DE9013648U1 - Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage - Google Patents
Flüssigmetall-DurchlaufbeschichtungsanlageInfo
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Description
90 6 6 7 2 O DE
Interatom GmbH
D-5060 Bergisch Gladbach 1
Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage
mit einem annähernd waagerechten Beschichtungskanal für lange Profile, insbesondere zur
Verzinkung von Stahlprofilen.
In der Zeitschrift Stahl und Eisen 25, 26/89 vom 18.12.89 wird auf Seite 14 ein neues Verfahren zur kostengünstigen Verzinkung
von Langprodukten, z. B. von Betonstahl erwähnt. Das Verzinkungsbad soll eine Länge von 80 cm haben und von dem
Stahl mit einer Geschwindigkeit von 80 m/min, durchlaufen werden. Das Bad soll direkt im Anschluß an eine Walzstraße
hinter einer Strahlentzunderungsanlage angeordnet werden und enthält lediglich 600 kg Zink. Die Dicke der Zinkauflage wird
durch zwei magnetische Köpfe gesteuert, die auch das Bad abdichten sollen. Dieses Verfahren ist von besonderem
Interesse, weil man bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit sehr geringe aber dennoch gegen Korrosion ausreichende Zinkschichten
aufbringen kann, was aus Kostengründen erwünscht ist. Die dort genannten elektromagnetischen Köpfe entsprechen in ihrer
Wirkungsweise vermutlich elektromagnetischen Pumpen, die das zwangsläufig am Ein- und Austritt des Betonstahls vorhandene
flüssige Zink im Beschichtungskanal festhalten sollen. Elektromagnetische Pumpen brauchen einen magnetischen Rückschluß, der
bei einer Pumpe von kreisförmigem Kanalquerschnitt von einem durchlaufenden Betonstahl gebildet werden kann. Bei nicht
runden Profilen, beispielsweise Winkel- oder Flachprofilen hat sich aber herausgestellt, daß eine elektromagnetische Pumpe mit
kreisförmigem Kanalquerschnitt und kreisförmig den Kanal
umgehenden Wicklungen nicht in der Lage ist, das Zink im Beschichtungskanal festzuhalten. Außerdem fehlt der magnetische
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Rückschluß, wenn gerade kein Betonstahl durchläuft, so daß in diesem Fall das flüssige Zink durch Ein- oder Austritt
ungehindert austreten kann.
In der DE-AS 11 20 079 wird eine Einrichtung zur Regelung der
Fallgeschwindigkeit eines Stromes geschmolzenen Metalls beschrieben, bei der an einem senkrechten Strömungskanal von
Rechteckquerschnitt an beiden Breitseiten je ein kammartig geschlitzter und parallel zur Strömungsrichtung ausgerichteter
Magnetkern angebracht ist, der jeweils 19 zum Kanal gerichtete Zähne und 18 miteinander verschaltete Induktionsspulen trägt.
Der Kanal wird gebildet aus zahlreichen, untereinander durch feuerfesten Zement verbundenen Ringen, die sich ineinander
fügen lassen und vorzugsweise aus Korund gefertigt sind. Die Ringe sind mit einer feuerfesten Masse ummantelt, die
wärmeisolierend wirkt und beispielsweise aus einem in einer Hülle enthaltenen Aluminiumoxidpulver besteht. Mit einem
Dreiphasen-Wechselstrom, der gegenüberliegende Spulen im
gleichen Sinn durchfließt, entsteht im Flüssigmetall eine Kraft, die bei entsprechender Schaltung dem freien Fall des
Flüssigmetalls entgegenwirkt. Der Rechteckquerschnitt des Kanals hat sich als zweckmäßig herausgestellt, weil die an den
Breitseiten eines Rechteckkanals angeordneten, einander gegenüberliegenden Induktionsspulen auf das Flüssigmetall im
rechteckigen Kanal einen größeren Einfluß ausüben können als in einem runden Kanal. Eine Anwendung dieser Erkenntnisse auf eine
Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage für lange Profile ist daraus aber nicht erkennbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage
für lange Profile von nahezu beliebigem Querschnitt, die das zur Beschichtung vorgesehene
flüssige Metall im Beschichtungskanal daran hindert, auszulaufen. Diese Anlage kann auch einen Flüssigmetall-Ofen
haben, der in der Beschichtungskammer den Füllstand konstant hält und der zwecks Inspektion und Wartung zur schnellen
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Entleerung der Anlage geeignet ist.
Zur Lösung der Hauptaufgabe wird eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage
für lange Profile vorgeschlagen mit einem beheizbaren Beschichtungskanal von annähernd waagerechter
Längsachse und von waagerecht-flachem Querschnitt mit je einem Paar Elektromagneten an den Breitseiten an beiden Enden
oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals und mit einem Zufuhrkanal für flüssiges Metall. Wenn diese Elektromagnete, die
normalerweise aus auf Eisenkernen gewickelten Induktionsspulen bestehen, mit einem Mehrphasen-Wechselstrom beaufschlagt
werden, entsteht bei entsprechender Schaltung zwischen jeweils zwei einander gegenüberliegenden Elektromagneten eine Kraft im
Flüssigmetall, die jeweils in die Beschichtungskammer hinein gerichtet ist. Auf diese Weise wird das Flüssigmetall in der
Beschichtungskammer entgegen seiner Schwerkraft daran gehindert, auszulaufen. Auf den durchlaufenden Profilen haftet
metallurgisch nur eine sehr dünne Flüssigmetallschicht, deren Schichtdicke von der Temperatur in der Beschichtungskammer und
von der Verweilzeit des Profils im Flüssigmetall abhängig ist. Die Temperatur im Beschichtungskanal kann in bekannter Weise
gemessen und geregelt werden. Dann ist die Schichtdicke nur noch von der Durchlaufgeschwindigkeit und von der waagerechten
Länge des Flüssigmetallbades abhängig. Diese Länge läßt sich durch Verschiebung der Elektromagnetenpaare gegeneinander von
außerhalb des Beschichtungskanals einstellen. Das mit den durchlaufenden Profilen fortgeführte Flüssigmetall wird durch
den Zufuhrkanal ersetzt. Die im Flüssigmetall aufgebrachte Kraft ist annähernd proportional dem in den Elektromagneten
aufgebrachten Strom.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung und zur Lösung der zweiten Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Zufuhrkanal für
flüssiges Metall zum Beschichtungskanal an eine Kammer eines beheizbaren Zweikammerofens angeschlossen ist, dessen beide
Kammern eine Trennwand mit Überlauf oberhalb des
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Beschichtungskanals haben und die unterhalb der Trennwand mit
einer elektromagnetischen Pumpe verbunden sind. Diese Pumpe
hält bei Betrieb in der mit dem Beschichtungskanal verbundenen Kammer und mit Hilfe des Überlaufs eine Füllstandshöhe
konstant, die den Beschichtungskanal ohne besondere Regelung gefüllt hält. In der anderen Kammer kann in Abständen
Beschichtungsmetall in fester oder flüssiger Form nachgefüllt werden, ohne daß sich das auf den Füllstand im
Beschichtungskanal auswirkt. Zur Inspektion oder Wartung des Beschichtungskanals kann die elektromagnetische Pumpe unterhalb
der Trennwand ausgeschaltet werden, so daß sich der Beschichtungskanal in den Zweikammerofen hinein entleert. Für
diesen Fall ist die Zufuhr eines Inertgases im oberen Bereich des Beschichtungskanals zweckmäßig, damit nicht kalte Außenluft
in den Beschichtungskanal eindringt und dort heißes Flüssigmetall oxidiert oder erstarren läßt. Aus den gleichen
Gründen ist es auch zweckmäßig, den Ein- und Austritt für die durchlaufenden Profile an dem Beschichtungskanal mit je einer
Inertgaszufuhr zu versehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Beschichtungskanal am Ein- und Austritt auswechselbare
Blenden hat, die den durchlaufenden Profilen mit geringem Abstand angepaßt sind. Damit wird einerseits die zum Festhalten
des Flüssigmetalls im Beschichtungskanal notwendige Kraft verringert und andererseits auch die Zufuhr von kalter
Außenluft herabgesetzt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Elektromagnete an den Breitseiten des Beschichtungskanals
Induktionsspulen auf kammförmigen Spulenkernen mit zum Beschichtungskanal gerichteten Zähnen angeordnet sind. Bei
konstantem Zahnquerschnitt können diese Induktionsspulen auf ihrem kammförmigen Spulenkern in fertiggewickelter Form
montiert werden. Der notwendige magnetische Rückschluß wird jeweils über den Rücken der beiden oberhalb und unterhalb des
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Beschichtungskanals einander gegenüberliegenden kammförmigen
Spulenkerne hergestellt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der
Erfindung.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung mit einen senkrechten Teillängsschnitt durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung ohne einen Flüssigmetallofen, Figur 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch Figur 1 im
Bereich der Zufuhr für ein flüssiges Metall und einen Schnitt durch einen angeschlossenen Zweikammerofen.
In Figur 1 tritt ein durchlaufendes Rechteckprofil 1 durch eine
Einlaufblende 2 in einen waagerechten Beschichtungskanal 3 von waagerecht-flachem Querschnitt, der im Betrieb mit einem
flüssigen Metall gefüllt ist, und tritt durch eine Auslaufblende 4 wieder aus. Sowohl im Anschluß an die
Einlaufblende 2 als auch vor der Auslaufblende 4 ist oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals 3 je ein Paar
Elektromagnete angeordnet, deren Induktionsspulen 5 auf
kartenförmigen Spulenkernen 6 mit jeweils sechs zum
Beschichtungskanal gerichteten Zähnen angeordnet sind. Übereinander liegende Spulen sind im gleichen Sinn gewickelt.
In Figur 2 ist das Rechteckprofil 1 in dem elektrisch beheizten Beschichtungskanal 3 dargestellt, der mit einem Zufuhrkanal 7
für flüssiges Metall an einen ebenfalls elektrisch beheizbaren Zweikammerofen 8 angeschlossen ist. Dieser Zweikammerofen 8 hat
eine ebenfalls beheizbare Decke 9 mit einem isolierten Einfülldeckel 10 und im Inneren des Ofens eine Trennwand 11 mit
einem Überlauf 12 etwas oberhalb des höchsten Punktes des Beschichtungskanals 3. Die elektromagnetische Pumpe 13
unterhalb des Zweikammerofens 8 verbindet die beiden Kammern 14 und 15 und hält bei Betrieb in der Kammer 15 einen Füllstand
des Flüssigmetalls mittels des Überlaufs 12 konstant. Auf diese
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Weise ist der Beschichtungskanal 3 ständig mit konstantem Druck gefüllt, kann aber bei Bedarf durch Ausschalten der
elektromagnetischen Pumpe 13 sehr schnell entleert werden. Nach Abheben des Einfülldeckels 10 kann die Kammer IA mit festem
oder flüssigem Metall beschickt werden, ohne daß sich dieser Füllvorgang auf den Füllstand im Beschichtungskanal 3 auswirken
kann. Eventuelle, oben auf dem Flüssigmetall schwimmende Ablagerungen aus Oxiden oder Verunreinigungen werden über den
Überlauf 12 in die Kammer 14 gespült und können daher nicht in den Beschichtungskanal 3 eindringen. Mit der Drahtwindung 16
ist die gleichsinnige Wicklungsrichtung der Induktionsspulen unterhalb und oberhalb des Beschichtungskanals 3 angedeutet.
Mit der vorgestellten Durchlaufbeschichtungsanlage können unterschiedliche Profile, auch mehrere gleichzeitig, mit
Flüssigmetall, beispielsweise mit Zink beschichtet werden. Auch eine Verzinnung, beispielsweise von Stahl- oder auch
Kupferprofilen erscheint mit dieser Anlage möglich.
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Claims (3)
1. Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage für lange Profile
(1), insbesondere zur Verzinkung von Betonstahlprofilen, mit
einem beheizbaren Beschichtungskanal (3) von annähernd
waagerechter Längsachse und von waagerecht-flachem Querschnitt mit je einem Paar Elektromagneten (5; 6) an den Breitseiten an
beiden Enden oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals (3) und mit einem Zufuhrkanal (7) für flüssiges Metall.
10
2. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zufuhrkanal (7) für flüssiges Metall zum Beschichtungskanal (3) an eine Kammer (15) eines beheizbaren Zweikammerofens (8)
angeschlossen ist, dessen beide Kammern (14; 15) eine Trennwand (11) mit Überlauf (12) oberhalb des Beschichtungskanals (3)
haben und die unterhalb der Trennwand (11) mit einer elektromagnetischen Pumpe (13) verbunden sind.
3. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Beschichtungskanal (3) auswechselbare Blenden (2; A) hat, die den durchlaufenden Profilen (1) mit geringem Abstand angepaßt
sind.
A. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den
Breitseiten des Beschichtungskanals (3) Elektromagnete (5; 6) mit Induktionsspulen (5) auf kammförmigen Spulenkernen (6) mit
zum Beschichtungskanal (3) gerichteten Zähnen angeordnet sind.
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