DE3035000C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalztem Stahlband - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalztem StahlbandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalzte ι Stahlband.
Normalerweise wird Stahlband nach einem Tauchverfahren verzinki. Dabei durchläuft das Band einen,
eine Vorbehandlungseinrichtung bildenden Ofen. Im ersten Teil des Ofens wird die Stahlbandoberfläche von
anhaftendem Öl durch Verbrennung bei ca. 4500C oder darüber gereinigt. Im zweiten Teil des Ofens wird eine
rekristallisierende Schutzgas- bzw. Weichglühung des Bandes bei ca. 9000C mit gleichzeitiger Reduktion der
im ersten Ofenteil oxidierten Oberfläche mit Wasserstoffgas durchgeführt. Im dritten Ofenteil wird das Band
mit gleichem Schutzgas, welches Ammoniak-Spaltgas sein kann, auf ca. 470° C gekühlt.
Danach wird das Band, immer noch unter Schutzgas stehend, in die Zinkschmelze eingeführt, umläuft eine im
Zinkbad befindliche Umlenkrolle und verläßt beidseitig mit flüssigem Zink bedeckt das Bad nach oben, wo es in
die Außenluft eintritt. Der metallische Überzug bildet eine gut haftende intermetallische Phase mit dem
Stahlband und erreicht eine Dicke von ca. 25/1000 mm. Wenn dünnere Beschichtung gewünscht wird, kann dies
durch Einsatz von mit Luft betriebenen Abstreifdüsen erreicht werden.
Die Nachfrage der Verarbeiter von kaltgewalztem Stahlband nach einseitig mit Zink beschichtetem
Material nimmt ständig zu. Insbesondere ist die Aütofflobilindustfic für die Kärossefieherstellüng an
einseitig verzinktem Stahlband interessert.
Ls sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von einseitig verzinktem Bandmaterial vorgeschlagen worden.
So hat man versucht, nach dem Walzenauftragsverfahrm
geschmolzenes Zink einseitig auf Stahlband aufzutragen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil,
daß zur Vermeidung von Oxidation alle Einrichtungen unter Schutzgas stehen müssen und eine Benetzung der
Bandrückseite mit Zink nicht ganz vermieden werden kann.
Ein anderes Verfahren für die einseitige Verzinkung arbeitet elektrolytisch. Die Qualität des Produktes
genügt zwar den Anforderungen, jedoch erfordert das Verfahren sehr lange Behandlungszeiten des Bandes.
Dies hat zur Folge, daß die Anlage außerordentlich lang wird urvd entsprechend hohe Erstellungskosten verursacht
Hinzu kommt, daß das Elektrolyseverfahren, insbesondere bei dickeren Beschichtungen, erhebliche
Betriebskosten verursacht
Es ist bekannt. Metallband mit Hilfe einer Vakuumbedampfungseinrichtung wahlweise zweiseitig oder einseitig zu beschichten (US-PS 29 96 410). Das Band wird hierbei mit waagerechtem Verlauf vor und hinter einer Umlenkung jeweils über das Beschichtungsmaterial enthaltende Tiegel geführt, so daß jede Brjidseite einmal einem Tiegel zugekehrt isL Soll nur einseitig beschichtet werden, wird einer der Tiegel außer Betrieb gesetzt Es ist auch bekannt in einer Vakuumkammer nur eine Bandsei'e über einen flüssiges Zink enthaltenden Tiegel hinwegzuführen (DE-OS 19 32 812, US-PS
Es ist bekannt. Metallband mit Hilfe einer Vakuumbedampfungseinrichtung wahlweise zweiseitig oder einseitig zu beschichten (US-PS 29 96 410). Das Band wird hierbei mit waagerechtem Verlauf vor und hinter einer Umlenkung jeweils über das Beschichtungsmaterial enthaltende Tiegel geführt, so daß jede Brjidseite einmal einem Tiegel zugekehrt isL Soll nur einseitig beschichtet werden, wird einer der Tiegel außer Betrieb gesetzt Es ist auch bekannt in einer Vakuumkammer nur eine Bandsei'e über einen flüssiges Zink enthaltenden Tiegel hinwegzuführen (DE-OS 19 32 812, US-PS
30 43 715).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den
wahlweisen Betrieb t<'<s Tauchbeschichtungsanlage, die
den Ausgangswerkstoff beidseitig verzinkt und als Anlage gestattet bei der der Ausgangswerkstoff
einseitig beschichtet wird. Diese Aufgabe löst die Erfindung mit Hilfe der im Kennzeichen des Patentanspruchs
1 angegebenen Maßnahmen.
Der grundlegende Vorteil, der sich bei Anwendung der Erfindung ergibt, besteht darin, daß bereits
vorhandene Anlagen mit relativ geringem Aufwand in die Lage versetzt werden, nunmehr auch einseitig
verzinktes Band zu erzeugen. Da die Nachfrage nach einseitig verzinktem Band zumeist auf Kosten der
Nachfrage nach beidseitig verzinkter* Band geht, stellt es keinen Nachteil dar, daß eine erfindungsgemäß
ausgeführte Anlage nicht gleichzeitig beide Arten von beschichtetem Material erzeugen kann. Der besondere
Vorteil, der sowohl für konventionelle Tauchbad-Be-Schichtungsanlagen, die erfindungsgemäß ergänzt werden,
wie auch für neu erstellte, integrierte Anlagen gilt, ist darin zu sehen, daß nach der Erfindung für die die
einseitige Beschichtung erzeugende Anlage eine solche vorgeschlagen wird, bei der die Vor- und Nachbehandlungsstufen
der nach dem Tauchverfahren arbeitenden Anlage besonders zweckmäßig verwendet werden.
Überraschend hat sich ergeben, daß besondere Maßnahmen, die zur Verbesserung der Qualität des
durch Vakuumverdampfung erzeugten Produkts erforderlich sind, sich besonders günstig bei der nach der
Erfindung vorgeschlagenen Anordnung durchführen lassen.
So haben Versuche gezeigt, daß zur Regelung der Haftfestigkeit und des Porositälsgrades des durch
Vakuumverdampfung aufgetragenen Zinküberzuges besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen.
Hierzu gehört, daß außer der normal üblichen Reinigung der Bandoberfläche durch vorgeschaltelc
Naßbehandlungsstufen im Hochvakuum eine besondere Reinigung der Bandoberfläche notwendig ist. Die
Reinigung könnte durch Glimmentladung bewirkt werden. Die hierfür erforderlichen Reinigiings/eiten
sind jedoch für eine Hochleistungsanlage zu lang.
Dagegen hat sich gezeigt, daß eine Banderwarmung auf
ca. 100° C im Vakuum genügt, um die molekulare Wasserhaut, Gasmoleküle oder möglicherweise noch
vorhandene monomolekulare Fettschichten, die auf der zuvor in der Naßstufe behandelten Bandoberfläche
zurückgeblieben sind, zu beseitigen.
Bei einer normalen Dünnschichtbedampfung verändert der zu bedampfende Gegenstand seine Temperatur
kaum, weil der Bedampfungsvorgang meistens nur Bruchteile von Sekunden dauert und der Wärmetransport
durch die Moleküle des Beschichtungsstoffs geringfügig ist Sobald jedoch dickere Schichten
aufgetragen werden, spielt die Temperaturzunahme des zu bedampfenden Gegenstandes durch den Wärmetransport
der Moleküle und durch die Strahiungsenergie.die von den das aufzudampfende Metall enthaltenen
Tiegeln ausgeht, eine erhebliche Rolle. Von dieser Temperatur hängt in erster Linie die Kondensationsfähigkeit
ab.
Bei dickeren Schichten kann die Kohasion die Adhäsion überwiesen, so daß starke Spannungen in der
Aufdampfungsschicht auftreten, die zu ihrer Ablösung von der Unterlage führen können. Diese Erscheinung
kann sich auch bei hohen Aufdampfgeschwindigkeiten ergeben, weil dann die Turbulenz in der Tiegelschmelze
so groß wird, daß Metallspritzer die Porosität erhöhen.
Niedrige Verdampfungsgeschwindigkeiten ergeben wiederum hohe Strahlungsverluste an den Tiegeln. Je
höher die Verdampfungsgeschwindigkeit gewählt wird, desto besser wird das Verhältnis zwischen nutzbarer
Energie und den Abstrahlverlusten. Im Interesse einer guten Beschichtungsqualität sind daher den jeweiligen
Höchstwerten Grenzen gesetzt. So wurde eine gute Beschichtungsqualität bei einer Zinkverdampfungsgeschwindigkeit
von ca. 14μπι/5εο ermittelt. Hierbei
betrug die Verdampfungstempera'Mr ca. 6000C. Obwohl
Zink schon bei etwa 2600C im Vakuum von 0,0133 Pa
teilweise sublimiert, sind zum Verdampfen höhere Temperaturen erforderlich, um eine ausreichende
Verdampfungsgeschwindigkeit zu erzielen.
Die Grenzen sind durch die Kondensationsfähigkeit des Zinkdampfes auf der Bandoberfläche gegeben.
Diese ist noch ausreichend gewährleiste;, wenn die Bandtemperatur durch den Wärmetransport des Dampfes
und durch die Strahlungsenergie der Tiegel nicht höher als etwa 210°C wird. Andererseits stellte sich
heraus, daß beim Erreichen dieser Temperatur auch eine gute Haftfestigkeit für Zink auf dem Stahlband erreicht
wurde. Sie kommt in der Qualität einer Diffusionsgliihung gleich.
Nachfolgendes Beispiel zeigt anhand von Versuchsergebnissen die Temperaturerhöhung des Stahlbandes
beim Verzinken bei verschiedenen Band- und Beschichtungsstoff-Dicken,
wobei die Tiegelstrahlung nur mit 2 bis 4% an der Temperaturerhöhung des Bandes beteiligt ist.
60
65
Banddicke | Temperaturerhöhung bei dicken von |
Zinkschicht- |
doppelseitig 2.5 um/Seite 17.83 g/m u. Seite |
einseitig 16 M.m 114.0Rg/m |
|
(mm) | (0C) | (0C) |
0,4 0.3 1 η |
rA
27 21 |
175 87 71 |
Eine befriedigende Porosität und eine gute Haftfestigkeit
des Beschichtungsstoffes werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bedampfung des Bande.«
im Vakuumteil bei einer Temperatur erfolgt, die gewährleistet, daß das Band nach dem Zinkauftrag
konstant eine Temperatur von beispielsweise 210° C hat.
Bei dieser Bandtemperatur ist eine gute Haftfestigkeit des Zinks gewährleistet Andererseits bewirkt die
entsprechende Vorwärmung die Beseitigung der molekularen Wasserhaut und der noch auf der Oberfläche
haftenden Gasmoleküle. Um diese Bedingungen zu erfüllen, sind jedoch bei dünnen Bändern die gewünschten
Vorwärmtemperaturen des Bandes zu hoch. In diesem Falle muß die Schichtdicke reduziert werden,
weil sonst keine ausreichende Kondensationsgeschwindigkeit erhalten werden kann, oder aber es ist
erforderlich, die Bandoberfläche mit einem Elektronenstrahl zu aktivieren, was ohne wesentliche Banderwarmung
erfolgt.
Die Wahl einer dünneren Schichtdicke ist die wirtschaftlichere Lösung. Die erzieh, aren technologischen
Eigenschaften aufgedampfter Schichten lassen in bezug auf Porositätsgrad, Duktilität, Haftfestigkeit und
Oberflächenaussehen dünnere Auftragsdicken im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren zu.
Eine r.Tindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen
Verzinken von kaltgewalztem Stahlband ist in der Abbildung dargestellt.
Im Normalfall - beidseitige Verzinkung - gelangt das Stahlband aus dem Glühofen 1 unter Schutzgas mit
Hilfe eines Tauchrüssels 3 in eine Zinkschmelze 2. Aus dieser tritt das mit Zink beschichtete Stahlband
senkrecht nach oben über Walzen oder Düsenabstreifer aus. Es durchläuft dann eine Kühlstrecke 4, bevor es
nach einer folgenden Nachbehandlungsstufe aufgewikkelt wird.
Soll das Band einseitig verzinkt werden, wird eine Flüssigkeitsschleuse 7 in die Linie gefahren und mit
einem einen Vakuumteil bildenden Behandlungsraum 11 verbunden. Ferner wird mit Hilfe eines Kanals 6 eine
gasdichte Verbindung zwischen dem Glühofen 1 und der Flüs-iigkeitsschleuse 5 hergestellt. Der Kanal 6 ist zu
diesem Zweck zwischen der gezeigten Arbeitsstellung und einer nicht dargestellten Nichtgebrauchsstellung
bewegbar. Der Tauchrüssel 3 wird außer Betrieb gesetzt, wenn das Band einseitig verzinkt werden soll.
In einer ersten Vakuumkammer 8 wird für den Bandein- und -austritt ein Grobvakuum von etwa
13 300/Pa erzeugt. In einer zweiten Kammer 9 wird ein Zwischenvakuum von etwa 1 Torr und in einer dritten
Kammer 10 ein Feinvakuum von etwa 0.133 Pa erzeugt, während im eigentlichen Behandlungsraum 11 ein
Vakuum von etwa 0.0133 Pa hergestellt wird.
In Hin Behandlungsraum der eigentlichen Hochvakuum-Kammer
11 durchläuft das Band 12 zuerst eine Entgasungs- bzw. Cberflächen-Reinigungssiiecke, wird
umgelenkt und anschließend einseitig bedampft. Hierbei wird das Band über flüssiges Zink enthaltende Tiegel 13
geführt. Anschließend durchläuft das Band die Kammern 10, 9 und 8 und wird nach Umlenkung in die
Fliissigkeitsschleuse 7 geleitet, die sich am Ende der Grobvakuumstufe 8 befindet. Die Bandkühlung von ca.
2100C auf etwa 50°C erfolgt in dieser Flüssigkcilsschleuse
7, so daß beim Eintritt des Stahlbandes in die Atmosphäre keine Gefahr einer Oxidation der nicht
beschichteten Bandseile durch Luftsauerstoff bcs.cht.
Die Behandlungsstrecke 4 dient in diesem Falle als Trockenstrecke.
Die hier nicht dargestellte Tiegelbeschickung H kann
beispielsweise mti Zinkdraht oder aber auch mil /ink in
flüssiger Form erfolgen. Im iet/.iercn Fall wird die
Metallschmelze außerhalb des Vakuums mittels einer einfachen preiswerten Wärmequelle geschmolzen. Das
flüssige Metall kann durch Ausnutzung der Gravitation gasdicht in die Behandlungskammer zu den VcrdampfungstiegHn
geführt werden.
Die gesamte Wärmebehandlung des Bandes kann im Hochvakuum vollzogen werden, um einmal die hohen
.Schutzgaskosten zu sparen und zum anderen die
Möglichkeit der F.rw;irmiing mit l.lckironenstrahlen im
Hochvakuum auszunutzen. Hiermit lassen sich hohe Knergiedichten erreichen, wodurch die Gliihbehandlungsliinge
sehr klein gehalten werden kann. In diesem Falle erfolgt vorhei eine Naßreinigung des Halides
außerhalb des Vakuums, so daß im Gliihtcil die Oberfläche nicht mehr reduziert zu werden braucht. Die
Kühlung nach der Glühbehandliing innerhalb des Vakuums erfolgt über Kühlrollen auf eine Temperatur,
die nun auch unterhalb von 100"C liegen darf, weil das
Band schon im Glühteil gut entgast wurde.
Hierzu I Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalztem Stahlband, dadurch gekennzeichnet,
daß zur wahlweisen Herstellung von beidseitig oder einseitig verzinktem Band hinter
einer gemeinsamen Vorbehandlungseinrichtung parallel zueinander eine an sich bekannte Tauchverzinkungseinrichtung
und eine an sich bekannte Vakuumbedampfungseinrichtung angeordnet sind,
wobei an den die Vorbehandlungsstufen bildenden Glühofen (1) sowohl der in das Zinkbad führende
Tauchrüssel (3) als auch ein zur Eintrittsschleuse (7) der Vakuumbedampfungsrichtung führender Kanal
(6) anschließbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (6) zwischen einer Arbeitsstellung, in der er den Glühofen (1) mit der
eingangsseitigen Trenneinrichtung (5) der Vakuumkammer (11) verbindet, und einer Nichtgebrauchsstellung
bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Bandaustritt der
Vakuumkammer (11) angeordnete Trenneinrichtung (7) zwischen einer Arbeitsstellung, in der sie
das die Vakuumkammer (11) verlassende Band (12) in die Bahn lenkt, auf der das Band von der
Tauchverziiikungseinrichtung abgeführt wird, und
einer Nichtgebrauchssteliung bewegbar ist, in der das aus der Tauchverzinkungseinrichtung kommende
Band behinderungsfrei vorbeiläufL
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803035000 DE3035000C2 (de) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalztem Stahlband |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803035000 DE3035000C2 (de) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalztem Stahlband |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3035000A1 DE3035000A1 (de) | 1982-03-25 |
DE3035000C2 true DE3035000C2 (de) | 1983-02-24 |
Family
ID=6112144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803035000 Expired DE3035000C2 (de) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Vorrichtung zum kontinuierlichen Verzinken von kaltgewalztem Stahlband |
Country Status (1)
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DE (1) | DE3035000C2 (de) |
Families Citing this family (4)
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DE102018215102A1 (de) | 2018-05-28 | 2019-11-28 | Sms Group Gmbh | Vakuumbeschichtungsanlage, und Verfahren zum Beschichten eines bandförmigen Materials |
DE102018215100A1 (de) | 2018-05-28 | 2019-11-28 | Sms Group Gmbh | Vakuumbeschichtungsanlage, und Verfahren zum Beschichten eines bandförmigen Materials |
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DE102020119155A1 (de) | 2020-07-21 | 2022-01-27 | Voestalpine Stahl Gmbh | Verfahren zum Abscheiden von metallischen Werkstoffen |
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GB1222198A (en) * | 1968-06-28 | 1971-02-10 | Jones & Laughlin Steel Corp | Method of coating ferrous substrates with zinc vapor |
-
1980
- 1980-09-17 DE DE19803035000 patent/DE3035000C2/de not_active Expired
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Publication number | Publication date |
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DE3035000A1 (de) | 1982-03-25 |
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