgemäßen Einrichtung verschiedene Anordnungen von Umlenkrollen verwendet werden. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 5 dargestellt. Der Tiegel 72 enthält ein Bad aus geschmolzenem Überzugsmetall. Das Mundstück 74 taucht mit seinem unteren Ende in das Schmelzbad 73 und weist eine Umlenkrolle 75 auf. Das Gehäuse 76 taucht mit seinem unteren Ende in das Schmelzbad 73 ein. Das Gehäuse 76 kann gegebenenfalls mit einem Auslaßkamin 77 und einer Zuführung für Atmosphäre versehen sein. Das Gehäuse 76 enthält ein l'iiar Strahldüsen 79 und 80. Auch hier kann (Jus Gehäuse 76 mit dem System zur Kreislaufführung der Atmosphäre (nicht dargestellt) von F i g. 2 verbunden sein.

Bei dieser Ausführungsform tritt das zu überziehende Eisenband 81 in die Schmelze des Überzugsmetalls ein und läuft um eine Gruppe von drei Rollen 82,83 und 84. Die Rollen 83 und 84 sind Stabilisierungsrollen, wel ehe die Bandform regulieren, indem sie sicherstellen daß das überzogene Band 81a. wenn es zwischen der

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Strahldüsen 79 und 80 hindurchlauft, flach ist

Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsformen wurden das Gehäuse und das Mundstück als getrennte Gebilde dargestellt Die Erfindung umfaßt jedoch auch eine Ausführungsform, bei welcher Mundstück und Gehäuse ein integrales einstückiges Gebilde sind. Dies ist in F i g. 6 dargestellt

F i g. 6 zeigt einen üblichen Schmelztiegel 85, der ein Bad 86 aus geschmolzenem Uberzugsmetall enthält Das aus Mundstück und Gehäuse bestehende Gebilde ist als Ganzes mit 87 bezeichnet; es besitzt einen Mundstückteil 87a und einen Gehäuseteil 876. Der Mundstückteil 87a enthält in seinem Innern eine Umlenkrolle 88. Der Gehäuseteil 876 besitzt einen Austrittskamin 89. Der Gehäuseteil 876 kann einen Gaseinlaß 90 aufweisen. Strahlabstreifer 91 und 92 sind in dem Gehäuseteil 876 angeordnet Auch kann der Gehäuseteil 876 an ein (nicht dargestelltes) System zur Kreislaufführung der Atmosphäre angeschlossen sein, das dem in F i g. 2 besprochenen entspricht Bei der Ausführungsform von F i g. 6 wird eine eingetauchte Umlenkrolle 93 verwendet

Unter normalen Umständen enthalten der Mundstückteil 87a und der Gehäuseteil 876 unterschiedliche Atmosphären, weshalb zwischen ihnen Abdichtungsmittel vorgesehen werden sollten. Diese Abdichtungsmittel können eine beliebige geeignete Form aufweisen. Beispielsweise bestehen sie in der Zeichnung aus zwei Paaren von Abdichtrollen 94—95 und 96-97.

Die Erfindung umfaßt die Anbringung eines Einlasses 98 für ein geeignetes, nicht-oxidierendes Gas zwischen den Abdichtroilen 94—95 und 96—97. Vorzugsweise befindet sich die nicht-oxidierende Atmosphäre zwischen den Abdichtroilen 94—95 und 96—97 unter einem etwas höhreren Druck als der Druck der in dem Mundstückteil 87a und in dem Gehäuseteil 876 herrschenden Atmosphäre. Dadurch wird sichergestellt, daß entweder der Gehäuseteil 876 oder der das Band vorbereitende, mit dem Mundstück 87a verbundene Ofen ohne Verunreinigung des anderen Teils abgeschaltet werden können. Auch wird eine Verunreinigung der Atmosphäre innerhalb des Gchäuseteils 876, die aus Quellen um Eintrittsende der üblichen Bandvorbereitungseinrichtung stammt, verhindert.

Das zu überziehende Band 99 läuft um eine es nach unten richtende Umlenkrolle 88 zwischen Abdichtrollenpaaren 94—95 und 96-97 hindurch. Das Band 99 tritt dann in das Bad ein und läuft dort um die Umlenkrolle 93. Danach läuft das überzogene Band 99a nach oben zwischen den Strahldüsen 91 und 92 hindurch und tritt durch den Kamin 89 aus. Der Betrieb der Einrichtung und die dabei erzielten Vorteile sind somit im wesentlichen die gleichen wie in bezug auf F i g. 1 und 2 beschrieben.

Die integrale Ausführungsform von F i g. 0 kann auch bei einem Betrieb mit flachem Tiegel angewendet werden. Dies ist in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 gleicht die Mundstück-Gehäusestruktur der von Fig.6 und gleiche Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Ausführungsform von Fig. 7 enthält der flache Tiegel 100 ein flaches Bad 102 aus geschmolzenem Überzugsmetall. Die Umlenkrolle 103 taucht zum Teil in das geschmolzene Metallbad 102 ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel taucht die Umlenkrolle 103 um weniger als die Hälfte ihres Durchmessers unter das Bad. Die Rolle 103 könnte natürlich auch um mehr als die Hälfte ihres Durchmessers eintauchen, wie dies in bezug auf die Tiegelrolle 52 von Fig. 3 dargestellt ist. Auch konnte die Einrichtung von F i g. 7 mit einem Paar Tiegelrollen der Art, wie sie in bezug auf F i g. 4 beschrieben sind, ausgestattet sein.

Bei der beispielhaften Ausführungsform von Fig.7 wird eine Pumpe für das geschmolzene Oberzugsmetall des Bades 102 mit einem Auslaß 104 verwendet die einen Sumpf 105 aus geschmolzenem Oberzugsmetall zwischen dem Eisenband 99 und der Umlenkrolle 103 erzeugt, wobei dieser Sumpf ein ausreichendes Oberziehen der Rück- oder Rollenseite des Eisenmetallbands sicherstellt Eine solche Pumpe für geschmolzenes Oberzugsmetall könnte auch in der Ausführungsform von F i g. 3 vorgesehen werden, wenn der Sumpf 59 in F i g. 3 nicht ausreichen würde. Bei allen Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen die Umlenkrolle nur teilweise eingetaucht ist, umfaßt die Erfindung auch die Verwendung einer gerillten Umlenkrolle. Die Rillen oder Rinnen tragen geschmolzenes Überzugsmetall zu der der Rolle zugewandten Seite des Eisenbandes. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Oxidprobleme in bezug auf das Band und die Bandkanten auftreten, können, wie sich gezeigt hat, verhältnismäßig dicke Überzüge bei niedrigeren Streckengeschwindigkeiten erzielt werden, wobei diese Überzüge ausgezeichnete Oberflächeneigenschaften aufweisen. Zum Beispiel wurden bei einer geringstmöglichen geregelten Abstreifwirkung durch die Strahldüsen Überzugsgewichte von bis zu etwa 543 g/m² bei Bandgeschwindigkeiten von 12 m/min im Laboratorium erzielt. Eine laboratorimnismäßige Feuerverzinkungsanlage unter Verwendung eines 10,16 cm Bandes wurde mit einem Gehäuse ähnlich dem Gehäuse 27 von Fig.2 eingerichtet. Der Kamin 47 war 15.25 cm hoch und besaß einen 31,75 mm breiten und 12,7 cm langen Austrittsschlitz 46. Das Gehäuse war mit einem Paar Strahldüsen (entsprechend den Strahldüsen 28 und 29 von Fig.2) ausgestattet, die jeweils eine schlitzförmige, über die ganze Länge 1,27 mm breite Öffnung aufwiesen. Die untere der beiden Strahldüsen wurde von der Badoberfläche in einem Abstand von 10 cm gehalten. Die andere Strahldüse war.senkrecht und nach oben um 12,7 mm versetzt. Die Strahldüsen wurden von dem Band in einem Abstand von etwa 6,35 mm gehalten. Das Gehäuse war an ein Kreislaufführungssystem der in Fig.2 dargestellten Art angeschlossen. Frischer Stickstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von 85 nvVh die Stickstoffatmosphäre innerhalb des Gehäuses wurde auf einem Druck von 12,7 mm Wassersäule gehalten.

Das Eisenband bestand aus 0,381 mm kaltgewalztem Stahl mit verhältnismäßig glatten Oberflächen mit 1,27 μιπ und 3346 Kp/m. Während dieses Durchlaufs wurde ein Überzug von 183 g/m² bei einer Bandgeschwindigkeit von 21,4 m/min erzeugt. Der Einfluß einer Sauerstoffverunreinigung in dem hochreinen Stickstoff enthaltenden Gehäuse wurde durch Zumessung von steigenden Mengen Druckluft in das Kreislaufsystem bis zum Auftreten von Fehlern in dem geschmolzenen Überzug berechnet. Bei einem Sauerstoffgehalt unter 50 ppm war der geschmolzene Überzug glänzend, glatt, frei von sichtbarem Oxid und ohne Anzeichen von Kantenpföblemen. Der erstarrte Überzug zeigte glanzlose glatte Blumen ohne Krislallgrenzenrclicf. Mit absichtlicher Erhöhung des Sauerstoffgehalt."; traten bei einem Sauerstoffgehall von 140 ppm keine Wellungen auf. Störende Oberflächeneffekte wurden erstmals bei einem Sauerstoffgehalt in dem Gehäuse von 200 ppm in Form von Oxidknötchen an den Kanten, Wellungen, einer dicken Metallkante und etwas Kristallerenzen hr-

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obachtet Diese Zustände wurden rait Zunahme des Sauerstoffgehalts auf 600 ppm stetig ausgeprägter. Oberflächliche Oxidstreifen entwickelten sich, wenn der Sauerstoffgehalt etwa 700 ppm erreichte. Diese Oxidstreifen verliefen nach innen von der Bandkante aus und vergrößerten sich zu groben Oxidfedern, wenn der Sauerstoffgehalt 850 ppm erreichte.

Dieser Durchlauf zeigte, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine glatte, gleichmäßige Feuerverzinkung ohne die üblichen Wellungen, Schlackenbildung, Oxidschleier und Kantenfehler infolge Oxidbildung ergibt Vereinfachte Strahldüsen mit gleichförmigen Schlitzöffnungen können verwendet und senkrecht gegeneinander versetzt werden, ohne daß Zinkspritzer stören und ohne daß dicke Kantenüberzüge oder Wülste auftreten. Der Geräuschpegel der Oberflächenbehandlung wurde drastisch verringert, und zwar nicht nur dadurch, daß die Düsen gegeneinander versetzt werden können. Der Zusammenhang zwischen Sauerstoffverunreinigung des zur OberflSiAenbehandlung verwendeten Gases und der Qualität der Überzugsoberfiäche wurde deutlich aufgezeigt Der Sauerstoffgehalt innerhalb des Gehäuses soll auf weniger als 200 ppm und vorzugsweise unter 100 ppm gehallen werden. Bei anderen ähnlichen Durchlaufen wurde Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 85 mVh durch die Strahldüsen im Kreislauf geführt, wobei man 423 m³/h oder weniger frischen Stickstoff benötigte, was die Möglichkeit bestätigt, mehr als 50% des für die abschließende Oberflächenbehandlung benötigten hochreinen Gases im Kreislauf führen zu köniien.

In der Zeichnung is*, das Gehäuse halbschematisch dargestellt Dem Fachmynn ist jedoch klar, daß das Gehäuse geeignete Trägermittel um' dergleichen aufweist. Ferner kann das Gehäuse als Ganzes oder teilweise für Wartungszwecke, oder wenn eine reguläre Oberflächenbehandlung mit Luft durchgeführt werden soll, entfernt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines im Durchlauf-Schmeb.tauchverfahren beidseitig mit einem Metall überzogenen Eisenbandes, wobei man das Eisenband in ein in einem Oberzugstiegel enthaltendes Bad aus geschmolzenem Uberzugsmetall eintreten läßt und das Eisenband so vorbehandelt, daß es eine ausreichend hohe Oberzugstemperatur besitzt um ein Angießen des Überzugsmetalls auf dem Band zu verhindern, während die Temperatur jedoch niedrig genug ist um eine zu starke Legierungsbildung zwischen Oberzugsmetall und Basismetall zu verhindern und die Oberflächen sauber und oxidfrei zu halten, während das Band das Schmelzbad durchläuft und wobei das überzogene Band nach seinem Austritt aus dem Bad mit einem nichi-oxidierenden Gasstrahl behandelt wird, dadurch j. tkennzeichnet, daß ein in bezug auf das Bad abgedichtetes Gehäuse für das zweiseitig überzogene Metallband bei dessen Austritt aus dem Bad mit einem Auslaß für das überzogene Band vorgesehen wird, in dem eine nicht-oxidierende Atmosphäre aufrechterhalten wird, eine Strahldüse auf jeder Seite des überzogenen Bandes innerhalb des Gehäuses angeordnet und der Sauerstoffgehalt des Gasstrahls und der Atmosphäre innerhalb dieses Gehäuses auf weniger als 200 ppm gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet da? als Oberzugsmetall Zink, eine Zinklegierung, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, eine Blei-Zinnlegierung oder Blei verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgtnalt des Gasstrahls sowie der Atmosphäre innerhalb des Gehäuses auf weniger als 100 ppm gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als nicht-oxidierender Gasstrahl und als Atmosphäre in dem Gehäuse Stickstoff verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 50% des Stickstoffs oder des inerten Gases aus dem Gehäuse durch die Strahldüsen im Kreislauf geführt werden.

6. Einrichtung zur beidseitigen Feuermctallisicrung eines Eisenbandus, wobei ein das Übcrzugsme-UiII enthaltender Tiegel (8, 4K, 66, 72, 85, 100). ein Bad (7,49,65,73,86, J02) aus geschmolzenem Uberzugsmetall innerhalb des Tiegels, Mittel (25, 26, 51, 52, 69 bis 71, 75, 82 bis 84, 88,93 bis 97, 103), um das Eisenband durch das Schmelzbad zu führen, Mitte!

(1 bis 5) zur Präparierung des Bandes, um es auf eine Überzugstemperatur zu bringen, sowie ein Paar Strahldüsen (28,29,55, 56,61,62, 79,80,91,92) über der Metallschmelze und auf jeder Seite des Bandes vorgesehen sind, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (27, 53, 60, 76, 87) für das Band (9, 54, 68, 81, 99) bei dessen Austritt aus dem geschmolzenen Überzugsmetallbad, wobei das Gehäuse einen in das geschmolzene Übcrzugsmetalibad hinreichenden offenen Boden und einen Austrittsschlitz (46, 58) für das Band besitzt, ein Strahldüsenpaar (28, 29, 55, 56, 61, 62, 79, 80,91,92), das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und weiter Mittel (34, 64, 78, 90), um im b5 Gehäuse eine nichtoxidierende Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 200 ppm aufrechtzuerhalten, sowie durch Mittel (39 bis 45), um die Strahldüsen mit einem nicht-oxidierenden Gas mit einem Sauerstoffgehalt von unter 200 ppm zu speisen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (28, 29,55, 56, 61, 62, 79,80,91,92) senkrecht gegeneinander versetzt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß jede der Strahldüsen eine -rechtwinklige Düsenöffnung mit gleichmäßiger Breite üaer ihre gesamte Länge aufweist und über ihre ganze Länge einen gleichen Abstand von dem überzogenen Band besitzt

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß sie noch Mittel (35—42) zur Flreislaufführung von mindestens 50% des nicht-oxidierenden Gases in dem Gehäuse durch die Strahldüsen aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Mittel (1—5) zur Vorbereitung des Bandes ein Mundstück (S7a), das in das Bad aus geschmolzenem Uberzugsmetal! hineinreicht und Mittel (88) innerhalb des Mundstücks zur Führung des Eisenbandes in das Metallschmelzbad umfassen, wobei das Gehäuse (87, 87b) mit dem Mundstück ein einheitliches Ganzes bildet und daß Abdichtungsmittcl (94—97) innerhalb des Mundstücks vorgesehen sind, um diiS nicht-oxidierende Gas innerhalb des Gehäuses von den Mitteln zur Vorbehandlung des Bandes zu isolieren.

11. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 10, gekennzeichnet durch mindestens eine Umlenkrolle (26,52, 71,82,93,103), um welche das Band auf seinem Weg durch das Bad geführt und nach oben aus dem Bad heraus und in das Gehäuse hinein gerichtet wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 10, gekennzeichnet durch einen kurzen Kamin (47, 57, 63, 77, 89) am Gehäuse, dessen unteres Ende mit dem Innern des Gehäuses in Verbindung steht und der an seinem oberen Ende den AustK'.tsschlitz (46, 58) für das Band aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Kreislaufführung aus einem Auslaß (35) für das nicht-oxidierende Gas in dem Gehäuse, einem an den Auslaß angeschlossenen Beutel (35a/ einem mit dem Beutel verbundenen Wärmeaustauscher (36^ und einem an den Wärmeaustauscher angeschlossenen Gebläse (39) bestehen, wobei das Gebläse einen mit den Strahldüsen verbundenen Auslaß (40) aufweist und daß Mittel (45) innerhalb des Kreislaufsystems zur Zuführung von frischem, nicht-oxidierendem Gas vorgesehen sind.

14. Einrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Umlenkrolle (93) vollständig in das geschmolzene Metallbad eintaucht.

15. Einrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Umlenkrolle (52) um mehr als die Hälfte ihres Durchmessers in das geschmolzene Metallbad eintaucht.

16. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Umlenkrolle (71, 103) teilweise in das geschmolzene Überzugsmetallbad um weniger als die Hälfte ihres Durchmessers eintaucht.

17. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Paar Stabilisierungsrollen (83, 84) innerhalb des Bades, die so angeordnet sind, daß das Band nach Passieren mindestens einer Umlenkrolle (82)

und vor Verlassen der Schmelze einen gewundenen Pfad um diese Stabilisier ungsrollen verfolgt, um sicherzustellen, daß das Band bei seinem Durchlauf zwischen den Strahldüsen flach ist

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Umienkrolle (71, 103) gerillt ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 16. gekennzeichnet durch eine geschmolzenes Metall aus dem Schmelzbad fördernde Pumpe mit einem Auslaß (104), der so angeordnet ist. daß er zwischen dem Band und der mindestens einen Umlenkrolle (103) einen Sumpf (105) aus dem geschmolzenen Metall auf der Seite der Umlenkrolle bildet, auf welcher das Band zuerst die UmlenkroUe berührt