DE3125258C2

DE3125258C2 - Vorrichtung zum einseitigen Heißtauchbeschichten eines Bandes

Info

Publication number: DE3125258C2
Application number: DE3125258A
Authority: DE
Inventors: Shuzo Fukuda; Tomihiro Yokohama Kanagawa Hara; Yutaka Ohkubo
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1983-11-03
Also published as: AU543645B2; FR2485569A1; US4757781A; DE3125258A1; BR8104027A; GB2081746B; CA1178140A; GB2081746A; AU7200381A; FR2485569B1

Abstract

Ein laufendes Band wird einer einseitigen Heiß-Badplattierung unterworfen, wobei das Auftreten von Spritzern vermieden und das Wandern des Plattierungsmetalls auf die andere, nicht zu plattierende Seite verhindert wird, ohne daß es zu einer ungleichmäßigen Plattierung oder zu Plattierungsfehlstellen auf der Bahn kommt.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Herstellen von lediglich auf einer Seite verzinkten Stahlblechen sind bereits viele Verfahren bekannt. Dabei ist sorgfältig darauf zu achten, daß sich kein schmelzflüssiges Zink auf der nicht zu beschichtenden Oberfläche des Stahlbandes absetzt, da andernfalls mit Ausschuß oder mit erheblich erhöhten Herstellungskosten zu rechnen ist.

Eines der bekannten Verfahren besteht darin, die Oberfläche des aus Zn bestehenden Schmelzbades mittels einer Pumpe bis zur Berührung des auf Rollen horizontal über dem Schmelzbad wandernden Stahlbandes anzuheben oder anschwellen zu lassen. Das von der Pumpe geforderte Zn wird aus einer im Schmelzbad angeordneten Düse ausgespritzt. Bei einem in der japanischen Offenlegungsschrift 53-75124 beschriebenen Verfahren dieser Art muß man ein inertes Gas aus einer Düse von oben auf das Band blasen, um das Zn daran zu hindern, die andere Fläche des Bandes zu berühren, und zwar in groUer Menge und unter hohem Druck, damit Änderungen der Breite des wandernden Bandes ausgeglichen werden. Trotz des hierfür nötigen erheblichen Aufwandes kann nicht zuverlässig verhindert werden, daß wegen des Gasgegenstroms Zn auf die andere Fläche des Stahlbandes gespritzt wird. Außerdem erlaubt das bekannte Verfahren nur relativgeringe Betriebsgeschwindigkeiten, wenn nicht eine größere Anzahl von Düsen zum Fördern des Zn installiert wird. Ähnliches gilt für ein aus der DE-Ob 2656524 bekanntes Verfahren.

Die erläuterten Nachteile bekannter Verfahren werden bei einem in der DE-OS 30 20 806 vorgeschlagenen Verfahren vermieden, das mit hoher Betriebsgeschwindigkeit und vergleichsweise wenig Aufwand eine sehr gleichmäßige Beschichtung ohne die Gefahr des Überkletterns des Zn auf die Bandrückseite ermöglicht. Statt die gesamte Schmelzbadoberfläche anzuheben, wurden bei diesem Verfahren auf das norizontal über das Schmelzbad wandernde Stahlband Strahlen flüssigen Metalls gerichtet, die aus oberhalb der ruhigen Badoberfläche angeordneten Düsen austreten, und zwar derart, daß sich in den Randbereichen des Bandes quer zum Band verlaufende Strömungen ergeben, während der Mittelbereich des Bandes in Längsrichtung angeströmt wird.

Bei dieser Arbeitsweise müssen normalerweise die Düsen genau eventuellen Breitenändemngen des wandernden Bandes folgen. Bei c ~m vorgeschlagenen Verfahren besteht deshalb die Möglicnkeit, in Abhängigkeit von den Breitenänderungen bewegbare Düsen vorzusehen. Derart bewegbare Bauteile sind jtdich im praktischen Betrieb mechanisch aufwendig und störanfällig. Es besteht daher Bedarf an einer einfacht ren Vorrichtung, bei der die Düsen großen Breitenär.Jerungen des zu beschichtenden Bandes genau folgen ,vönnen.

Der Erfindung liegt also die .'.jfgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der beim einseitigen Beschichten z. B. eines Stahlbandes ohne die Gefahr einer Metallisierung der anderen Seite mit einfachen Mitteln, nämlich durch eine zweckmäßige Düsenanordnung Breitenänderungen des Bandes berücksichtigt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.

Zusätzlich hat die Erfindung ähnliche Vorteile wie das erwähnte vorgeschlagene Verfahren, insbesondere hinsichtlich einer sehr gleichmäßigen Beschichtung bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten ohne zu großen Aufwand.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Vorrichtung zum einseitigen Beschichten;

Fig.2, 3 und 4 schematische Darstellungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Grundprinzips;

Fig.5 ein^n Grundriß eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Fig.6 einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig.5;

Fig. 7 einen Grundriß eines weiteren erfindungsgemäßen Ausfuhrungsbeispiels;

Fig. 8 eine Seitenansicht gemäß Fig.7;

Fig. 9 einen Grundriß einer umlaufenden Platte;

F i g. 10 eine Seitenansicht entsprechend dem Pfeil C in Fig.9;

Fig. 11 einen Grundriß eines Düsenkopfes nach Abnahme der umlaufenden Platte;

Fig. 12 eine Darstellung zur Erläuterung der Bedingungen, bei denn Spritzer auftreten; ι ο

Fig. 13 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen der Hubhöhe des aus der Düse ausgestoßenen geschmolzenen Metalls und der Spritzerbildung.

Fig. 14 eine Darstellung zur Erläuterung eines Grundprinzips zum Verhindern von Spritzern gemäß einer der weiteren Ausgestaltungen der Erfindung;

Fig. 15 ein Diagramm für den zulässigen Bereich des Neigungswinkels der Führungsplatte;

Fig. 16 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen dem Neigungswinkel der Führungsplatte und der Spritzerbildung;

Fig. 17 einen Grandriß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 18 einen Querschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 17;

Fig. 19 einen Querschnitt entlang der Linie E-E in Fig. 17;

Fig.20 einen Querschnitt entlang der Linie F-F in Fig. 17;

Fig. 21 einen Querschnitt entlang der Linie G-G in Fig. 17;

Fig.22 eine Ansicht eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 23 eine erläuternde Darstellung einer möglichen Beschichtungsform;

Fig.24 eine perspektivische Darstellung der Sprühbedingungen des Schmelzbades;

F i g. 25 ein Diagramm für das Verhältnis zwischen dem Abstand, bezogen auf die Bandbreite, und der Haftung der Beschichtung;

Fig. 26 einen der näheren Erläuterung dienenden Querschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 17;

Fig. 27 einen Grundriß einer weiteren Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig.28 einen Querschnitt entlang der Linie H-H in Fig. 27;

Fig. 29 ein Diagramm für die verfügbare Länge eines ebenen Abschnitts der Führungsplatte.

Gemäß Fig. 1, die den Stand der Technik betrifft, wird das von einer (nicht dargestellten) Pumpe geförderte, mit 3 bezeichnete Zn aus einer innerhalb eines Bades 1 installierten Düse 2 ausgespritzt, und die Zn-Oberfläche wird angehoben, um ein auf dieser Oberfache wanderndes Band 4, welches von Rollen 7 und Ta horizontal gehalten wird, auf dessen Unterseite zu berühren. Bei diesem Verfahren wird ein inertes Gas 6 aus einer Düse 5 von oben auf das Band geblasen, um das Zn daran zu hindern, die andere Fläche des Bandes zu berühren. Da es jedoch dieses Verfahren erforderlich macht, das inerte Gas in großer Menge unter hohem Druck aufzublasen, um weitgehenden Breitenänderungen des wandernden Bandes entgegenzuwirken, ist die Verfahrensdurchführung teuer. Abgesehen davon wird wegen des Gegenstroms des Gases Zn auf die andere Fläche des Bandes gespritzt.

Das Grundprinzip der Erfindung wird nun anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben. Im Zusammenhang mit Verunreinigungen auf der oberen nicht zu beschichtenden Fläche des Bandes sind zwei Phänomene zu beobachten.

Das eine beruht auf der Wanderung des Zn von der Bandkante zur oberen Fläche, wodurch Streifen auf letzterer entstehen. Das andere besteht in Zn-Flecken, hervorgerufen durch Spritzer.

Vorerst sei das Hauptaugenmerk auf die Zn-Wanderung an den Bandkanten gerichtet. Fig. 4 zeigt eine Zn-Strömung seitlich zur Bandkante. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 4 das gegen den Betrachter laufende Band bezeichnet, während die Zn-Strömung das Bezugszeichen 15 trägt. Gemäß Fig. 2 ist die seitliche Strömungsgeschwindigkeit an der Bandkante mit der Bezeichnung U„ versehen. Die Bezeichnung i/gilt der nach oben gerichteten Strömungsgeschwindigkeit, während h die Höhe der Zn-Anhebung bedeutet Bei der Zn-Wanderung stellt die seitliche Strömungsgeschwindigkeit einen wesentlichen Faktor dar. Würde sich die Düsenmündung außerhalb des Bandes befinden, so würde das Zn bis zu der Höhe h aufsteigen, und wäre dabei U₁₁ gering, so würde das Zn sich auf die nicht zu beschichtende Seite wenden, und zwar aufgrund eines Flattems und Hin- und Herwandems des laufenden Bandes. Die seitliche Strömungsgeschwindigkeit U₁₁ rechtwinklig zur Bandlaufrichtung hängt davon ab von der Bandlaufgeschwindigkeit (Arbeitsgeschwindigkeit) und der Form des hin- und hergehenden Bewegungsbetrages des Bandes, wobei größenordnungsmäßig mehr als 0,5 m/s vorzuziehen sind. Es ergibt nämlich zufriedenstellende Ergebnisse, die Düsenform so zu wählen, daß sich die Ausstoßgeschwindigkeit und die seitliche Strömungsgeschwindigkeit U„ rechtwinklig zur Bandlaufrichtung erhöhen.

Andererseits steht die Befleckung durch Spritzerauf der nicht zu beschichtenden Seite in engem Verhältnis mit der Höhe h in Fig.2, wobei sie in hohem Maße abhängig ist von der nach oben gerichteten Strömungsgeschwindigkeit U_t.

Aus der Darstellung ergibt sich, daß es um so vorteilhafter ist, je geringer diese nach oben gerichtete Geschwindigkeit U₁ ist. Dies bedeutet, daß die Ausstoßgeschwindigkeit klein gemacht wird, was jedoch im Widerspruch steht zu der Gegenmaßnahme gegen das erstgenannte Übel (nämlich die Materialwanderung von der Bandkante aus auft .und einer Strömungsgeschwindigkeit von weniger als 0,5 m/s rechtwinklig zur Bandlaufrichtung).

Man kann die Höhe h und die Ausstoßgeschwindigkeit dadurch steuern, daß man die Düsenmündung 18 des Düsenkopfes 19 gegen die Kante des Bandes 4 neigt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt eine Ansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 4. Wenn der Düsenkopf 19 schräg zur Bandlaufrichtung steht, genügt es als erste Maßnahme, die seitliche Strömungsgeschwindigkeit U_H rechtwinklig zur Bandlaufrichtung zu erhöhen. Auf diese Weise kann das Zn nicht die nicht zu beschichtende Räche erreichen, sofern sich die Düsenmündung außerhalb des Bandes befindet.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, daß der Winkel Θ_ν der Düsenmündunj 18, bezogen auf die Vertikale 17, 30° S Θ, S 60° beträgt. Ein Wert von weniger als 30° führt zu einer großen Hubhöhe und zur Verspritzung. Ein Wert von mehr als 60° ermöglicht keine geeignete Hubhöhe und verhindert, dau das geschmolzene Metall die untere Fläche des Bandes berührt, Der Winkel Q_H in Fig: 4 wird vorzugsweise als 20° ;£ Θ_Η S 70° gewählt, und zwar bezogen auf die Basislinie 17a, die quer zur Dandkante verläuft. Ein Mindestwert von mehr als 20° ist erforderlich, um die seitliche Strömungsgeschwindigkeit U_H zu erhöhen und die Materialwanderung selbst dann zu steuern, wenn sich die Düsenmündung 18 außerhalb des Bandes 4 befindet. Ein Wert von mehr als 60° bringt diesen Effekt nicht

mit sich und läßt die Strömungsmenge groß werden, wenn das Band in variabler Fläche beschichtet wird, da nämlich die Düse eine große Länge annimmt, was im Hinblick auf das Auftreten von Grus unwirtschaftlich und nachteilig ist.

Beispiel 1

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Zahlenwerte der folgenden Beschreibung eingeschränkt sein soll.

Die Fig.5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Düsenkopf 21 (200 mm x 1000 mm x 2000 mm) unterhalb des Bandes 4 angeordnet ist, während er mit einer Leitung 20 in Verbindung steht, die Zn von einer (nicht gezeigten) Flüssigkeitspumpe zufuhrt. Der Düsenkopf 21 besitzt in der Mitte eine zentrale Düse 19a (5 mm x 560 mm), die auf die Mindestbreite Wl (610 mm) des Bandes 4 abgestimmt ist, und er weist ferner seitliche schlitzförmige Düsen 19b (5 mm x 900 mm) mit geneigten Mündungswänden 21a neben der mittleren schlitzförmigen Düse 19e auf, die an die maximale Breite Wl (1840 mm) angepaßt sind. Die Schrägstellung 0„ und die Neigung Θ, der seitlichen schlitzförmigen Düsen 196 betragen jeweils 45°. Ein als Führungsplatte 22 ausgebildetes Bauteil (5 mm x 2600 mm x 2000 mm) ist den schlitzförmigen Düsen 19a und 196 parallel zum Band 4 zugeordnet, und zwar entsprechend der Benetzungslänge. Die Führungsplatte 22 liegt auf der gleichen Höhe oder aber höher als die Zn-Oberfläche (siehe die eingangs erwähnte DE-OS 3020 806).

Die weiteren Bedingungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind folgendermaßen gewählt:

Abstand zwischen dem Band 4 und der Führungsplatte 22: 10-30 mm
Bandlaufgeschwindigkeit: 90 m/min
Geneigter Flügel: 250 mm 0
Drehzahl: 700 U/min

Ausströmungsgeschwindigkeit aus der Düse: 1,5 m/s Ausstoßmenge aus der Düse: 1,06 m'/min
Hubhöhe Λ: 57 mm

Strömungsgeschwindigkeit U₁₁ in horizontaler Richtung: 0,6 m/s.

Versuche, die unter den obigen Bedingungen durchgeführt wurden, ergaben sehr zufriedenstellende Resultate, ohne daß das Zn auf die nicht zu beschichtende Seite wanderte und ohne daß sich Spritzer bildeten. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die zentrale schlitzförmige Düse 19a und die am Rande liegenden schlitzförmigen Düsen 196 einstückig auszubilden.

Beispiel 2

Die Fig. 7 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier ist ein unter dem Band 4 liegender Düsenkopf 23 von einer Führungsplatte 24 überdeckt. Die Führungsplatte 24 weist gemäß Fig. 11 eine mittlere schlitzförmige Düse 33 (Länge: 312 mm) auf, die, bezogen auf die Breite, zentral angeordnet ist, wobei symmetrische Sektoröffnungen 25 beidseitig einer Mittellinie 16 des Bandes 4 vorgesehen sind. Oberhalb jeder Sektoröffnung 25 befindet sich, wie in Fig. 9 dargestellt, eine Sektor-Drehplatte 27, die größer als die Sektoröffnung 25 ist und oben mit der Führungsplatte 24 über einen Stift 29 in Verbindung steht, wobei sie außerdem eine radial verlaufende, am Rande liegende schlitzförmige Düse 28 aufweist Die am Rande liegende schlitzförmige Düse 28 und die mittlere schlitzförmige Düse 33 sind, wie in den Fig. 8 und 10 gezeigt, an ihren Unterseiten mit Dfisenhälsen 32 und 32e versehen, welche Strahlmündungen bilden. Die Winkel Θ1 der Düsenhälse 32 und 32e betragen 45°, jeweils bezogen auf die Vertikallinie des Düsenhalses.

Die umlaufende Platte 27 ist an geeigneter Stelle bei 30 schwenkbar mit einer Fernsteuerstange 31 verbunden. Wenn die Fernsteuerstange 31 bewegt wird, am die Platte 27 um den Schwenkpunkt des Stiftes 29 zu verdrehen, kann die dem Rande zugeordnete schlitzförmige Düse 28 den Winkel bezüglich der Mittellinie 16 des Bandes 4 verändern. Dies bedeutet folgendes. Wenn das Band 4 seine maximale Breite Wl (1443 mm) aufweist, besitzt die schlitzförmige Rand-Düse 28 einen Winkel Θ 1 von 60°, und wenn die minimale Breite Wl (936 mm) erreicht wird, besitzt der Winkel 02 einen Wert von 30°. Der äußerste

! 5 Endabschnitt der schlitzförmigen Düse 28 ist so gestaltet, daß er dem Kantenabschnitt des Bandes 4 entspricht, und zwar in Übereinstimmung mit dessen Breite.

Dieses Ausführungsbeispiel besitzt zwar eine kompliziertere Struktur als das vorausgegangene, doch ragt dafür die schlitzförmige Rand-Düse 28 nicht über den Kantenbereich des Bandes hinaus. Dies hat Vorteile im Hinblick darauf, daß sich die Möglichkeiten eines Überwanderns von Zn auf die nicht zu beschichtende obere Fläche vermindern. Auch ist das Ausfuhrungsbeispiel auf höhere Bandlaufgeschwindigkeit anwendbar. Es wurde mit ihm eine zufriedenstellende Beschichtung mit einer Strahlgeschwindigkeit von 1,5 m/s erzielt, wobei die Bandlaulgeschwindigkeit gegenüber dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel von 90 m/min auf 150ni/min erhöht wurde.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel wurde angewendet auf Bänder mit einer Breite von 1443 mm bis 936 mm Breite. Um den verfügbaren Breitenbereich der Bänder noch zu erweitern, genügt es, die Länge der schlitzförmigen Rand-Düse 28 zu vergrößern. Man kann jede Bandbreite bearbeiten, die zwisch 'n den Maximum- und Minimumgrößen iiegt.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf Zn-Beschichtungen, und es sei hervorgehoben, daß die Erfindung anwendbar ist auf unterschiedliche Änderungen der Breite des laufenden Bandes beim kontinuierlichen Heißtauchbeschichten von geschmolzenem ' letall auf die eine Seite des Bandes.
In den Rahmen der Erfindung "ihört eine erste Weiterbildung zur Vermeidung von Zn-Spritzern. Insbesondere dann, wenn die Düse eine Mündung besitzt, die breiter ist als die Bandbreite, besteht die Möglichkeit, daß das Beschichtungsmetall auf die obere, nicht zu beschichtende Fläche gespritzt wird.

so Fig. 12 zeigt schematisch das Auftreten solch'— Spritzer. In demjenigen Bereich, in dem sich die Düsenmündung 18 außerhalb des Bandes befindet, wie es beispielsweise mit durchgezogenen Linien in Fig.4 gezeigt ist. berührt das aus der Düsenmündung 2a ausgespritzte Zn 3 nicht die untere Seite des Bandes, sondern erhebt sich zu seiner maximalen Höhe und fällt dann auf eine Führungsplatte 8 herab. Das Spritzen entsteht an einem Tropfpunkt 5a auf der Führungsplatte sowie an einem Eintauchpunkt auf dem Zn-Bad.

Das Spritzen am Tropfpunkt 5a hängt, wie in Fig. 13 gezeigt, nicht vom Düsenwinkel Θ 2 ab, sondern wird bestimmt lediglich durch den vertikalen Abstand zwischen der maximalen Hubhöhe und dem Tropfpunkt auf der Führungsplatte 8, mit anderen Worten durch die Höhe des Schwalls von Zn. Ie größer diese Höhe, desto leichter das Auftreten von Spritzern. Man kann sagen, daß das Auftreten des Spritzens bestimmt wird durch die vertikale Geschwindigkeitskomponente bezüglich der Führungs-

platte 8. Wenn man die Schwallhöhe mit h (h ist gleich der Höhe des angehobenen Zn, gemessen vom Tropfpunkt der Führungsplatte) bezeichnet, so ergibt sich für die Komponente ν der Tropfgeschwindigkeit des angehobenen Zn in Querrichtung bezüglich der Führungsplatte 8 folgender Ausdruck:

(m/s) g: Erdbeschleunigung 9,8 (m/s³).

kein Spritzen auftritt, gilt

0 S cos Θ ■ Vlgh S /2g(25xiO')
OSCOS0· VTiS /25 x 10' = 0.158

IO

Man kann davon ausgehen, daß die folgenden beiden Gesichtspunkte eine Gegenmaßnahme bilden gegen ein Spritzen am Tropfpunkt 5a und gegen Flecken durch Spritzer auf der nicht zu beschichtenden oberen Fläche:

a) Die Führungsplatte wird nicht eingebaut, und die Zn-Oberflüche wird so tief unterhalb des Bandes verlegt, daß Spritzer das Band nicht erreichen können;

b) die Höhe wird klein gewählt (Λ = kleiner als 25 mm bei den erfindungsgemäßen Experimenten).

Für den Punkt a) gilt folgendes. Da die Zn-Badoberfläche weit von der Düsenmündung entfernt ist, wird sich das Zn verfestigen. Damit die Spritzer das Band nicht erreichen, sollte der Abstand, wie die erfindungsgemäßen Experimente zeigen, größer als 1 m sein. Dadurch wird die Ausbildung von Grus beschleunigt. Dieses Vorgehen ist nicht sinnvoll.

Für den Punkt b) gilt, daß das Zn am Rande des Bandes auf die nicht zu beschichtende Fläche wandert. Da das laufende Band flattert, ist es angebracht, die Höhe Λ größer zu wählen. Dieses Vorgehen ist ebenfalls nicht angebracht.

Die Verbesserung am vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel wvrde im Hinblick auf die obigen Umstände ausgestaltet. Es sollen Flecken durch Spritzer auf der nicht zu beschichtenden Fläche vermieden werden. Die Führungsplatte wird mit mäßiger Neigung in demjenigen Bereich angeordnet, in dem das geschmolzene Metall herabtropft, und ferner kann, sofern erforderlich, eine Spritzabdeckung nahe diesem Bereich vorgesehen werden.

Das Grundprinzip der Vermeidung von Spritzern soil anhand von Fig. 14 erläutert werrden. Die erfindungsgemäßen Experimente haben ergeben, daß dann, wenn die Führungsplatten 8 eine Ebene (0= 0) ist und h mehr als 28 x 10"' m beträgt, ein Spritzen auftritt, und zwar unabhängig vom Düsenwinkel 04; wenn Λ=25 x 10"¹ m ist, ergibt sich kein Spritzen (der Zahlenwert 25 ist aus Fig. 13 herausgemessen). Mit anderen Worten, die Geschwindigkeitskomponente v' des Zn am Tropfpunkt 5a in vertikaler Richtung läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

25

JO Die Gleichung (1) ist in Fig. 15 dargestellt. Ein zulässiger Bereich für den Schrägwinkel 0 der Führungsplatte 8 ergibt sich als schraffierte Fläche (0 < 0 < 90°). Bestimmt man, wie in Fig. 15, beispielsweise 0=60° in Abhängigkeit von den Bedingungen des Düsenwinkels ©in Fig. 14, so liegen die zulässigen Werte für h und 0 innerhalb des Flächenbereichs A. Dies bedeutet folgendes. Man kann das Profil des maximalen Schwalls des ausgestoßenen Zn als Parabel annähern. Ferner gilt es zu berücksichtigen, daß es vorteilhaft ist, wenn das herabtropfende Zn auf der gleichen Höhe mit der Düsenmündung oder an einer tiefer gelegenen Stelle auf die Führungsplatte trifft, wobei diese Tropfstelle in der Höhe nahe der Düse liegt. Unter diesen Voraussetzungen fallt der Winkel 0 zwischen der Führungsplatte 8 und der Horizontalen (siehe Fig. 4) in den Bereich O<0<Ö4, und zwar bezogen auf den Düsenwinkel 04.

Dementsprechend muß der Schrägwinkel 0 der Führungsplatte 34 folgenden beiden Bedingungen genügen:

v' = V2gh.

Sofern die Führungsplatte horizontal liegt, steht die Geschwindigkeitskomponente v' senkrecht auf der Führungsplatte.
Für die Bedingung

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0 S v' = 2gh £ /2^(25X10') (m/s),

wird kein Spritzen hervorgerufen.

Wenn die Führungsplatte 8 am Zn-Tropfpunkt 5a nach unten geneigt ist, wie es Fig. 14 zeigt, läßt sich die Tropf-Geschwindigkeitskomponente ν rechtwinklig zu der Führungsplatte 8 folgendermaßen ausdrücken:

ν = 1/ cos 0 = cos 0 Vlgh.
Dafür

to

65 0 S cos 0 S

0.158

(wobei h gleich der Höhe des Zn ist)
θ<04

(D

ν S V2g(25X10"^j) (m/s)

Fig. 16 zeigt die Ergebnisse Für einen Schrägwinkel der Führungsplatte 8 von 0 gleich 35°. Daraus ergibt sich, daß kein Spritzen auftritt, selbst wenn die Hubhöhe h größer ist als bei Verwendung einer ebenen Führungsplatte.

Beispiel 3

Es wird nun auf eine praktische Ausfuhrungsform Bezug genommen, die nach dem obigen Grundprinzip arbeitet. Die Zahlenangaben sind nur als Beispiele zu verstehen.

Die Fig. 17 bis 21 zeigen diese Ausfuhrungsform, und zwar Fig. 17 im Grundriß, während Fig. 18 einen Querschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 17, Fig. 19 einen Querschnitt entlang der Linie E-E, Fig. 20 einen Schnitt entlang der Linie F-Fund Fig. 21 einen Querschnitt entlang der Linie G-G darstellen. Ein Düsenkopf 36 (1500 mm x 2000 mm x 1500 mm) ist unterhalb des Bandes 4 (Breite: 600 mm bis 1500 mm) angeordnet, welches horizontal über das Bad läuft. Der Düsenkopf 36 ist an eine Leitung 37 angeschlossen, die dazu dient, geschmolzenes Metall von einer (nicht dargestellten) Pumpe anzufordern. Der Düsenkopf 36 ist an seiner Endstelle mit einer Düsenmündung 38 (5 mm x 1600 mm) versehen, die im Grundriß V-förmig ausgebildet ist. Die Düsenmündung 38 erstreckt ihre Enden über den Rand des Bandes 4 hinaus. Diese Enden besitzen jeweils einen Schrägwinkel 0 5 von 60°, bezogen auf die Mittellinie 39. Auch sind die Enden, wie in Fig. 18 gezeigt, um einen Winkel 06 von 30° bezüglich der Horizontalen 40 geneigt Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen der unteren Fläche des Bandes 4 und dem Endabschnitt der Düsenmündung 38 den Wert von 5 mm bis 33 mm.

Eine Führungsplatte 41 ist vorgesehen, die die Benetzungslänge überdeckt Wie aus Fig. 18 ersichtlich,

beschreibt die Sprührichtung eine Kurve mit einem Radius von 300 mm.

Beim vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel ist gemäß Fig. 22 eine Spritzabdeckung 42 (950mm x 500mm x 5 mm) vorgesehen, um den Tauchpunkt auf dem Zn-Bad zu beiden Seiten der gekrümmten Abschnitte α nach Fig. 17 nahe dem Tropfpunkt zu überdecken und auf diese Weise ein nach oben gerichtetes Spritzen auf die nicht zu beschichtende Fläche am Tropfpunkt und am Tauchpunkt zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform liegt die Spritzabdeckung 42 auf derselben Höhe wie die Düsenmündung 38, wobei der Abstand zu dieser (Abstand L in Fig. 25) 450 mm beträgt. Für den Fall, daß am Tropfpunkt kein Spritzen auftritt, genügt es, das Spritzen lediglich am Tauchpunkt zu verhindern; unter diesen Umständen kann die Spritzabdeckung 42 auf geringerer Höhe angeordnet werden. Ferner besteht die Möglichkeit, diese Spritzabdeckung so auszubilden, daß sie in Seitenrichtung und in Vertikalrichtung bewegbar ist (ein entsprechender Mechanismus wird allerdings nicht dargestellt). Auf diese Weise ließen sich bei den erfindungsgemäßen Experimenten Flecken durch Spritzer selbst dann vermeiden, wenn die Schwallhöhe mehr als 40 mm betrug.

Wie oben erläutert, ist die Führungsplatte im Bereich des Zn-Tropfpunktes gegenüber der Horizontalen geneigt, so daß der gegen die Führungsplatte gerichtete Aufschlag der Tropfen gemildert wird. Außerdem beherrscht die Spritzabdeckung 42 diejenigen Spritzer, die auftreten, wenn das Zn von der Führungsplatte 41 auf die freie Oberfläche des Bades herabfällt. Auf diese Weise lassen sich Flecken auf der nicht zu beschichtenden oberen Fläche in vollkommener Weise verhindern.

Die Vorrichtung nach dem vorliegenden Ausrührungsbeispiel ist dienlich beim kontinuierlichen einseitigen Beschichten des Bandes, wobei die Düsenmündung entsprechend der Maximalbreite eingestellt ist, während das Band bei seinen! Lauf seine Breite in weitem umfang verändert.

In den Rahmen der Erfindung fällt ferner eine zweite Weiterbildung und Verbesserung, die als Gegenmaßnahme dient gegen Beschichtungsfehler auf der zu beschichtenden Fläche.

Ein erstes Problem besteht darin, daß nicht beschichtete Stellen auf der unteren Fläche des Bandes auftreten, wie es in Fig. 23 angegeben ist. Die wird dadurch hervorgerufen, daß die V-förmige Düse nach Fig. 17 einen Winkel 07 gleich 120° in ihrem mittleren Bereich besitzt, so daß der Ausstoß des Zn in diesem Bereich eine geringere Höhe aufweist. Fig. 24 zeigt ein Beispiel für diese Bedingungen. Die Zn-Strömung ist unstabil in dem geringfügig angehobenen Düsenschwall im mittleren Abschnitt der Düse, und außerdem wird die Zn-Strömung geteilt, wie es die strichpunktierten Linien angeben. Unter diesen Bedingungen treten die unbeschichteten Bereiche gemäß Fig. 23 auf.

Ein zweites Problem liegt in der ungleichmäßigen Beschichtungsqualität über der Bandbreite. Fig. 25 zeigt die Ergebnisse von Untersuchungen der Hafteigenschaften über der Breite des Bandes. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß die mit ο—ο—ο—ο bezeichnete Haftfähigkeit in Richtung auf die Bandmitte abnimmt. Dies ist zurückzuführen auf eine ungleichmäßige Berührung mit dem Zn, bezogen auf die Bandlaufrichtung. Der Bandrand hat eine längere Kontaktzeit als die Bandmitte, und der Unterschied zwischen beiden stellt den Grund dafür dar, daß unter diesen Umständen die Maximalbreite des Bandes 1840 mm beträgt

Das vorliegende Ausführungsbeispiel wurde entwikkelt, um die möglichen Probleme der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu vermeiden, indem nämlich der Düse eine verbesserte Form gegeben wird, um ein gleichmäßiges Anheben des Zn und eine gleichmäßige Kontaktzeit zwisehen dem Zn und dem Band über der Bandbreite zu bewirken, wie dies mit χ—χ—χ—χ angegeben ist.

Wesentliche Merkmale zum Bewirken des gleichförmigen Anhebens des Zn sind der Winkel 07 der Düse in deren Mitte gemäß Fig. 17 und der Düsenwinkel 06

ίο bezüglich der Horizontalen gemäß Fig. 26. Diese Winkel wurden in Abhängigkeit vom Überwandern des Zn an den Bandkanten auf die nicht zu plattierende obere Fläche gewählt, wobei die Düsenrichtung am Rand des Bandes ein wesentliches Element darstellt. Die oben erwähnten Merkmale sollten daher beim Ausbilden der Zn-Düsc für einseitiges Beschichten in Betracht gezogen werden.

Die Fig. 27 und 28 zeigen ein Ausführungsbeispiel eier Düsenform für ein Band 4a von maximaler Breite und ein Band Ab von minimaler Breite. Eine Düsenmündung 50 ist mit ihrem Zentrum 50a, gesehen im Grundriß, quer zur Bandlaufrichtung angeordnet, und zwar im Hinblick auf die Minimalbreite. Außerdem sind beide Seiten 50/> der Düsenmündung (lediglich eine Seite ist in Fig. 27 gezeigt) abgebogen, und zwar, gesehen im Grundriß, nach hinten.

Wie in Fig. 28 gezeigt, weist die Düsenmündung einen Neigungswinkel 06 bezüglich der Bandlaufrichtung auf. Abhängig hiervon kann der Winkel 09, der das wesentliche Merkmal zur Beherrschung der Zn-Wanderung darstellt, wie oben auf dem gleichen Wert von 60° gehalten werden, während der Winkel 07, der das wesentliche Merkmal für die gleichförmige Anhebung bildet, gegenüber dem oben erwähnten Wert von 120° auf 150° erweitert wird. Damit kann man eine gleichförmigere Anhebung erwarten. Bei einer Hubhöhe von etwa 20 mm wird der abgebogene Abschnitt 50c um etwa 1 bis 2 mm abgesenkt, und es ergibt sich nie. lals der Fall, daß das Zn an diesem abgesenkten Abschnitt nie'ni versprüht würde. Wäre der abgebogene Abschnitt 50c in seiner Form so modifiziert, daß er eine Krümmung besäße, so ergäbe sich eine gleichförmige Hubhöhe.

Wenn außerdem eine Düsenplatte 51 au der Düsenmündung 50 gemäß Fig. 28 angeordnet wird, erzielt man eine wirksamere Arbeitsweise. Die Düsenplatte 51 besteht aus einem parallelen Teil 51a, der sich an die Düsenmündung 50 anschließt, und aus einem geneigten Teil 516, der gegen die Badfläche abfällt. Die Länge L_n des parallelen Teils 51a ist nicht nur wichtig für die Gleichförmigkeit der Berührungsbreite zwischen dem Band 4 und dem Zn, sondern auch von Bedeutung für das Anfüllen des Raums zwischen dem Band 4 und dem parallelen Teil 51a mit Zn, so daß letzteres fehlerfrei mit der Unterseite des Bandes 4 in Berührung tritt.

Die Länge L₁, diesen parallelen Teils 51a wird folgendermaßen bestimmt. Wäre die Länge L₁, zu kurz, so bliebe jeglicher Effekt aus; wäre sie hingegen zu lang, so würde das verspritzte Zn auf den parallelen Teil 51a herabtropfen und Spritzer bewirken, die die nicht zu beschichtende obere Fläche verschmutzen. Es ist daher vorteilhaft, diesen parallelen Teil 51a so lang wie möglich zu machen.

allerdings mit der Mäßgabe, daß das versprühte Zn nicht auf ihn herabfallt.

Die Bahn des aus der Düse herausgeschleuderten Zn läßt sich durch eine Parabel annähern und wird durch folgenden Ausdruck wiedergegeben:

Hierbei bedeutet h max (m) die Höhe des Zn-Schwalls von der Düse aus, während 06 den in Fig. 28 gezeigten

Diren vinkel wiedergibt. Fig. 29 stellt die obige Gleichung (3) für 0=30° dar, wobei der zulässige Bereich schraffiert ist.

Der geneigte Teil 516 in Fig. 28 besitzt einen Winkel β 10, der so gewählt werden sollte, daß 0 10 S 0 6 gilt. Die Fig.27 und 28 zeigen eine Spritzabdeckung 52 sowie außerdem horizontale Rollen 53.

Beispiel 4

Für die Fig. 27 und 28 gelten folgende Angaben:
Länge des parallen Teils 51a der Düsenplatte 51: L₀ = 100 mm

Düsenwinkel der Düse: 07 = 150°; 08 = 30°
Schrägwinkel d:r Führungsplatte: 010= 20°
Kürzere Seite der Düsenmündung: 5 mm
Breitenrichtung: konstant

Längere Seite: 800 mm (wobei die Hin- und Herbewegung in der Mitte 50a nach Fig. 27 berücksichtigt ist und die maximale Bi site Wa= 900 mm— 100 mm = 800 mm ist)

Bandkanten (beide Seiten): 1140 mm (maximale Breite Wb = 1840 mm+ 100 mm Wa= 1140 mm)
Radius des abgebogenen Abschnitts 5Oe beider Düsen: R = 200 mm

Abstand zwischen Düse und Band: 10 mm
Höhe des Zn-Schwalls: 20 mm (das Beschichten wurde durchgeführt an demjenigen Teil, der lOmrii übersteigt, und nicht mit einer Hubhöhe von 10 mm).
Als Ergebnis wurden Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung auf der unteren Fläche vollständig vermieden. Vielmehr wies das Produkt eine gleichförmige Metallisierung auf der gesamten unteren Fläche auf.

Erfindungsgemäß kann eine gleichförmige Beschichtung kontinuierlich auf der einen Seite (auf der unteren Fläche) des laufenden Bandes hergestellt werden, ohne daß es zu einem Überwandern oder zu Flecken durch Spritzer auf der anderen Fläche (auf der oberen Fläche) kommt, selbst wenn das Band während seines Laufs die Breite ändert. Abgesehen davon läßt sich die Erfindung nicht nur auf die Zn-Beschichtung anwenden, sondern auch auf andere Fertigungsstraßen zum einseitigen Heiß-Tauchbeschichten eines Stahlbandes.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum einseitigen Heißtauchbeschichten eines Bandes, das horizontal über ein Metallschmelzbad wandert, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Bandes (4) Düsen (19,21,23, 36) angeordnet sind, die schräg zur Bandlaufrichtung stehen, wobei ihre Düsenmündungen (18, 196, 28, 38, 50) gegen die Bandränder geneigt sind. ι ο

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine mittlere Düse (19a, 33, 50a) vorgesehen ist, die quer zur Bandlaufrichtung liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung der Düse (19, 21, 23, 36) zur Bandlaufrichtung 20 bis 70° beträgt, und zwar bezogen auf eine Basislinie, die rechtwinklig zu den Bandkanten verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Düsenmündungen (18,196,28,38, 50) gegen die Bandränder 30 bis 60° beträgt

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (28) in ihrer Schrägstellung bezüglich der Bandlaufrichtung verstellbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem in der Mitte der Düsen eine Führungsplatte (8,41,51) vorgesehen ist, die in eh: :m Bereich, der von dem geschmolzenen Metall berührt wird, geneigt ~<ich unten bezüglich der horizontalen Fläche des Bades aus geschmolzenem Metall verläuft.

7. Vorrichtung nach Ansprucn 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (51) aus einem ebenen, an die Düsenmündung (50) anschließenden Abschnitt (51a) und aus einem geneigten Abschnitt (51Zj) besteht, der den ebenen Abschnitt fortsetzt und gegen die Badoberfläche verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine Spritzabdeckung (42) für das Auftreffen des Metalls auf das Bad vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (50) mit ihrer Mündung in Bandlaufrichtung geneigt ist und daß die Mündung in der Mitte, gesehen im Grundriß, rechtwinklig zu dieser Richtung verläuft, während die Düse an bei den Enden gegen diese Richtung abgebogen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmündungen außerhalb des Schmelzbades Hegen.