EP0004545B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verzinken von Draht - Google Patents
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- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
- C23C2/29—Cooling or quenching
Definitions
- the invention relates to a method and a device for galvanizing wire, in which the wire emerges vertically from a zinc bath and the adhering liquid zinc forms the zinc layer after it has solidified.
- the wire speed, bath temperature, wire size and similar influences a certain part of the liquid zinc adhering to the wire flows back into the bath. This results in a certain thickness of the zinc layer remaining on the wire.
- the zinc layer that can be achieved in this way is too thin for some areas of application.
- a method for thick galvanizing of wire which consists of four essential process steps, namely a rapid movement of the wire through the zinc bath, the pumping around of the zinc bath in the direction of the wire exit in order to avoid oxide formation, and a first cooling with an oxygen-free gas and a final hardening with water.
- Burnt natural gas is preferably used as the oxygen-free gas.
- the invention is therefore based on the object to provide a method and a device for galvanizing wire, in which the wire emerges vertically from the zinc bath and the adhering liquid zinc forms the zinc layer after its solidification, which without the aid of toxic and aggressive media Enabling an increase in the layer thickness of the adhering zinc and which avoid the previously complicated and complex type of cooling. According to the invention, this is achieved in that the surface of the wire is strongly cooled by a low-boiling liquefied gas immediately after it emerges from the zinc bath.
- the cooling is preferably carried out by direct contact of the surface of the wire with the liquefied gas, for example by spraying.
- the vaporized gas can also be used as a protective gas for the still sensitive surface of the galvanized wire.
- the surface of the wire can also be cooled indirectly by passing it out of the zinc bath through a chamber surrounding it, the inner wall of which is cooled by the low-boiling liquefied gas.
- Liquefied nitrogen is preferably used as the cooling medium.
- the evaporated nitrogen can be used as a protective gas for the still sensitive galvanized wire. It can also be used as a carrier gas for a reaction gas such as ammonia or hydrogen sulfide.
- a device for carrying out the method according to the invention with direct contact between galvanized wire and liquefied gas consists of a tube which surrounds the wire emerging from the zinc bath, dips into the zinc bath and is surrounded by an annular chamber just above the surface of the zinc bath, which has a feed line for liquid nitrogen and has spray orifices directed towards the wire for liquid nitrogen.
- the tube preferably consists of an insulation material, for example an oxide ceramic, which inhibits the flow of heat into the annular chamber.
- a zinc bath 1 is shown, from which the wire to be galvanized emerges vertically upwards with the aid of the deflection rollers 2, 3.
- the wire 4 is surrounded by a tube 5 which merges into an annular chamber 7 by means of a conical transition piece 6.
- the drinking chamber 7 is arranged directly above the exit point of the wire 4 from the zinc bath 1.
- another tube 8 connects below the annular chamber 7 and is immersed in the zinc bath 1.
- This tube 8 consists, at least in the area of the immersion point, of an insulation material 9 which inhibits the supply of heat from the zinc bath 1 into the annular chamber 7.
- a feed line 10 for liquid nitrogen is connected to the annular chamber 7.
- the liquid nitrogen exits through spray nozzles 11 which are directed onto the wire 4. Because of the low temperature of the liquid nitrogen, the liquid zinc on the wire solidifies immediately in the area of the spray point. It is not possible to flow back into the zinc bath 1 on the wire 4. This results in a much thicker zinc layer than would be achievable without the measure according to the invention.
- the vaporized nitrogen flows through the tube 5 upwards and exits the system. Here it acts as a protective gas for the still sensitive zinc layer.
- reaction gases such as ammonia, hydrogen sulfide or gaseous or liquid hydrocarbons can also be introduced into the tube 5.
- This device consists essentially of a double-walled tube, the two tubes 12, 13 are connected to one another at the top and bottom by ring flanges 14, 15.
- An annular chamber 16 is thus formed, through which the liquefied gas flows.
- the annular chamber 16 has a feed line 17 and a discharge line 18 for the liquefied gas.
- the direction of flow is indicated by arrows 19, as is the direction of movement of the wire 4 by an arrow 20.
- This device is particularly suitable for those cases in which the liquefied gas is available in a supercooled state, so that it does not or only during the cooling process evaporated to a small extent.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verzinken von Draht, bei denen der Draht senkrecht aus einem Zinkbad austritt und das anhaftende flüssige Zink nach seiner Erstarrung die Zinkschicht bildet. Je nach Drahtgeschwindigkeit, Badtemperatur, Drahtabmessung und ähnlichen Einflüssen fließt ein gewisser Teil des am Draht anhaftenden flüssigen Zinks in das Bad zurück. Dadurch stellt sich eine bestimmte Dicke der auf dem Draht verbleibenden Zinkschicht ein. Für manche Anwendungsgebiete ist die auf diese Weise erreichbare Zinkschicht zu dünn.
- Es ist bekannt, die Dicke des Überzuges aus geschmolzenem Metall auf einem Metalldraht dadurch zu verstärken, daß man den mit dem geschmolzenen Metall überzogenen Draht in einer Kammer durch eine Flüssigkeit kühlt. Nach der FR - A - 2 116 606 verwendet man hierzu Wasser oder andere Flüssigkeiten mit großer latenter Verdampfungswärme. Dieses Verfahren ist vor allem für solche Metallüberzüge gedacht, die pastenartig erstarren, z.B. Zinn-Blei-Legierungen. Da der Austritt der Kühlflüssigkeit aus der Kammer verhindert werden muß, ist zur Durchführung dieses Verfahrens eine komplizierte Vorrichtung erforderlich.
- Bei einem aus der US - A - 3 743 535 bekannten Verfahren durchläuft der mit geschmolzenem Metall überzogene Draht einen aufwärtsgerichteten Wasserstrahl an dessen Scheitelpunkt. Hierbei soll aber nicht die Dicke des Überzuges vergrößert werden, sondern es soll ein frühzeitiges Erstarren des geschmolzenen Metalls erreicht werden, um Reaktionen zwischen dem Überzugmetall und dem Draht zu unterdrücken. Außerdem soll die Oberfläche gut aussehen, weshalb durch eine Külung mit Luft zunächst eine dünne Haut auf dem geschmolzenen Metall erzeugt wird. Wenn der Draht anschließend den Scheitelpunkt des Wasserstrahls durchläuft, wo dieser demnach die geringste Bewegungsenergie besitzt, wird die noch empfindliche Oberfläche durch den Strahl nicht beschädigt und trotzdem eine Kühlung bewirkt.
- Aus der US - A - 2 166 250 ist ein Verfahren zur Dickverzinkung von Draht bekannt, welches aus vier wesentlichen Verfahrensschritten besteht, nämlich einer schnellen Bewegung des Drahtes durch das Zinkbad, dem Umpumpen des Zinkbades in Richtung Drahtaustritt zwecks Vermeidung von Oxidbildung, einer ersten Abkühlung mit einem sauerstofffreien Gas und einer Abschlußhärtung durch Wasser. Als sauerstofffreies Gas wird bevorzugt verbranntes Erdgas verwendet.
- Auch dieses Verfahren ist wegen seiner vielen Verfahrensschritte aufwendig und kompliziert.
- Man hat auch versucht, eine dickere Zinkschicht dadurch zu erreichen, daß man den Draht unmittelbar nach Austritt aus dem Zinkbad einer Gasatmosphäre aussetzte, die Schwefelwasserstoff als aktive Komponente enthielt. Schwefelwasserstoff ist jedoch ein sehr giftiges und chemisch sehr aggresives Gas, so daß die Realisierung einer solchen Verfahrensweise in der Praxis Schwierigkeiten bereitet.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verzinken von Draht zu schaffen, bei denen der Draht senkrecht aus dem Zinkbad austritt und das anhaftende flüssige Zink nach seiner Erstarrung die Zinkschicht bildet, welche ohne die Zuhilfenahme giftiger und aggresiver Medien eine Vergrösserung der Schichtdicke des anhaftenden Zinks ermöglichen und welche die bisher übliche aufwendige und komplizierte Art der Abkühlung vermeiden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Oberfläche des Drahtes unmittelbar nach seinem Austritt aus dem Zinkbad durch ein tiefsiedendes verflüssigtes Gas stark abgekühlt wird.
- Hierdurch wird ein rasches Erstarren des auf dem Draht befindlichen flüssigen Zinks bewirkt, die Menge des vom Draht abfließenden Zinks wird also vermindert. Die Schichtdicke wird dadurch vergrößert.
- Die Abkühlung erfolgt vorzugsweise durch direkten Kontakt der Oberfläche des Drahtes mit dem verflüssigten Gas, beispielsweise durch Besprühen. Ggf. kann hierbei das verdampfte Gas auch zusätzlich als Schutzgas für die noch empfindliche Oberfläche des verzinkten Drahtes verwendet werden. Die Oberfläche des Drahtes kann jedoch auch indirekt abgekühlt werden, indem er nach Austritt aus dem Zinkbad durch eine ihn umgebende Kammer geführt wird, deren Innenwand durch das tiefsiedende verflüssigte Gas gekühlt wird. Bevorzugt wird als Kühlmedium verflüssigter Stickstoff verwendet. Der verdampfte Stickstoff kann als Schutzgas für den noch empfindlichen verzinkten Draht verwendet werden. Er kann auch als Trägergas für ein Reaktionsgas, wie Ammoniak oder Schwefelwasserstoff verwendet werden.
- Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit direktem Kontakt zwischen verzinktem Draht und verflüssigtem Gas besteht aus einem Rohr, welches den aus dem Zinkbad austretenden Draht umgibt, in das Zinkbad eintaucht und kurz über der Oberfläche des Zinkbades von einer Ringkammer umgeben ist, die eine Zuleitung für flüssigen Stickstoff besitzt und auf den Draht gerichtete Sprühöffnungen gür flüssigen Stickstoff aufweist. Im Bereich der Eintauchstelle in das Zinkbad besteht das Rohr vorzugsweise aus einem Isolationsmaterial, beispielsweise einer Oxidkeramik, die den Wärmezufluß in die Ringkammer hemmt.
- Die Zeichnungen veranschaulichen in schematischer Form zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schnitt.
- Es zeigen:
- Fig. 1 eine Vorrichtung für direkten Kontakt zwischen Drahtoberfläche und verflüssigtem Gas,
- Fig. 2 eine Vorrichtung für indirekten Kontakt zwischen Drahtoberfläche und verflüssigtem Gas.
- In Fig. 1 ist ein Zinkbad 1 dargestellt, aus dem mit Hilfe der Umlenkrollen 2, 3 der zu verzinkende Draht senkrecht nach oben austritt. Erfindungsgemäß ist der Draht 4 von einem Rohr 5 umgeben, welches mittels eines konischen Übergangsstückes 6 in eine Ringkammer 7 übergeht. Die Rinkammer 7 ist unmittelbar über der Austrittsstelle des Drahtes 4 aus dem Zinkbad 1 angeordnet. In Verlängerung des Rohres 5 schließt sich unterhalb der Ringkammer 7 ein weiteres Rohr 8 an, welches in das Zinkbad 1 eintaucht. Dieses Rohr 8 besteht zumindest im Bereich der Eintauchstelle aus einem Isolationsmaterial 9, welches die Wärmezufuhr aus dem Zinkbad 1 in die Ringkammer 7 hemmt.
- An die Ringkammer 7 ist eine Zuleitung 10 für flüssigen Stickstoff angeschlossen. Der flüssige Stickstoff tritt durch Sprühdüsen 11 aus, die auf den Draht 4 gerichtet sind. Wegen der tiefen Temperatur des flüssigen Stickstoffes erstarrt das sich auf dem Draht befindende flüssige Zink im Bereich der Sprühstelle sofort. Es hat keine Möglichkeit, am Draht 4 zurück in das Zinkbad 1 zu fliessen. Es ergibt sich dadurch eine wesentlich dickere Zinkschicht, als sie ohne die erfindungsgemäße Maßnahme erreichbar wäre.
- Der verdampfte Stickstoff strömt durch das Rohr 5 nach oben und tritt aus der Anlage aus. Er wirkt hier als Schutzgas für die noch empfindliche Zinkschicht. Falls gewünscht, können in das Rohr 5 zusätzlich noch Reaktionsgase, wie Ammoniak Schwefelwasserstoff oder gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe eingeführt werden.
- Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur indirekten Kühlung des aus dem Zinkbad 1 austretenden Drahtes 4.
- Dies Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem doppelwandigen Rohr, dessen beide Rohre 12, 13 oben und unten durch Ringflansche 14, 15 miteinander verbunden sind. Es wird somit eine Ringkammer 16 gebildet, die vom verflüssigten Gas durchflossen wird. Die Ringkammer 16 besitzt eine Zuleitung 17 und eine Ableitung 18 für das verflüssigte Gas. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile 19 angedeutet, desgleichen die Bewegungsrichtung des Drahtes 4 durch einen Pfeil 20. Diese Vorrichtung ist vor allem für solche Fälle geeignet, in denen das verflüssigte Gas in unterkühltem Zustand zur Verfügung steht, so daß es während des Kühlvorganges nicht oder nur in geringem Umfang verdampft.
Claims (7)
1. Verfähren zum Verzinken von Draht, bei dem der Draht senkrecht aus einem Zinkbad austritt und dasanhaftende flüssige Zink nach seiner Erstarrung die Zinkschicht bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Drahtes unmittelbar nach ihrem Austritt aus dem Zinkbad durch ein tiefsiedendes verflüssigtes Gas stark abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Drahtes durch direkten Kontakt mit dem tiefsiedenden verflüssigten Gas abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Drahtes durch Besprühen mit dem tiefsiedenden verflüssigten Gas abgekühlt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkülung der Oberfläche des Drahtes durch flüssigen Stickstoff bewirkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verdampfte Stickstoff als Schutzgas für den verzinkten Draht oder als Trägergas für ein aktiv auf die Oberfläche des verzinkten Drahtes einwirkendes Gas dient.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Rohr (5, 8), welches den aus dem Zinkbad (1) austretenden Draht (4) umgibt, in das Zinkbad eintaucht und kurz über der Oberfläche des Zinkbades von einer Ringkammer (7) umgeben ist, die eine Zuleitung (10) für flüssigen Stickstoff besitzt und auf den Draht gerichtete Sprühöffnungen (11) für flüssigen Stickstoff aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) im Bereich der Eintauchstelle in das Zinkbad (1) aus einem Isolationsmaterial (9) besteht.
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