DE4340838A1 - Verfahren und Anlage zum metallischen Durchlaufbeschichten von stabförmigen Stählen - Google Patents

Description

Verfahren und Anlage zum metallischen Durchlaufbeschichten von stabförmigen Stählen, insbesondere Beton-Bewehrungsstählen in einer horizontalen Transportebene.

Auf dem Weltmarkt werden zur Erhöhung der Haltbarkeit zunehmend mehr beschichtete Beton-Bewehrungsstähle verlangt. Bisher wurde ein Teil des Bedarfs durch Beschichtung mit Epoxidharz gedeckt, ein geringer Teil der Beton-Bewehrungsstähle wurde verzinkt.

Epoxidharz ist als Beschichtung sehr teuer und hat letztlich nicht die wünschenswerten Korrosionsschutzeigenschaften. Zink ist grundsätzlich besser als Beschichtung geeignet, wird jedoch wegen der aufwendigen Aufbringung nur vereinzelt eingesetzt; die Beton-Bewehrungsstähle werden vorzugsweise im Tauchverfahren beschichtet.

Nachteilig bei diesem nicht kontinuierlich arbeitenden Verfahren ist es, daß eine kontrollierte und gleichmäßige Schichtdicke kaum sicherzustellen ist, vielmehr werden Abflachungen der Zinkauflage, insbesondere an den Rippen der Beton-Bewehrungsstähle auftreten.

Es sind Anlagen zum Heißtauchmetallisieren von Profilen, Rohren oder dicken Bändern mit horizontaler Transportebene bekannt, bei denen das zu metallisierende Gut durch das Metallbad hindurchgeführt wird. Diese Anlagen sind kontinuierlich betreibbar, doch sind sie weder vorgesehen noch geeignet, den mit Rippen versehenen Beton-Bewehrungsstählen eine vor allem über den Umfang gleichmäßigen Schichtdicke eines metallischen Beschichtungsmaterials zu vermitteln, um in einem kontinuierlichen Arbeitsverfahren beschichtetes Material mit gleichmäßiger Qualität ausbringen zu können.

Ausgehend von dem aus der DE 33 46 400 C1 bekannten Verfahren zum metallischen Durchlaufbeschichten von stabförmigem Gut in horizontaler Transportebene ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, das insbesondere zum gleichmäßigen Beschichten von Beton-Bewehrungsstählen mit einem metallischen Medium geeignet ist und welches im Durchlaufbetrieb kontinuierlich in der Lage ist, bei gleichbleibender Qualität und Schichtdicke die Beton-Bewehrungsstähle so zu schützen daß deren Haltbarkeit um ein Vielfaches verbessert wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gekennzeichnet ist. Durch diese Verfahrensschritte wird erstmals eine Lösung vorgeschlagen mit der Beton-Bewehrungsstähle mit ihrer kritischen Oberflächenstruktur gleichmäßig beschichtet werden können, ohne daß es zu den beim Tauchbeschichten typischen ungleichmäßigen Beschichtungsdicken kommen kann. Das in Linie durchgeführte Richten, Beizen und Beschichten der Stäbe mit geregelter Schichtdicke garantiert eine ausgezeichnete Haftung des metallischen Beschichtungsgutes auf den vorbereiteten Stählen, so daß eine gute Haltbarkeit zu erwarten ist.

Gegebenenfalls kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in einem weiteren vorgeschalteten Verfahrensschritt vorgesehen werden, die gesammelten Stähle zu vereinzeln und diese in einem dem Verfahren nachgeschalteten Verfahrensschritt nach deren Beschichtung zu sortieren und zu sammeln.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Behandlung der Stähle mehrsträngig erfolgen kann, also beispielsweise zwei Stähle gleichzeitig verfahrensgemäß behandelt werden können.

Um eine gleichmäßige Beschichtung über den gesamten Umfang der Stähle zu erzielen, ist nach einem besonders wichtigen Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Stähle mindestens während der Beizbehandlung und der Beschichtung in Rotation um ihre Längsachse versetzt werden.

In einer Ausgestaltung dieses Vorschlages ist vorgesehen, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Stähle auf deren Durchlaufgeschwindigkeit durch das Bad und deren Durchmesser abstimmbar ist.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren vorschlägt mindestens teilweise die Verfahrensschritte unter Schutzgas auszuführen, so wird dadurch das Entstehen von Zinkasche verhindert. Nach einem ausgestalteten Merkmal der Erfindung kann das verwendete Schutzgas gleichzeitig zur Regelung der Schichtdicke benutzt werden.

Ein anderer Vorschlag der Erfindung sieht vor, daß das Schutzgas über das Abgas der Heizung für das Beschichtungsmedium erwärmt wird. Dieser Vorschlag benutzt die vorhandene Heizung für das Beschichtungsmedium dazu, das Schutzgas vor der Einleitung in den Beschichtungsteil der Anlage vorzuwärmen, damit es nicht zu unerwünschten Reaktionen mit dem heißen metallischen Medium kommt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, im unmittelbaren Anschluß an die metallische Durchlaufbeschichtung eine Epoxidbeschichtung der Stähle vorzunehmen. Diese zusätzliche, als Versiegelung wirkende Beschichtung der metallisch beschichteten Stähle erhöht deren Haltbarkeit um ein Mehrfaches und ist besonderes dann geeignet, wenn die Beton-Bewehrungsstähle aggressiven Umweltbedingungen ausgesetzt sind.

Eine erfindungsgemäße Anlage zum metallischen Durchlaufbeschichten von stabförmigen Stählen, insbesondere Beton-Bewehrungsstählen in einer horizontalen Transportebene ist gekennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung einer ein- oder mehrsträngigen Richtmaschine für die stabförmigen Stähle, einer Durchlaufbeize mit Turbulenzsystem, einer induktiven Heizeinrichtung für die gebeizten Stähle, einer das flüssige metallische Beschichtungsmedium enthaltenden Flutkabine innerhalb eines das Beschichtungsmedium auffangenden Behälters und einer Abstreifeinrichtung (Düsenmesser) zum berührungslosen Entfernen überschüssigen Beschichtungsmaterials.

Das Richten der Stäbe kann ggfs. entfallen, wenn diese ausreichend gerade sind. Dann dient die Richtmaschine als Transporteinrichtung für die stabförmigen Stähle. Der chemische Behandlungsteil ist als Durchlaufbeize ausgeführt und hinsichtlich der Leistung und der zu behandelnden Stablänge den Erfordernissen angepaßt. Die Einleitung der Säure erfolgt nach dem Turbulenzsystem, wie es in dem deutschen Patent 36 28 884 beschrieben ist. Die gebeizten Stäbe werden nach Verlassen der Durchlaufbeize zunächst mittels einer induktiven Heizeinrichtung auf eine der Beschichtungstemperatur entsprechende oder höhere Temperatur erwärmt und einer Flutkabine zugeleitet, die innerhalb eines das metallische Beschichtungsmedium enthaltenden Behälters angeordnet ist. Am Ausgang der Flutkabine ist eine Abstreifeinrichtung zum berührungslosen Entfernen des überschüssigen Beschichtungsmaterials vorgesehen, die als Düsenmesser mit Druckgas betrieben wird.

Sofern die stabförmigen Stähle nach dem Herstellungsprozeß gebündelt angeliefert werden, kann der erfindungsgemäßen Anlage eine Aufnahmemulde für das zu behandelnde Gut vorgeordnet werden, der ein Entwirrtisch mit Chargiereinrichtung und ein Zuführrollgang zur Richtmaschine zugeordnet ist.

In ähnlicher Weise kann der Anlage eine Sortiereinrichtung und eine Aufnahmemulde für das behandelnde Gut nachgeordnet werden, mit deren Hilfe die Stäbe nach Durchmesser, Länge und dergleichen sortiert und versandfertig gemacht werden können.

Zum schnellen Abkühlen des beschichteten Materials kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung im Anschluß an die Flutkabine ein Wasserabschreckbad angeordnet sein, in das die beschichteten Stähle eingeleitet werden.

Das Wasser dieses Abschreckbades kann mit Chemikalienzusätzen angereichert sein, die die chemische Reaktion der Stäbe mit dem sie im Einbauzustand umgebenden Beton vermeiden. Auch können Zusätze verwendet werden, die die Haftung von eventuell später aufzubringenden Epoxidharzbeschichtungen verbessern.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, vor der Durchlaufbeize eine Einrichtung zum Entfetten der Stähle vorzusehen, wenn diese Entfettung nicht mit dem verwendeten Beizmedium durchzuführen ist.

Auch kann es nach einem anderen Gedanken der Erfindung notwendig sein, im Anschluß an die Durchlaufbeize eine Einrichtung zum Spülen und Trocknen der Stähle vorzusehen, bevor diese weiterverarbeitet werden.

Schließlich wird vorgeschlagen, die Flutkabine zu beheizen und innerhalb des beheizten, das Beschichtungsmedium enthaltenden Behälters anzuordnen, wobei die Flutkabine beidseitig rohrförmige Durchlaßöffnungen für den stabförmigen Stahl aufweist, die durch inertgasbeschickte Druckschleusen verschließbar sind. Die Flutkabine ist dadurch weitgehend gegen austretendes flüssiges Beschichtungsmedium verschlossen, wobei das ohnehin im Beschichtungsteil vorhandene Inertgas als Sperre benutzt wird. Das gleiche Inertgas kann ohne Vorwärmung der Abstreifeinrichtung zugeleitet werden, wo es unter einstellbarem Druck und einstellbarer Menge die Regelung der Beschichtungsdicke übernimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu dessen Durchführung geeignete Anlage können auch für andere stabförmige Produkte wie Winkel, Knüppel oder sonstige Profilquerschnitte verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine grob schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Flutkabine der Anlage.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Entwirrtisch mit Chargiereinrichtung angedeutet, dem die gebündelten, zu behandelnden stabförmigen Stähle zugeleitet werden. An die Chargiereinrichtung schließt sich das Treibrollenpaar 2 an, mit dem die Stähle ein- oder mehrsträngig der Schrägrollenrichtmaschine zugeführt werden. Die Treibrollen des Treibrollenpaares 2 sind, wie die Richtrollen der Schrägrollenrichtmaschine 3 schräggestellt, wodurch die mit S bezeichneten stabförmigen Stähle in Rotation versetzt werden. Gleichgültig, ob die Richtmaschine zum Richten der Stäbe S oder lediglich zum Transport der Stähle verwendet wird, werden die Stähle in die Durchlaufbeize mit Turbulenzsystem transportiert und dort beizbehandelt. Innerhalb der Durchlaufbeize 4 sind weitere Treibrollenpaare 5 mit schräggestellten Treibrollen angeordnet, die die Rotation der Stäbe S um ihre Längsachse aufrechterhalten. Die Beizbehandlung der stabförmigen Stähle S erfolgt nach dem Turbulenzsystem; das Beizmedium wird mittels der Umwälzpumpen 13 auf das behandelnde Gut gedüst.

Mit 12 ist die an die Durchlaufbeize 4 anschließende Einrichtung zum Spülen und Trocknen der stabförmigen Stähle S bezeichnet; diesem Anlagenteil sind die Umwälzpumpen 14 für das Spülmittel zugeordnet.

Die stabförmigen Stähle S verlassen die Durchlaufbeize 4 und die Einrichtung zum Spülen und Trocknen 12 und werden mit Hilfe der ebenfalls schräggestellten Treibrollen des Treibrollenpaares 5 in den Behälter 8 transportiert, der die Flutkabine zum Beschichten der stabförmigen Stähle S mit dem flüssigen metallischen Beschichtungsmedium enthält. Am Eingang des Behälters 8 ist eine induktive Heizvorrichtung 6 vorgesehen, mit der die stabförmigen Stähle auf Beschichtungstemperatur oder eine darüber liegende Temperatur erwärmt werden. Das flüssige Beschichtungsmedium wird in dem als Kessel ausgebildeten Behälter 8 gesammelt und mit der Umwälzpumpe 15 in die Flutkabine 7 gedrückt. Überschüssiges Beschichtungsmedium läuft durch die beidseitigen Öffnungen in der Flutkabine 7 zurück in den Behälter 8 und wird dem Kreislauf zurückgeführt.

Der die Flutkabine 7 verlassende stabförmige Stahl S wird durch eine Abstreifeinrichtung 8 geleitet, wo überschüssiges flüssiges Beschichtungsmaterial abgeblasen wird. Nach Verlassen des Behälters 8 durchläuft der stabförmige Stahl S ein Wasserabschreckbad, wo ähnlich wie in der Flutkabine der Stahl durch einen mit Wasser gefüllten Behälter geleitet wird, dem das Wasser über eine Umwälzpumpe 16 zugeleitet wird. Nach Durchlauf durch ein weiteres Treibrollenpaar 5 erreichen die stabförmigen Stähle S die Sortiereinrichtung und Aufnahmemulde, die schematisch bei 11 angedeutet ist.

In Fig. 2 ist in vergrößerter Darstellung jedoch gleichfalls grob schematisch die Flutkabine 7 dargestellt, die innerhalb des Behälters 8 angeordnet ist. Erkennbar läuft der stabförmige Stahl S, durch den Einlauftrichter 16 geführt in den Behälter 8 ein, dessen Einlauföffnung durch eine mit Inertgas beschickte Druckschleuse 17 gegen den Stahl S abgedichtet ist. Das Inertgas wird über die Leitung 18 zugeführt.

Im Eingangsbereich des Behälters 8 ist bei 6 die induktive Heizvorrichtung vorgesehen, mit der die stabförmigen Stähle S auf Beschichtungstemperatur gebracht werden. Die Stähle S durchlaufen die Flutkabine 7, wobei die rohrförmige Eingangsöffnung 18 und die ebenfalls rohrförmige Austrittsöffnung 18 der Flutkabine 7 ebenfalls mittels Druckschleusen 20, die über die Leitung 21 mit Inertgas beschickt sind, weitgehend gegen das flüssige Beschichtungsmedium verschlossen sind. Das flüssige Beschichtungsmedium ist, wie bei 22 angedeutet, in dem als Kessel ausgebildeten unteren Bereich des Behälters 8 gesammelt und wird durch den Brenner 23 auf Temperatur gehalten. Mit Hilfe der Umwälzpumpe 15 wird das flüssige Beschichtungsmedium 22, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um Zink handelt, durch die Leitung 24 aus dem Behälter 8 heraus und über die Leitung 25 in die Flutkabine 7 hineingepumpt. Dabei wird die Flutkabine 7 bis zum Überlauf 26 mit dem Beschichtungsmedium 22 geflutet, so daß dieses den stabförmigen Stahl S allseitig umgibt. Leckagen an den rohrförmigen Eintritts- und Austrittsöffnungen 18 und 19 der Flutkabine 7 werden vom Behälter 8 aufgefangen und zusammen mit dem flüssigen Beschichtungsmedium 22 zurückgepumpt.

Bei 9 ist die Abstreifeinrichtung angedeutet, mit der die Schichtdicke des verzinkten Stahles S regulierbar ist. Die Abstreifeinrichtung 9 besteht aus einem ringförmigen Düsenmesser, mit dem über die Leitung 27 Inertgas unter Druck auf die Oberfläche des stabförmigen Stahles S gepreßt wird. Die Abstreifeinrichtung 8 ist über den Stellmechanismus 28 in ihrer Lage veränderbar und hinsichtlich der Schichtdicke anpaßbar.

Am Ausgang des Behälters 8 ist, wie am Eingang, eine Druckschleuse 29 vorgesehen, die gleichfalls von der Leitung 18 mit Inertgas gespeist ist.

Unter Hinweis auf Fig. 1 wird die Funktion der erfindungsgemäßen Anlage wie folgt beschrieben:

Nach der Aufgabe eines Bundes stabförmiger Stähle S auf den Entwirrtisch mit Chargiereinrichtung 1 werden ein oder mehrere der stabförmigen Stähle S mit Hilfe der schräggestellten Treibrollen des Treibrollenpaares 2 in die Schrägrollenrichtmaschine 3 eingeführt und unter gleichzeitiger Rotation um ihre Längsachse in die Durchlaufbeize mit Turbulenzsystem 4 transportiert. Die Schrägrollenrichtmaschine wird nur dann aktiviert, wenn das Richten der stabförmigen Stähle S erforderlich ist, ansonsten dient sie als Einrichtung zum Weitertransportieren der stabförmigen Stähle S. Schräg zur Stabachse angeordnete Treibrollen von Treibrollenpaaren 5 hinter der Schrägrollenrichtmaschine 3 und innerhalb der Durchlaufbeize 4 bewirken den Transport der stabförmigen Stähle S durch den chemischen Behandlungsteil unter gleichzeitiger Drehung um die Längsachse der stabförmigen Stähle S. Der chemische Behandlungsteil ist als Durchlaufbeize mit Turbulenzsystem 4 ausgeführt und hinsichtlich der Leistung und der zu behandelnden Länge der stabförmigen Stähle S den Erfordernissen angepaßt. Es können ein oder mehrere speziell konzipierte Beizzellen vorgesehen sein, in denen die Reinigung, d. h. Rost- und Walzzunderentfernung mit temperierter Säure erfolgt. Die Einleitung der Säure erfolgt nach dem in dem deutschen Patent 36 29 894 beschriebenen Turbulenzsystem. Nach Verlassen der Durchlaufbeize 4 werden die gebeizten stabförmigen Stähle S mittels der induktiven Heizvorrichtung 6 auf eine der Beschichtungstemperatur entsprechende oder höhere Temperatur erwärmt und der Flutkabine 7 zugeleitet, die das flüssige metallische Beschichtungsmedium (Zink) enthält. Mit Hilfe der speziell ausgebildeten Umwälzpumpe 15 wird das Zink aus dem als Kessel ausgebildeten Behälter 8 in die Flutkabine 7 gefördert, aus der überschüssiges Beschichtungsmedium zurück in den Behälter fließt. Nach Abstreifen von überschüssigem Zink mit Hilfe der Abstreifeinrichtung 9 gelangen die stabförmigen Stähle S in das Wasserabschreckbad 10 und werden von dort mit Hilfe des Treibrollenpaares 5 der Sortiereinrichtung und Aufnahmemulde zugeleitet, die bei 11 angedeutet ist.

Claims (17)

1. Verfahren zum metallischen Durchlaufbeschichten von stabförmigen Stählen, insbesondere Beton-Bewehrungsstählen in einer horizontalen Transportebene, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Die Stähle werden einem Richtvorgang unterzogen,
• b) die gerichteten Stähle werden in einer mehrstufigen Beizbehandlung für das Beschichten vorbereitet,
• c) die gebeizten Stähle werden mindestens auf Beschichtungs­ temperatur erwärmt und
• d) in ein Bad aus metallischem Beschichtungsmedium geleitet,
• e) die das Bad verlassenden Stäbe werden einer Schichtdicken­ regelung unterzogen und abgekühlt,
• f) mindestens die Verfahrensschritte c) und d) werden unter Schutzgas durchgeführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren vorgeschalteten Verfahrensschritt die gesammelten Stähle vereinzelt und in einem nachgeschalteten Verfahrensschritt die beschichteten Stähle sortiert und gesammelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Stähle mehrsträngig erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle mindestens während der Beizbehandlung und der Beschichtung in Rotation um ihre Längsachsen versetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Stähle auf deren Durchlaufgeschwindigkeit durch das Bad und deren Durchmesser abstimmbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Schutzgas zur Schichtdickenregelung verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas über das Abgas der Heizung für das Beschichtungsmedium erwärmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unmittelbaren Anschluß an die metallische Durchlaufbeschichtung eine Epoxidbeschichtung vorgenommen wird.

9. Anlage zum metallischen Durchlaufbeschichten von stabförmigen Stählen, insbesondere Beton-Bewehrungsstählen in einer horizontalen Transportebene, gekennzeichnet durch die Hintereinanderanordnung folgender Anlagenteile:

• a) Eine ein- oder mehrsträngige Schrägrollenrichtmaschine (3) für die stabförmigen Stähle (S),
• b) eine Durchlaufbeize (4) mit Turbulenzsystem,
• c) eine induktive Heizeinrichtung (6) für die gebeizten Stähle (S),
• d) eine das flüssige metallische Beschichtungsmedium (22) enthaltende Flutkabine (7) innerhalb eines das Beschichtungsmedium auffangenden Behälters (8),
• e) eine Abstreifeinrichtung (9) (Düsenmesser) zum berührungslosen Entfernen überschüssigen Beschichtungsmaterials (22).

10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch innerhalb der Anlage angeordnete schräggestellte Transportrollen (5) für die stabförmigen Stähle, deren Neigung und/oder Geschwindigkeit veränderbar ist.

11. Anlage nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Anlage eine Aufnahmemulde für das zu behandelnde Gut sowie ein Entwirrtisch mit Chargiereinrichtung (1) und Zuführmittel (2) zur Richtmaschine vorgeordnet ist.

12. Anlage nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Anlage eine Sortiereinrichtung und eine Aufnahmemulde (11) für das behandelte Gut nachgeordnet ist.

13. Anlage nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Flutkabine (7) ein Wasserabschreckbad (10) vorgesehen ist.

14. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchlaufbeize (4) eine Einrichtung zum Entfetten der Stähle vorgesehen ist.

15. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Durchlaufbeize eine Einrichtung (12) zum Spülen und Trocknen der Stähle vorgesehen ist.

16. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flutkabine (7) beheizt ist und innerhalb des beheizten, das Beschichtungsmedium enthaltenden Behälters (8) angeordnet ist, wobei die Flutkabine (7) beidseitige rohrförmige Durchlaßöffnungen (18, 19) für den stabförmigen Stahl (S) aufweist, die durch inertgasbeschickte Druckschleusen (20) verschließbar sind.

17. Anlage nach Anspruch 9 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtung (9) mit Inertgas betreibbar ist.