EP3561133B1 - Vorrichtung und verfahren zum schmelztauchbeschichten eines metallbandes mit mindestens zwei schichten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum schmelztauchbeschichten eines metallbandes mit mindestens zwei schichten Download PDF

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EP3561133B1
EP3561133B1 EP19168561.9A EP19168561A EP3561133B1 EP 3561133 B1 EP3561133 B1 EP 3561133B1 EP 19168561 A EP19168561 A EP 19168561A EP 3561133 B1 EP3561133 B1 EP 3561133B1
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EP
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vessel
metal strip
melt
transition
disposed
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Michael Peters
Frank Spelleken
Jegor Bergen
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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Definitions

  • the invention relates to a device for hot-dip coating a metal strip with at least two layers, with a continuous furnace for passing through and heating the metal strip, with a first vessel filled with a melt arranged in the direction of travel of the metal strip behind the continuous furnace, and with at least one second vessel filled with a melt , with a snout arranged between the continuous furnace and the first vessel for guiding and introducing the metal strip into the melt in the first vessel, with a transition arranged between the vessels for guiding the metal strip through, with at least one deflection roller arranged in the second vessel for deflecting and discharging the metal band from the second vessel.
  • the invention also relates to a method for hot-dip coating a metal strip with at least two layers, the metal strip being passed through a continuous furnace and heated, the heated metal strip being passed through a nozzle arranged behind the continuous furnace in the direction of travel of the metal strip and into a first one filled with a melt Vessel is introduced and the metal strip is coated with a first layer, the metal strip coated with a first layer is passed through a transition and introduced into at least a second vessel filled with a melt and coated with a second layer, which is coated with the second layer Metal strip is deflected over at least one deflection roller and discharged from the melt in the second vessel.
  • Methods and devices for hot-dip coating metal strips with two layers of chemically different composition are known from the prior art, see for example DE 10 2013 101 131 A1 , DE 10 2013 101 132 A1 and DE 10 2013 101 134 B3 .
  • the devices known from the prior art for hot-dip coating a metal strip with two different coatings or for setting a coating gradient using coating compositions of the same type is passed through two vessels each filled with a melt and coated one after the other, with the respective melts being separated from one another by a relatively simple trained cone-shaped transition between the first vessel and the second vessel takes place in such a way that during the coating operation the metal strip running through the transition is operated at a sufficiently high speed so that turbulence of the melt occurs within the conical transition and the melt is thereby circulated within the conical transition, causing the melt to escape from the Transition is prevented with a tapering towards the outlet cross-section in the second vessel substantially.
  • An exit of the melt from the first vessel or a mixing of the melts can essentially only be realized with constant operation at high belt speeds. Operating fluctuations, for example due to fluctuating belt speeds or low belt speeds, can have a disadvantageous effect. With regard to the state of the art, there is still a need for optimization.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for hot-dip coating a metal strip, in particular a steel strip with at least two layers, with which an operationally reliable coating process can be ensured under fluctuating operating conditions or at low strip speeds.
  • a device for hot-dip coating a metal strip with at least two layers with a continuous furnace for passing through and heating the metal strip, with a first vessel filled with a melt arranged behind the continuous furnace in the direction of travel of the metal strip and with at least one second vessel filled with a melt, with a nozzle arranged between the continuous furnace and the first vessel for guiding and introducing the metal strip into the melt in the first vessel, with a transition arranged between the vessels for guiding the metal strip through, with at least one deflection roller arranged in the second vessel for deflecting and guiding out the metal strip from the second vessel, with at least one electromagnetic means being arranged at the transition.
  • the inventors have found that arranging at least one electromagnetic means, in particular at least one inductor, at the transition can effectively close the transition or the exit region of the transition, so that the melt can escape from the first vessel via the transition and thus a Mixing of the melts can be prevented, regardless of the mode of operation or decoupled from the belt speed.
  • the melt in the first vessel or in the transition which is connected in particular to the vessel, is a metallic melt, for example it consists of zinc or a zinc alloy or aluminum or an aluminum alloy.
  • the electromagnetic means in particular if at least two electromagnetic means are each arranged parallel to the surface of the metal strip, generates or generate an alternating magnetic field by applying a current, which essentially influences the melt in transition in such a way that the melt sinks against gravity is effectively prevented.
  • the alternating magnetic field can preferably be adjusted individually and to the metallic melt used in each case.
  • At least one heating means is provided, which is arranged in particular in the running direction of the metal strip between the first and second vessel.
  • the electromagnetic means or means are encased.
  • the electromagnetic means or means can in particular also be housed in a media-tight manner, d. H. that the electromagnetic means can be operated without damage by being immersed or admitted into a melt.
  • the transition opens out at least in sections in the second vessel, in particular the transition dips at least in sections into the melt in the second vessel.
  • the metal strip runs through the two vessels without being exposed to the atmosphere or the environment, so that no contact can take place, in particular with oxygen, which could damage the surface of the metal strip, in particular the surface of the metal strip coated with the first layer would affect negatively.
  • the first vessel is arranged at least in sections in the second vessel. Because of with a small installation space, for example, existing, conventional hot-melt coating systems can also be retrofitted with at least one second vessel with a transition and at least one electromagnetic means arranged at the transition.
  • the first vessel can be arranged in the second vessel in such a way that the level of the melt in the first vessel corresponds to the level of the melt in the second vessel.
  • the transition is perpendicular or at an angle to the horizontal.
  • At least one extension piece is provided, through which the metal strip can be passed, which is directly connected to the transition of the first vessel or to the first vessel, the extension piece in particular opening out at least in sections into the second vessel.
  • the extension piece dips at least in sections into the melt in the second vessel.
  • At least a third vessel filled with a melt is provided, which is arranged in particular in the direction of travel of the metal strip between the first and the second vessel, in particular the third vessel has a transition and/or is connected to a transition, wherein in particular at least one electromagnetic means is arranged at the transition.
  • This design enables a metal strip to be coated with at least three layers.
  • At least one heating means is provided, which is arranged in particular in the direction of travel of the metal strip between the third and second vessel.
  • the heat treatment leads to a flow of material depending on the temperature and time or to a material diffusion, in which case iron in particular can diffuse from the steel strip into the coated layer and stabilize it.
  • At least one extension piece is provided, through which the metal strip can be passed, which is directly connected to the transition of the first vessel or to the first vessel, with the extension piece in particular opening out at least in sections into the third vessel, and with at least one Extension piece is provided, through which the metal strip can be passed, which is directly connected to the transition of the third vessel or to the third vessel, wherein in particular the extension piece at least partially opens into the second vessel.
  • the heating means is arranged in and/or on the extension piece.
  • the heating means is preferably arranged in the extension piece on both sides essentially parallel to the surface of the metal strip and is in particular designed as an inductive heating means.
  • the metal strip coated with a layer can be heated quickly and effectively by means of induction or heated to a predefined temperature in order to be able to form a stable layer on the metal strip, in particular through a material flow/material diffusion of chemical elements from the metal strip.
  • At least two deflection rollers are arranged in the second vessel.
  • a first deflection roller for receiving the incoming metal strip and deflection by approximately 90° and a second deflection roller for receiving the material deflected by the first deflection roller can be used if the entry is vertical Be provided metal strip and deflection of the metal strip by about another 90 ° for discharging the metal strip from the second vessel in the second vessel.
  • this task can also be performed by just one deflection roller in the second vessel.
  • a method for hot-dip coating a metal strip with at least two layers in particular with an aforementioned device according to the invention, wherein the metal strip is passed through and heated in a continuous furnace, the heated metal strip is passed through a nozzle arranged behind the continuous furnace in the direction of travel of the metal strip and is introduced into a first vessel filled with a melt, and the metal strip is coated with a first layer, which is coated with a metal strip coated with the first layer is guided through a transition and introduced into at least one second vessel filled with a melt and coated with a second layer, the metal strip coated with the second layer is deflected over at least one deflection roller and discharged from the melt in the second vessel , wherein at least one electromagnetic means is arranged at the transition, which closes the transition, so that the melt is prevented from escaping from the first vessel via the transition.
  • the melt in the first vessel differs chemically from the melt in the second vessel.
  • the melt in the third vessel can also differ from the melts in the first and second vessels.
  • the melts are of the same type, in particular zinc or aluminum alloys, individual alloy components that may or may not be present in the respective melts in different proportions can set or form corresponding gradients in the individual layers of the coatings.
  • the metal strip is introduced vertically into the first and/or second vessel.
  • the metal strip coated with a first layer is passed through a transition and introduced into at least a third vessel filled with a melt and coated with a third layer before it is introduced into at least a second vessel filled with a melt and with a second layer is coated.
  • the metal strip coated with the first layer is heated in order to form a stable layer on the metal strip, in particular through a material flow/material diffusion of chemical elements from the metal strip, before it is coated with the third and/or second layer.
  • the melts in the first, second and/or third vessel can have different melt bath temperatures. This is particularly advantageous with regard to wettability and adhesion when coating high-alloy metals, preferably high-alloy steels, since high-alloy metals, preferably high-alloy steels, often have imperfections in the alloy layer with conventional coating, especially at conventional melting bath temperatures. It has been shown that higher melting bath temperatures increase or promote the formation of a closed alloy layer. In the case of two or more vessels to be passed through with melts at different temperatures, the first melt, viewed in the throughput direction, can have a significantly higher temperature level than the actual melt, which is conventionally tempered and intended for the actual coating.
  • the first melt preferably has a higher temperature than the second and/or third melt, the difference being in particular at least 10 K, preferably at least 17 K, particularly preferably at least 24 K.
  • the solubility of the iron in the steels decreases, so that the tendency for slag formation in the melt decreases.
  • the volume of the melt, in particular the first, higher-temperature melt is preferably selected to be smaller than the vessels for the other melts, so that slag formation is reduced overall.
  • the same or different atmospheres can be set in the snout and in the transitions in front of or between the vessels.
  • different dew points can also be set.
  • FIG 1 a schematic device is shown as it is known from the prior art.
  • the device is suitable for the hot-dip coating of a metal strip (1), preferably a steel strip (1) with two layers, with a continuous furnace (not shown) for passing through and heating the metal strip (1), with a first one arranged behind the continuous furnace in the running direction of the metal strip with a melt (11.1)-filled vessel (11) and with at least one second vessel (12) filled with a melt (12.1), with a nozzle (13) arranged between the continuous furnace and the first vessel (11) for guiding and introducing the metal strip ( 1) into the melt (11.1) in the first vessel (11), with a transition (11.2) arranged between the vessels (11, 12) for guiding the metal strip (1) through, with a deflection roller (15 ) for deflecting and diverting the metal strip (1) from the second vessel (12).
  • a deflection roller (15 ) for deflecting and diverting the metal strip (1) from the second vessel (12).
  • the metal strip (1) is passed over two vessels (11, 12) each filled with a melt (11.1, 12.1) and coated one after the other, the respective melts (11.1, 12.1) being separated from one another by a relatively simply designed conical transition (11.2 ) between the first vessel (11) and the second vessel (12) takes place in such a way that during the coating operation the metal strip (1) running through the transition (11.2) is operated at a sufficiently high strip speed so that within the conical transition (11.2) Swirls (11.3) arise in the melt (11.1), which essentially prevent the melt (11.1) from escaping from the transition (11.2) with a cross section tapering in the direction of the outlet into the second vessel (12).
  • Additional stabilizing rollers (16) can be arranged in the second vessel, which in particular stabilize the metal strip (1) as it emerges from the melt (12.1) in the second vessel (12) and ensure a smooth cause the strip to run, in particular in connection with stripping nozzles (19) arranged above the second vessel on both sides of the exiting metal strip (1) for adjusting the layer thickness on the metal strip (1), preferably for adjusting a constant layer thickness.
  • figure 2 shows in contrast to figure 1 a device (10) according to a first embodiment of the invention with at least one electromagnetic means (14) arranged at the transition (11.2) of the first vessel (11) in order to ensure a reliable coating process even under fluctuating operating conditions or at low belt speeds.
  • the electromagnetic means (14), in particular the at least two electromagnetic means (14), are each arranged essentially parallel to the surface of the metal strip (1).
  • the means (14) are arranged or installed outside of the transition (11.2).
  • the transition (11.2) is conical and angled to the horizontal.
  • the transition (11.2) can be designed as a separate component and connected to the first vessel (11) or be designed integrally and in one piece with the first vessel (11).
  • the electromagnetic means (14) are housed in a media-tight manner, since they are in the melt (12.1) in the second vessel (12).
  • figure 3 shows in contrast to figure 2 a device (10) according to a second embodiment of the invention with a transition (11.2) which has a cross-section that is essentially constant in the longitudinal direction and is designed at an angle to the horizontal, in particular with side parts running essentially parallel to the surface of the metal strip (1), and in particular at least two electromagnetic means (14) arranged at the transition (11.2).
  • the electromagnetic means (14) are arranged or installed outside of the transition (11.2).
  • the transition (11.2) can be designed as a separate component and connected to the first vessel (11) or be designed integrally and in one piece with the first vessel (11).
  • the electromagnetic means (14) are housed in a media-tight manner, since they are in the melt (12.1) in the second vessel (12).
  • the housing is marked with (20) as an example.
  • figure 4 shows in contrast to figure 3 a device (10) according to a third embodiment of the invention with a transition (11.2) which has a cross section that is essentially constant in the longitudinal direction and is designed perpendicular or vertical to the horizontal, in particular with side parts running essentially parallel to the surface of the metal strip (1).
  • a transition (11.2) which has a cross section that is essentially constant in the longitudinal direction and is designed perpendicular or vertical to the horizontal, in particular with side parts running essentially parallel to the surface of the metal strip (1).
  • the electromagnetic means (14) are arranged or installed outside of the transition (11.2).
  • the transition (11.2) can be designed as a separate component and connected to the first vessel (11) or be designed integrally and in one piece with the first vessel (11).
  • the electromagnetic means (14) can be housed.
  • the metal strip (1) enters vertically through the first vessel (11) filled with a melt (11.1) and vertically into the second vessel (12) filled with a melt (12.1), is guided via a first deflection roller (15) to receive the incoming metal strip (1) and deflection by approximately 90° and a second deflection roller (15) for receiving the metal strip (1) deflected by the first deflection roller (15) and deflection of the metal strip (1) by approximately a further 90° to discharge the Metal strip (1) out of the second vessel (12).
  • the transition (11.2) opens at least in sections into the second vessel (12). In other words, the transition (11.2) is immersed at least in sections, in particular the area on the outlet side, in the melt (12.1) in the second vessel (12) in order to prevent the metal strip (1) from coming into contact with the oxygen in the atmosphere.
  • figure 5 shows in contrast to figure 4 a device (10) according to a fourth embodiment of the invention, wherein at least a third vessel (17) filled with a melt (17.1) is provided, which is located between the first vessel (11) and the second vessel (12 ) is arranged.
  • the third vessel (17) has a transition (17.2) and/or is connected to a transition (17.2), at least one electromagnetic means (14) being arranged on the transition (17.2).
  • the metal strip (1) is passed through and heated in a continuous furnace (not shown).
  • the heated metal strip (1) is passed through a nozzle (13) arranged behind the continuous furnace in the running direction of the metal strip (1) and introduced or passed through a first vessel (11) filled with a melt (11.1) and coated with a first layer .
  • the metal strip (1) coated with a first layer is passed through the transition (11.2) and introduced or passed through a third vessel (17) filled with a melt (17.1) and coated with a third layer.
  • the metal strip (1) coated with a third layer is passed through the transition (17.2) and introduced into a second vessel (12) filled with a melt (12.1) and coated with a second layer.
  • the metal strip (1) coated with the second layer is deflected over two deflection rollers (15) arranged in the second vessel (12) and discharged from the melt (12.1) in the second vessel (12).
  • Electromagnetic means (14) for electromagnetic sealing of the vessels (12, 17) or transitions (11.2, 17.2) are arranged at the transitions (11.2, 17.2) of the first and third vessels (11, 17).
  • At least one extension piece each (11.4, 17.4) are provided, through which the metal strip (1) can be passed, which respectively connect to the transitions (11.2, 17.2) of the first and third vessels (11, 17) or respectively to the first and third vessels (11, 17 ) are directly connected, at least partially open into the respective downstream vessel (17, 12) in the running direction of the metal strip (1), means that the extension piece (11.4) at least partially flows into the melt (17.1) in the third vessel (17) and the Extension piece (17.4) is immersed at least in sections in the melt (12.1) in the second vessel (12) in order to prevent the metal strip (1) from coming into contact with oxygen between the vessels (17, 12).
  • figure 6 shows in contrast to figure 4 a device (10) according to a fifth embodiment of the invention, wherein at least one extension piece (11.4) is provided, through which the metal strip (1) can be passed, which is connected to the transition (11.2) of the first vessel (11) or to the first vessel ( 11) is directly connected, opens out at least in sections in the second vessel (12) in such a way that the extension piece (11.4) dips at least in sections into the melt (12.1) in the second vessel (12) in order to prevent oxygen contact of the metal strip (1) between the vessels (11, 12) to avoid.
  • at least one heating means (18) is provided, which is arranged in particular in the running direction of the metal strip (1) between the first and second vessel (11, 12), in particular in and/or on the extension piece (11.4).
  • At least one heating means (18), preferably at least two heating means (18), which are each arranged essentially parallel to the surface of the metal strip (18) and can be designed in particular as inductive heating means (18), can be a heat treatment on the with a first layer and/or a further layer of coated metal strip (1) in order to advantageously form a stable layer or intermediate layer on the metal strip (1).
  • the heat treatment leads to a substance flow or substance diffusion as a function of temperature and time, in particular iron diffuses from the steel strip (1) into the coated layer and stabilizes it.
  • figure 7 shows three micrographs of three differently coated steel strips (1).
  • a steel strip is coated in a conventional hot-dip coating system with a layer of an aluminum alloy, more precisely from an aluminum melt with approx. 10% by weight silicon, an approx. 4 ⁇ m thick alloy layer (1.2) is formed on the steel substrate (1.1) and above
  • the alloy layer (1.2) forms a cover layer (1.3) made of aluminum and embedded FeSi needles.
  • the coating is due to the relative thin alloy layer (1.2) sufficiently ductile and can be subjected to complex forming processes without damage. The corrosion protection is less pronounced in comparison to a coating/top layer that essentially contains pure aluminum, see upper micrograph.
  • a hot-dip coated metal strip (1) preferably steel strip
  • a melt (11.1) made of an aluminum alloy with about 10% by weight silicon and im second vessel (12) a melt (12.1) of essentially pure aluminum are provided.
  • the steel strip (1) coated with at least two chemically different layers due to the relatively thin alloy layer (1.2) can be formed complex and due to the essentially pure aluminum top layer (1.3) has a high level of corrosion protection.
  • the invention is not limited to the embodiments shown, rather the individual features can be combined with one another as desired.
  • Zinc or different zinc alloys can also be used as melts, in particular zinc alloys with different contents of magnesium and/or aluminum and/or nickel.
  • the second vessel (12) preferably corresponds to a conventional hot-dip coating pot.
  • the respective vessels (11, 12, 17) are correspondingly equipped with coating materials (B1, B2, B3), in particular during operation.
  • the melts (11.1, 12.1, 17.1) in the vessels (11, 12, 17) can be heated at different temperatures, with the first melt (11.1) having a significantly higher temperature level in comparison to the second and/or third melt (12.1, 17.1), the difference being particularly preferably at least 10 K, preferably at least 17 K is at least 24 K.
  • the vessel (11) for the first melt (11.1) can also be dimensioned smaller than the vessels (12, 17) for the second and/or third melt (12.1, 17.1), the volume of the first melt (11.1) being smaller than that of the
  • the volume of the second and/or third melt (12.1, 17.1) can be at least 1/2, in particular at least 1/3, preferably at least 1/5 less, in particular in order to reduce slag formation overall.
  • Different atmospheres can also be set, for example different dew points, in particular in the trunk (13) and/or in the transition areas (11.2, 17.2), in particular also in the extension pieces (11.4, 17.4).

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes mit mindestens zwei Schichten, mit einem Durchlaufofen zum Durchleiten und Erwärmen des Metallbandes, mit einem in Laufrichtung des Metallbandes hinter dem Durchlaufofen angeordneten ersten mit einer Schmelze gefüllten Gefäß und mit mindestens einem zweiten mit einer Schmelze gefüllten Gefäß, mit einem zwischen dem Durchlaufofen und dem ersten Gefäß angeordneten Rüssel zum Durchleiten und Einleiten des Metallbandes in die Schmelze im ersten Gefäß, mit einem zwischen den Gefäßen angeordneten Übergang zum Durchleiten des Metallbands, mit mindestens einer im zweiten Gefäß angeordneten Umlenkrolle zur Umlenkung und Ausleiten des Metallbandes aus dem zweiten Gefäß. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes mit mindestens zwei Schichten, wobei das Metallband in einem Durchlaufofen hindurchgeleitet und erwärmt wird, das erwärmte Metallband durch einen in Laufrichtung des Metallbandes hinter dem Durchlaufofen angeordneten Rüssel durchgeleitet und in ein erstes mit einer Schmelze gefülltes Gefäß eingeleitet wird und das Metallband mit einer ersten Schicht beschichtet wird, das mit einer ersten Schicht beschichtete Metallband durch einen Übergang geleitet und in mindestens ein zweites mit einer Schmelze gefülltes Gefäß eingeleitet wird und mit einer zweiten Schicht beschichtet wird, das mit der zweiten Schicht beschichtete Metallband über mindestens eine Umlenkrolle umgelenkt und aus der Schmelze in dem zweiten Gefäß ausgeleitet wird.
    • Technischer Hintergrund
  • Verfahren und Vorrichtungen zum Schmelztauchbeschichten von Metallbändern mit zwei Schichten chemisch unterschiedlicher Zusammensetzung sind aus dem Stand der Technik bekannt, vgl. zum Beispiel DE 10 2013 101 131 A1 , DE 10 2013 101 132 A1 und DE 10 2013 101 134 B3 . Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes mit einem zwei unterschiedlichen Beschichtungen respektive zur Einstellung eines Beschichtungsgradienten mittels artgleichen Beschichtungszusammensetzungen wird durch zwei jeweils mit einer Schmelze gefüllten Gefäße geleitet und nacheinander beschichtet, wobei eine Trennung der jeweiligen Schmelzen untereinander durch einen relativ einfach ausgebildeten konusförmigen Übergang zwischen dem ersten Gefäß und dem zweiten Gefäß derart erfolgt, dass während des Beschichtungsbetriebs das den Übergang durchlaufende Metallband mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit betrieben wird, so dass innerhalb des konusförmigen Übergangs Verwirbelungen der Schmelze entstehen und dadurch ein Umwälzen der Schmelze innerhalb des konusförmigen Übergangs erfolgt, wodurch ein Austreten der Schmelze aus dem Übergang mit einem in Richtung des Ausgangs verjüngenden Querschnitts in das zweite Gefäß im Wesentlichen verhindert wird. Ein Austreten der Schmelze aus dem ersten Gefäß bzw. ein Durchmischen der Schmelzen kann im Wesentlichen nur bei konstanter Betriebsweise mit hohen Bandgeschwindigkeiten realisiert werden. Nachteilig können sich Betriebsschwankungen beispielsweise durch schwankende Bandgeschwindigkeiten respektive geringe Bandgeschwindigkeiten auswirken. In Bezug auf den Stand der Technik besteht weiterer Optimierungsbedarf.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes, insbesondere eines Stahlbandes mit mindestens zwei Schichten bereitzustellen, mit welcher bzw. mit welchem bei schwankenden Betriebsbedingungen respektive bei geringen Bandgeschwindigkeiten ein betriebssicherer Beschichtungsprozess sichergestellt werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen aufgeführt.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes mit mindestens zwei Schichten, mit einem Durchlaufofen zum Durchleiten und Erwärmen des Metallbandes, mit einem in Laufrichtung des Metallbandes hinter dem Durchlaufofen angeordneten ersten mit einer Schmelze gefüllten Gefäß und mit mindestens einem zweiten mit einer Schmelze gefüllten Gefäß, mit einem zwischen dem Durchlaufofen und dem ersten Gefäß angeordneten Rüssel zum Durchleiten und Einleiten des Metallbandes in die Schmelze im ersten Gefäß, mit einem zwischen den Gefäßen angeordneten Übergang zum Durchleiten des Metallbandes, mit mindestens einer im zweiten Gefäß angeordneten Umlenkrolle zur Umlenkung und Ausleiten des Metallbandes aus dem zweiten Gefäß, wobei an dem Übergang mindestens ein elektromagnetisches Mittel angeordnet ist, vorgesehen.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass durch das Anordnen mindestens eines elektromagnetischen Mittels, insbesondere mindestens eines Induktors am Übergang ein Verschließen des Übergangs respektive des Ausgangsbereichs des Übergangs effektiv bewirkt werden kann, so dass ein Austreten der Schmelze aus dem ersten Gefäß über den Übergang und somit ein Durchmischen der Schmelzen verhindert werden kann, unabhängig von der Betriebsweise respektive von der Bandgeschwindigkeit entkoppelt. Die Schmelze in dem ersten Gefäß respektive in dem Übergang, welcher insbesondere mit dem Gefäß verbunden ist, ist eine metallische Schmelze, beispielsweise besteht sie aus Zink oder einer Zinklegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das elektromagnetische Mittel, insbesondere wenn mindestens zwei elektromagnetische Mittel jeweils parallel zur Oberfläche des Metallbands angeordnet sind, erzeugt bzw. erzeugen durch Beaufschlagen eines Stroms ein magnetisches Wechselfeld, welches im Wesentlichen die im Übergang befindliche Schmelze derart beeinflusst, dass entgegen der Schwerkraft ein Absinken der Schmelze effektiv verhindert wird. Das magnetische Wechselfeld ist vorzugsweise individuell und an die jeweils eingesetzte bzw. verwendete metallische Schmelze einstellbar.
  • Erfindungsgemäß ist mindestens ein Heizmittel vorgesehen, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes zwischen dem ersten und zweiten Gefäß angeordnet ist.
  • Um eine Beschädigung des oder der elektromagnetischen Mittel im Wesentlichen zu vermeiden, sind gemäß einer Ausführung der Vorrichtung das oder die elektromagnetischen Mittel eingehaust. Das oder die elektromagnetischen Mittel können insbesondere auch zusätzlich mediendicht eingehaust sein, d. h. dass ein Betrieb der elektromagnetischen Mittel durch ein Eintauchen bzw. Einlassen in einer Schmelze unbeschadet erfolgen kann.
  • Gemäß einer Ausführung der Vorrichtung mündet der Übergang zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß, insbesondere taucht der Übergang zumindest abschnittsweise in die Schmelze im zweiten Gefäß ein. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass das Metallband die beiden Gefäße durchläuft, ohne der Atmosphäre respektive der Umgebung ausgesetzt zu werden, so dass kein Kontakt insbesondere mit Sauerstoff erfolgen kann, welcher die Oberfläche des Metallbandes, insbesondere die Oberfläche des mit der ersten Schicht beschichteten Metallbandes negativ beeinflussen würde.
  • Um den Bauraum möglichst klein zu halten, ist gemäß einer weiteren Ausführung der Vorrichtung das erste Gefäß zumindest abschnittsweise im zweiten Gefäß angeordnet. Aufgrund des geringen Bauraums können beispielsweise auch bestehende, herkömmliche Schmelzbeschichtungsanlagen mit mindestens einem zweiten Gefäß mit einem Übergang und mindestens einem an dem Übergang angeordneten elektromagnetischen Mittel nachgerüstet werden. Insbesondere kann das erste Gefäß derart im zweiten Gefäß angeordnet sein, dass das Niveau der Schmelze im ersten Gefäß dem Niveau der Schmelze im zweiten Gefäß entspricht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung der Vorrichtung ist der Übergang senkrecht oder winklig zur Horizontalen ausgeführt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung der Vorrichtung ist mindestens ein Verlängerungsstück vorgesehen, durch welches das Metallband durchleitbar ist, welches mit dem Übergang des ersten Gefäßes oder mit dem ersten Gefäß unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere das Verlängerungsstück zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß mündet. Insbesondere taucht das Verlängerungsstück zumindest abschnittsweise in die Schmelze im zweiten Gefäß ein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung der Vorrichtung ist mindestens ein drittes mit einer Schmelze gefülltes Gefäß vorgesehen, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes zwischen dem ersten und dem zweiten Gefäß angeordnet ist, insbesondere das dritte Gefäß einen Übergang aufweist und/oder mit einem Übergang verbunden ist, wobei insbesondere an dem Übergang mindestens ein elektromagnetisches Mittel angeordnet ist. Diese Ausführung ermöglicht die Beschichtung eines Metallbandes mit mindestens drei Schichten. Durch das Anordnen mindestens eines elektromagnetischen Mittels, insbesondere mindestens eines Induktors am Übergang des dritten Gefäßes kann ein Verschließen des Übergangs respektive des Ausgangsbereichs des Übergangs effektiv bewirkt werden, so dass ein Austreten der Schmelze aus dem dritten Gefäß über den Übergang verhindert werden kann.
  • Gemäß einer Ausführung der Vorrichtung ist mindestens ein Heizmittel vorgesehen, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes zwischen dem dritten und zweiten Gefäß angeordnet ist. Das Vorsehen mindestens eines Heizmittels vorzugsweise mindestens zweier Heizmittel, welche jeweils parallel zur Oberfläche des Metallbandes angeordnet sein können, kann eine Wärmebehandlung an dem mit einer ersten Schicht und/oder einer weiteren Schicht beschichteten Metallband durchgeführt werden, um in vorteilhafterweise eine stabile Schicht respektive Zwischenschicht auf dem Metallband auszubilden, welche für eine nachfolgende Beschichtung mit einer weiteren Schicht bereit ist. Bei dem Einsatz eines Stahlbandes als Metallband führt die Wärmebehandlung in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit zu einem Stoffstrom respektive zu einer Stoffdiffusion, wobei insbesondere Eisen aus dem Stahlband in die beschichtete Schicht diffundieren und diese stabilisieren kann.
  • Gemäß einer Ausführung der Vorrichtung ist mindestens ein Verlängerungsstück vorgesehen, durch welches das Metallband durchleitbar ist, welches mit dem Übergang des ersten Gefäßes oder mit dem ersten Gefäß unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere das Verlängerungsstück zumindest abschnittsweise in dem dritten Gefäß mündet, und wobei mindestens ein Verlängerungsstück vorgesehen ist, durch welches das Metallband durchleitbar ist, welches mit dem Übergang des dritten Gefäßes oder mit dem dritten Gefäß unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere das Verlängerungsstück zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß mündet.
  • Gemäß einer Ausführung der Vorrichtung ist das Heizmittel im und/oder an dem Verlängerungsstück angeordnet. Vorzugsweise ist das Heizmittel im Verlängerungsstück an beiden Seiten im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbandes angeordnet und insbesondere als induktives Heizmittel ausgeführt. Mittels Induktion lässt sich schnell und effektiv das mit einer Schicht beschichtete Metallband erwärmen bzw. auf eine vordefinierte Temperatur erwärmen, um insbesondere durch einen Stoffstrom/Stoffdiffusion von chemischen Elementen aus dem Metallband eine stabile Schicht auf dem Metallband ausbilden zu können.
  • Gemäß einer Ausführung sind mindestens zwei Umlenkrollen in dem zweiten Gefäß angeordnet. Insbesondere in Abhängigkeit von der Richtung des Einritts des Metallbandes in das mit einer Schmelze gefüllte zweite Gefäß können bei einem lotrechten Eintritt eine erste Umlenkrolle zur Aufnahme des eintretenden Metallbandes und Umlenkung um in etwa 90° sowie eine zweite Umlenkrolle zur Aufnahme des von der ersten Umlenkrolle umgelenkten Metallbandes und Umlenkung des Metallbandes um in etwa weitere 90° zum Ausleiten des Metallbandes aus dem zweiten Gefäß in dem zweiten Gefäß vorgesehen sein. Diese Aufgabe kann alternativ je nach Bauraum/Ausführung auch nur von einer Umlenkrolle im zweiten Gefäß übernommen werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen aufgeführt.
  • Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes mit mindestens zwei Schichten, insbesondere mit einer vorgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Metallband in einem Durchlaufofen hindurchgeleitet und erwärmt wird, das erwärmte Metallband durch einen in Laufrichtung des Metallbandes hinter dem Durchlaufofen angeordneten Rüssel durchgeleitet und in ein erstes mit einer Schmelze gefülltes Gefäß eingeleitet wird und das Metallband mit einer ersten Schicht beschichtet wird, das mit einer ersten Schicht beschichtete Metallband durch einen Übergang geleitet und in mindestens ein zweites mit einer Schmelze gefülltes Gefäß eingeleitet wird und mit einer zweiten Schicht beschichtet wird, das mit der zweiten Schicht beschichtete Metallband über mindestens eine Umlenkrolle umgelenkt und aus der Schmelze in dem zweiten Gefäß ausgeleitet wird, wobei mindestens ein elektromagnetisches Mittel am Übergang angeordnet ist, welches den Übergang verschließt, so dass ein Austritt der Schmelze aus dem ersten Gefäß über den Übergang verhindert wird, vorgesehen.
  • Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorteilhaften Ausführungen der Vorrichtung verwiesen.
  • Gemäß einer Ausführung des Verfahrens unterscheidet sich die Schmelze chemisch im ersten Gefäß von der Schmelze im zweiten Gefäß. Die Schmelze im dritten Gefäß kann sich auch von den Schmelzen im ersten und zweiten Gefäß unterscheiden. Sind die Schmelzen beispielsweise artgleich, insbesondere Zink- oder Aluminiumlegierungen, können durch einzelne Legierungsbestandteile, die in den jeweiligen Schmelzen mit unterschiedlichen Anteilen vorhanden oder auch nicht vorhanden sein können, entsprechende Gradienten in den einzelnen Schichten der Beschichtungen eingestellt bzw. ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird das Metallband senkrecht in das erste und/oder zweite Gefäß eingeleitet.
  • Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird das mit einer ersten Schicht beschichtete Metallband durch einen Übergang geleitet und in mindestens ein drittes mit einer Schmelze gefülltes Gefäß eingeleitet und mit einer dritten Schicht beschichtet, bevor es in mindestens ein zweites mit einer Schmelze gefülltes Gefäß eingeleitet und mit einer zweiten Schicht beschichtet wird.
  • Erfindungsgemäß wird das mit der ersten Schicht beschichtete Metallband erwärmt wird, um insbesondere durch einen Stoffstrom/Stoffdiffusion von chemischen Elementen aus dem Metallband eine stabile Schicht auf dem Metallband auszubilden, bevor es mit der dritten und/oder zweiten Schicht beschichtet wird.
  • Gemäß einer Ausführung des Verfahrens können die Schmelzen in dem ersten, zweiten und/oder dritten Gefäß unterschiedliche Schmelzbadtemperaturen aufweisen. Dies ist insbesondere in Hinblick auf die Benetzbarkeit und die Haftung bei der Beschichtung von hochlegierten Metallen, vorzugsweise von hochlegierten Stählen vorteilhaft, da hochlegierte Metalle, vorzugsweise hochlegierte Stähle oftmals Fehlstellen in der Legierungsschicht bei konventioneller Beschichtung, insbesondere bei konventioneller Schmelzbadtemperatur, aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass höhere Schmelzbadtemperaturen die Bildung einer geschlossenen Legierungsschicht verstärken respektive begünstigen. Bei zwei oder mehreren zu durchlaufenden Gefäßen mit unterschiedlich temperierten Schmelzen kann die in Durchlaufrichtung gesehen die erste Schmelze ein deutlich höheres Temperaturniveau aufweisen, als die eigentliche Schmelze, die konventionell temperiert und zur eigentlichen Beschichtung vorgesehen ist. Vorzugsweise weist die erste Schmelze eine im Vergleich zur zweiten und/oder dritten Schmelze höhere Temperatur auf, wobei die Differenz insbesondere mindestens 10 K, vorzugsweise mindestens 17 K, besonders bevorzugt mindestens 24 K beträgt. Mit geringerer Temperatur der zweiten und/oder dritten Schmelze im Vergleich zur ersten Schmelze sinkt insbesondere die Löslichkeit des Eisens bei den Stählen, so dass die Neigung zur Schlackenbildung in der Schmelze sinkt. Vorzugsweise wird bei Auslegung der bzw. des Gefäßes, welches mit Schmelzen mit einem höheren Temperaturniveau beaufschlagt wird, das Volumen der Schmelze, insbesondere der ersten, höhertemperierten Schmelze kleiner ausgewählt als die Gefäße für die weiteren Schmelzen, so dass die Schlackenbildung insgesamt geringer ausfällt.
  • Alternativ oder kumulativ können gemäß einer Ausführung des Verfahrens im Rüssel und in den Übergängen vor beziehungsweise zwischen den Gefäßen gleiche oder unterschiedliche Atmosphären eingestellt werden. Beispielsweise können auch unterschiedliche Taupunkte eingestellt werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:
    • Fig. 1)
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik,
    Fig. 2)
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung,
    Fig. 3)
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung,
    Fig. 4)
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung,
    Fig. 5)
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung,
    Fig. 6)
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung und
    Fig. 7)
    drei unterschiedliche Schliffbilder von unterschiedlich beschichteten Metallbändern.
    Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In Figur 1 ist eine schematische Vorrichtung gezeigt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Vorrichtung eignet sich zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes (1), vorzugsweise eines Stahlbandes (1) mit zwei Schichten, mit einem nicht dargestellten Durchlaufofen zum Durchleiten und Erwärmen des Metallbandes (1), mit einem in Laufrichtung des Metallbandes hinter dem Durchlaufofen angeordneten ersten mit einer Schmelze (11.1) gefüllten Gefäß (11) und mit mindestens einem zweiten mit einer Schmelze (12.1) gefüllten Gefäß (12), mit einem zwischen dem Durchlaufofen und dem ersten Gefäß (11) angeordneten Rüssel (13) zum Durchleiten und Einleiten des Metallbandes (1) in die Schmelze (11.1) im ersten Gefäß (11), mit einem zwischen den Gefäßen (11, 12) angeordneten Übergang (11.2) zum Durchleiten des Metallbands (1), mit einer im zweiten Gefäß (12) angeordneten Umlenkrolle (15) zur Umlenkung und Ausleiten des Metallbandes (1) aus dem zweiten Gefäß (12). Das Metallband (1) wird über zwei jeweils mit einer Schmelze (11.1, 12.1) gefüllte Gefäße (11, 12) geleitet und nacheinander beschichtet, wobei eine Trennung der jeweiligen Schmelzen (11.1, 12.1) untereinander durch einen relativ einfach ausgebildeten konusförmigen Übergang (11.2) zwischen dem ersten Gefäß (11) und dem zweiten Gefäß (12) derart erfolgt, dass während des Beschichtungsbetriebs das den Übergang (11.2) durchlaufende Metallband (1) mit einer ausreichend hohen Bandgeschwindigkeit betrieben wird, so dass innerhalb des konusförmigen Übergangs (11.2) Verwirbelungen (11.3) in der Schmelze (11.1) entstehen, die ein Austreten der Schmelze (11.1) aus dem Übergang (11.2) mit einem in Richtung des Ausgangs verjüngenden Querschnitts in das zweite Gefäß (12) im Wesentlichen verhindern. Im zweiten Gefäß können zusätzliche Stabilisierungsrollen (16) angeordnet sein, welche insbesondere das Metallband (1) beim Austritt aus der Schmelze (12.1) in dem zweiten Gefäß (12) stabilisieren und einen ruhigen Bandlauf bewirken, insbesondere in Verbindung mit oberhalb des zweiten Gefäßes jeweils auf beiden Seiten des austretenden Metallbandes (1) angeordneten Abstreifdüsen (19) zur Einstellung der Schichtdicke auf dem Metallband (1), vorzugsweise zur Einstellung einer konstanten Schichtdicke.
  • Figur 2 zeigt im Unterschied zur Figur 1 eine Vorrichtung (10) gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung mit mindestens einem am Übergang (11.2) des ersten Gefäßes (11) angeordneten elektromagnetischen Mittel (14), um einen betriebssicheren Beschichtungsprozess auch bei schwankenden Betriebsbedingungen respektive bei geringen Bandgeschwindigkeiten sicherzustellen. Das elektromagnetische Mittel (14), insbesondere die mindestens zwei elektromagnetischen Mittel (14) sind jeweils im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbandes (1) angeordnet. Insbesondere sind die Mittel (14) außerhalb des Übergangs (11.2) angeordnet bzw. installiert. Der Übergang (11.2) ist konusförmig und winklig zur Horizontalen ausgeführt. Der Übergang (11.2) kann als separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Gefäß (11) verbunden sein oder integral und einstückig mit dem ersten Gefäß (11) ausgebildet sein. Die elektromagnetischen Mittel (14) sind mediendicht eingehaust, da sie sich in der Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) befinden.
  • Figur 3 zeigt im Unterschied zur Figur 2 eine Vorrichtung (10) gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung mit einem Übergang (11.2), welcher einen in Längsrichtung im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und winklig zur Horizontalen ausgeführt ist, insbesondere mit im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbandes (1) verlaufende Seitenteile, und insbesondere mindestens zwei am Übergang (11.2) angeordnete elektromagnetischen Mittel (14). Insbesondere sind die elektromagnetischen Mittel (14) außerhalb des Übergangs (11.2) angeordnet bzw. installiert. Der Übergang (11.2) kann als separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Gefäß (11) verbunden sein oder integral und einstückig mit dem ersten Gefäß (11) ausgebildet sein. Die elektromagnetischen Mittel (14) sind mediendicht eingehaust, da sie sich in der Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) befinden. Die Einhausung ist beispielhaft mit (20) gekennzeichnet.
  • Figur 4 zeigt im Unterschied zur Figur 3 eine Vorrichtung (10) gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung mit einem Übergang (11.2), welcher einen in Längsrichtung im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und senkrecht bzw. vertikal zur Horizontalen ausgeführt ist, insbesondere mit im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbandes (1) verlaufende Seitenteile, und insbesondere mindestens zwei am Übergang (11.2) angeordnete elektromagnetische Mittel (14). Insbesondere sind die elektromagnetischen Mittel (14) außerhalb des Übergangs (11.2) angeordnet bzw. installiert. Der Übergang (11.2) kann als separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Gefäß (11) verbunden sein oder integral und einstückig mit dem ersten Gefäß (11) ausgebildet sein. Die elektromagnetischen Mittel (14) können eingehaust sein. Das Metallband (1) tritt lotrecht durch das erste mit einer Schmelze (11.1) gefüllte Gefäß (11) und lotrecht in das mit einer Schmelze (12.1) gefüllte zweite Gefäß (12) ein, wird über eine erste Umlenkrolle (15) zur Aufnahme des eintretenden Metallbandes (1) und Umlenkung um in etwa 90° sowie eine zweite Umlenkrolle (15) zur Aufnahme des von der ersten Umlenkrolle (15) umgelenkten Metallbandes (1) und Umlenkung des Metallbandes (1) um in etwa weitere 90° zum Ausleiten des Metallbandes (1) aus dem zweiten Gefäß (12) geführt. Der Übergang (11.2) mündet zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß (12). Mit anderen Worten taucht der Übergang (11.2) zumindest abschnittsweise, insbesondere der auslassseitige Bereich in die Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) ein, um einen Kontakt des Metallbandes (1) mit dem Sauerstoff in der Atmosphäre zu vermeiden.
  • Figur 5 zeigt im Unterschied zur Figur 4 eine Vorrichtung (10) gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung, wobei mindestens ein drittes mit einer Schmelze (17.1) gefülltes Gefäß (17) vorgesehen ist, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes (1) zwischen dem ersten Gefäß (11) und zweiten Gefäß (12) angeordnet ist. Das dritte Gefäß (17) weist einen Übergang (17.2) auf und/oder ist mit einem Übergang (17.2) verbunden, wobei an dem Übergang (17.2) mindestens ein elektromagnetisches Mittel (14) angeordnet ist. Das Metallband (1) wird in einem nicht dargestellten Durchlaufofen hindurchgeleitet und erwärmt. Das erwärmte Metallband (1) wird durch einen in Laufrichtung des Metallbandes (1) hinter dem Durchlaufofen angeordneten Rüssel (13) durchgeleitet und in ein erstes mit einer Schmelze (11.1) gefülltes Gefäß (11) eingeleitet bzw. durchgeleitet und mit einer ersten Schicht beschichtet. Das mit einer ersten Schicht beschichtete Metallband (1) wird durch den Übergang (11.2) geleitet und in ein drittes mit einer Schmelze (17.1) gefülltes Gefäß (17) eingeleitet bzw. durchgeleitet und mit einer dritten Schicht beschichtet. Das mit einer dritten Schicht beschichtete Metallband (1) wird durch den Übergang (17.2) geleitet bzw. durchgeleitet und in ein zweites mit einer Schmelze (12.1) gefülltes Gefäß (12) eingeleitet und mit einer zweiten Schicht beschichtet. Das mit der zweiten Schicht beschichtete Metallband (1) wird über zwei im zweiten Gefäß (12) angeordnete Umlenkrollen (15) umgeleitet und aus der Schmelze (12.1) in dem zweiten Gefäß (12) ausgeleitet. An den Übergängen (11.2, 17.2) des ersten und dritten Gefäßes (11, 17) sind jeweils elektromagnetische Mittel (14) zur elektromagnetischen Abdichtung der Gefäße (12, 17) respektive Übergänge (11.2, 17.2) angeordnet. Jeweils mindestens ein Verlängerungsstück (11.4, 17.4) sind vorgesehen, durch welche das Metallband (1) durchleitbar sind, welche jeweils mit den Übergängen (11.2, 17.2) des ersten und dritten Gefäßes (11, 17) oder jeweils mit dem ersten und dritten Gefäß (11, 17) unmittelbar verbunden sind, münden zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen in Laufrichtung des Metallbandes (1) nachgeordneten Gefäß (17, 12), bedeutet, dass das Verlängerungsstück (11.4) zumindest abschnittsweise in die Schmelze (17.1) im dritten Gefäß (17) und das Verlängerungsstück (17.4) zumindest abschnittsweise in die Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) eintaucht, um einen Sauerstoffkontakt des Metallbandes (1) zwischen den Gefäßen (17, 12) zu vermeiden.
  • Figur 6 zeigt im Unterschied zur Figur 4 eine Vorrichtung (10) gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung, wobei mindestens ein Verlängerungsstück (11.4) vorgesehen ist, durch welches das Metallband (1) durchleitbar ist, welches mit dem Übergang (11.2) des ersten Gefäßes (11) oder mit dem ersten Gefäß (11) unmittelbar verbunden ist, mündet zumindest abschnittsweise im zweiten Gefäß (12) derart, dass das Verlängerungsstück (11.4) zumindest abschnittsweise in die Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) eintaucht, um einen Sauerstoffkontakt des Metallbandes (1) zwischen den Gefäßen (11, 12) zu vermeiden. Des Weiteren ist mindestens ein Heizmittel (18) vorgesehen, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes (1) zwischen dem ersten und zweiten Gefäß (11, 12), insbesondere im und/oder an dem Verlängerungsstück (11.4) angeordnet ist. Das Vorsehen mindestens eines Heizmittels (18) vorzugsweise mindestens zweier Heizmittel (18), welche jeweils im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbands (18) angeordnet und insbesondere als induktive Heizmittel (18) ausgeführt sein können, kann eine Wärmebehandlung an dem mit einer ersten Schicht und/oder einer weiteren Schicht beschichteten Metallband (1) durchgeführt werden, um in vorteilhafterweise eine stabile Schicht respektive Zwischenschicht auf dem Metallband (1) auszubilden. Bei dem vorzugsweisen Einsatz eines Stahlbandes (1) führt die Wärmebehandlung in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit zu einem Stoffstrom respektive zu einer Stoffdiffusion, insbesondere diffundiert Eisen aus dem Stahlband (1) in die beschichtete Schicht und stabilisiert diese.
  • Figur 7 zeigt drei Schliffbilder von drei unterschiedlich beschichten Stahlbändern (1). Bei der Beschichtung eines Stahlbandes in einer herkömmlichen Schmelztauchbeschichtungsanlage mit einer Schicht aus einer Aluminiumlegierung, genauer gesagt aus einer Aluminiumschmelze mit ca. 10 Gew.-% Silizium, entsteht eine ca. 4 µm dicke Legierungsschicht (1.2) auf dem Stahlsubstrat (1.1) und oberhalb der Legierungsschicht (1.2) bildet sich eine Deckschicht (1.3) aus Aluminium und eingelagerten FeSi-Nadeln aus. Die Beschichtung ist aufgrund der relativ dünnen Legierungsschicht (1.2) ausreichend duktil und kann komplexen Umformprozesse unbeschadet unterzogen werden. Der Korrosionsschutz ist im Vergleich zu einer im Wesentlichen reinaluminiumhaltigen Beschichtung/Deckschicht weniger ausgeprägt, s. oberes Schliffbild.
  • Bei der Beschichtung eines Stahlbandes in einer herkömmlichen Schmelztauchbeschichtungsanlage mit einer Schicht aus Aluminium, genauer gesagt aus einer reinen Aluminiumschmelze, entsteht mangels fehlendem Silizium eine ca. 20 µm dicke Legierungsschicht (1.2) auf dem Stahlsubstrat (1.1) und oberhalb der Legierungsschicht (1.2) bildet sich eine Deckschicht (1.3) aus reinem Aluminium aus. Die Beschichtung ist aufgrund der relativ dicken Legierungsschicht (1.2) sehr spröde und eignet sich nicht für komplexe Umformprozesse. Die Beschichtung/Deckschicht besitzt einen hervorragenden Korrosionsschutz, s. mittleres Schliffbild.
  • Ein schmelztauchbeschichtetes Metallband (1), vorzugsweise Stahlband kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung respektive durch das erfindungsgemäße Verfahren betriebssicher umgesetzt werden, wenn beispielsweise im ersten Gefäß (11) eine Schmelze (11.1) aus einer Aluminiumlegierung mit in etwa 10 Gew.-% Silizium und im zweiten Gefäß (12) eine Schmelze (12.1) aus im Wesentlichen Reinaluminium bereitgestellt werden. Durch das kaskadierte Beschichten können die vorgenannten Vorteile vereint werden, d. h., dass sich eine relativ dünne Legierungsschicht (1.2) mit einer Dicke von ca. 4 µm und eine Deckschicht (1.3) aus Reinaluminium ohne FeSi-Nadeln ausbilden kann, wobei das mit mindestens zwei chemisch unterschiedlichen Schichten beschichtete Stahlband (1) aufgrund der relativ dünnen Legierungsschicht (1.2) komplex umgeformt werden kann und aufgrund der im Wesentlichen Reinaluminium-Deckschicht (1.3) einen hohen Korrosionsschutz aufweist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungen beschränkt, sondern die einzelnen Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar. Auch Zink oder unterschiedliche Zinklegierungen sind als Schmelzen einsetzbar, insbesondere Zinklegierungen mit unterschiedlichen Gehalten an Magnesium und/oder Aluminium und/oder Nickel. Das zweite Gefäß (12) entspricht vorzugsweise einem konventionellen Feuerbeschichtungspott. Die jeweiligen Gefäße (11, 12, 17) werden entsprechend mit Beschichtungsstoffen (B1, B2, B3) insbesondere während des Betriebs bestückt. In Hinblick auf die Benetzbarkeit und die Haftung bei der Beschichtung von insbesondere hochlegierten Stählen können die Schmelzen (11.1, 12.1, 17.1) in den Gefäßen (11, 12, 17) unterschiedlich temperiert sein, wobei die erste Schmelze (11.1) ein deutlich höheres Temperaturniveau im Vergleich zur zweiten und/oder dritten Schmelze (12.1, 17.1) aufweist, wobei die Differenz insbesondere mindestens 10 K, vorzugsweise mindestens 17 K, besonders bevorzugt mindestens 24 K beträgt. Auch das Gefäß (11) für die erste Schmelze (11.1) kann kleiner dimensioniert sein als die Gefäße (12, 17) der zweiten und/oder dritten Schmelze (12.1, 17.1), wobei das Volumen der ersten Schmelze (11.1) im Vergleich zum Volumen der zweiten und/oder dritten Schmelze (12.1, 17.1) um mindestens 1/2, insbesondere um mindestens 1/3, vorzugsweise um mindestens 1/5 geringer sein kann, insbesondere um insgesamt die Schlackenbildung zu reduzieren. Auch können unterschiedliche Atmosphären insbesondere im Rüssel (13) und/oder in den Übergangsbereichen (11.2, 17.2) insbesondere auch in den Verlängerungsstücken (11.4, 17.4), beispielsweise unterschiedliche Taupunkte eingestellt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Metallband, Stahlband
    1.1
    Stahlsubstrat
    1.2
    Legierungsschicht
    1.3
    Deckschicht
    10
    Vorrichtung
    11, 12, 17
    erstes, zweites, drittes Gefäß
    11.1, 12.1, 17.1
    Schmelze in erstem, zweitem, drittem Gefäß
    11.2, 17.2
    Übergang an erstem, drittem Gefäß
    11.3
    Verwirbelung
    11.4, 17.4
    Verlängerungsstück
    13
    Rüssel
    14
    elektromagnetische(s) Mittel, Induktor
    15
    Umlenkrolle(n)
    16
    Stabilisierungsrolle(n)
    18
    Heizmittel, Induktor
    19
    Abstreifdüsen
    20
    Einhausung
    B1, B2, B3
    Beschichtungsstoff

Claims (19)

  1. Vorrichtung (10) zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbandes (1) mit mindestens zwei Schichten, mit einem Durchlaufofen zum Durchleiten und Erwärmen des Metallbandes (1), mit einem in Laufrichtung des Metallbandes (1) hinter dem Durchlaufofen angeordneten ersten mit einer Schmelze (11.1) gefüllten Gefäß (11) und mit mindestens einem zweiten mit einer Schmelze (12.1) gefüllten Gefäß (12), mit einem zwischen dem Durchlaufofen und dem ersten Gefäß (11) angeordneten Rüssel (13) zum Durchleiten und Einleiten des Metallbandes (1) in die Schmelze (11.1) im ersten Gefäß (11), mit einem zwischen den Gefäßen (11, 12) angeordneten Übergang (11.2) zum Durchleiten des Metallbands (1), mit mindestens einer im zweiten Gefäß (12) angeordneten Umlenkrolle (15) zur Umlenkung und Ausleiten des Metallbandes (1) aus dem zweiten Gefäß (12),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Übergang (11.2) mindestens ein Induktor (14) angeordnet ist und wobei mindestens ein Heizmittel (18) vorgesehen ist, welches in Laufrichtung des Metallbandes (1) zwischen dem ersten und zweiten Gefäß (11, 12) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei Induktoren (14) jeweils im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbands (1) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das oder die Induktoren (14) eingehaust sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Übergang (11.2) mit dem ersten Gefäß (11) verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Übergang (11.2) zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß (12) mündet.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Gefäß (11) zumindest abschnittsweise im zweiten Gefäß (12) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Gefäß (11) derart im zweiten Gefäß (12) angeordnet ist, dass das Niveau der Schmelze (11.1) im ersten Gefäß (11) dem Niveau der Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) entspricht.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Übergang (11.2) senkrecht oder winklig zur Horizontalen ausgeführt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei mindestens ein Verlängerungsstück (11.4) vorgesehen ist, durch welches das Metallband (1) durchleitbar ist, welches mit dem Übergang (11.2) des ersten Gefäßes (11) oder mit dem ersten Gefäß (11) unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere das Verlängerungsstück (11.4) zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß (12) mündet.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8, wobei mindestens ein drittes mit einer Schmelze (17.1) gefülltes Gefäß (17) vorgesehen ist, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes (1) zwischen dem ersten und zweiten Gefäß (11, 12) angeordnet ist, insbesondere das dritte Gefäß (17) einen Übergang (17.2) aufweist und/oder mit einem Übergang (17.2) verbunden ist, wobei insbesondere an dem Übergang (17.2) mindestens ein Induktor (14) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei mindestens ein Heizmittel (18) vorgesehen ist, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes (1) zwischen dem dritten und zweiten Gefäß (17, 12) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei mindestens ein Verlängerungsstück (11.4) vorgesehen ist, durch welches das Metallband (1) durchleitbar ist, welches mit dem Übergang (11.2) des ersten Gefäßes (11) oder mit dem ersten Gefäß (11) unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere das Verlängerungsstück (11.4) zumindest abschnittsweise in dem dritten Gefäß (17) mündet, und wobei mindestens ein Verlängerungsstück (17.4) vorgesehen ist, durch welches das Metallband (1) durchleitbar ist, welches mit dem Übergang (17.2) des dritten Gefäßes (17) oder mit dem dritten Gefäß (17) unmittelbar verbunden ist, wobei insbesondere das Verlängerungsstück (17.4) zumindest abschnittsweise in dem zweiten Gefäß (12) mündet.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Heizmittel (18) im und/oder an dem Verlängerungsstück (11.4, 17.4) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Umlenkrollen (15) in dem zweiten Gefäß (12) angeordnet sind.
  15. Verfahren zum Schmelztauchbeschichten eines Metallbands (1) mit mindestens zwei Schichten, insbesondere mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Metallband (1) in einem Durchlaufofen hindurchgeleitet und erwärmt wird, das erwärmte Metallband (1) durch einen in Laufrichtung des Metallbandes (1) hinter dem Durchlaufofen angeordneten Rüssel (13) durchgeleitet und in ein erstes mit einer Schmelze (11.1) gefülltes Gefäß (11) eingeleitet wird und das Metallband (1) mit einer ersten Schicht beschichtet wird, das mit einer ersten Schicht beschichtete Metallband (1) durch einen Übergang (11.2) geleitet und in mindestens ein zweites mit einer Schmelze(12.1) gefülltes Gefäß (12) eingeleitet wird und mit einer zweiten Schicht beschichtet wird, das mit der zweiten Schicht beschichtete Metallband (1) über mindestens eine Umlenkrolle (15) umgelenkt und aus der Schmelze (12.1) in dem zweiten Gefäß (12) ausgeleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens ein Induktor (14) am Übergang (11.2) angeordnet ist, welches den Übergang (11.2) verschließt, so dass ein Austritt der Schmelze (11.1) aus dem ersten Gefäß (11) über den Übergang (11.2) verhindert wird, und wobei das mit der ersten Schicht beschichtete Metallband (1) erwärmt wird, bevor es mit der zweiten Schicht beschichtet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei sich die Schmelze (11.1) im ersten Gefäß (11) von der Schmelze (12.1) im zweiten Gefäß (12) chemisch unterscheidet.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Metallband (1) senkrecht in das erste und/oder zweite Gefäß (11, 12) eingeleitet wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das mit einer ersten Schicht beschichtete Metallband (1) durch einen Übergang (11.2) geleitet und in mindestens ein drittes mit einer Schmelze (17.1) gefülltes Gefäß (17) eingeleitet wird und mit einer dritten Schicht beschichtet wird, bevor es in mindestens ein zweites mit einer Schmelze (12.1) gefülltes Gefäß (12) eingeleitet wird und mit einer zweiten Schicht beschichtet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Schmelzen (11.1, 12.1, 17.1) unterschiedliche Schmelzbadtemperaturen aufweisen und/oder im Rüssel (13) und in den Übergängen (11.2, 17.2) vor beziehungsweise zwischen den Gefäßen (11, 12, 17) können gleiche oder unterschiedliche Atmosphären eingestellt werden.
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