Beschichtungsanlage für Metallbänder und Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage für Metallbänder, bestehend aus einem Schmelzebad mit flüssigem Beschichtungsmaterial, einer Beschichtungsrolle und einer Bandführung für das über die Beschichtungsrolle laufende Metallband, wobei die Beschichtungsrolle nur zum Teil in das Schmelzebad eintaucht und diese aus einem Material besteht, das vom flüssigen Beschichtungsmaterial nicht benetzbar ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder mittels der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage für Metallbänder und ein Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder mittels der Beschichtungsanlage.

[0002] Bekannt ist, einseitig verzinnte Metallbänder durch Feuerverzinnung oder durch galvanische Verzinnung herzustellen.

[0003] Aus der Patentschrift DE 27 12 003 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Stahlbänder bekannt. Die Stahlbänder werden aus einem Schmelzevorrat mit einem Überzug aus Zink, einer Zinklegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Herstellung korrosionsbeständiger Oberflächen versehen. Zur Beschichtung wird das Metallband nicht in das Schmelzebad eingetaucht, sondern über der Schmelzeoberfläche entlang geführt. Dabei wird das Band unmittelbar über der Schmelzeoberfläche in eine Position gebracht, bei der die Oberflächenspannung und die Benetzungseigenschaften des geschmolzenen Beschichtungsmetalls die Ausbildung eines Meniskus an der Oberfläche des Schmelzebades bewirken. Durch den Meniskus steht das Band in direktem Kontakt mit dem Schmelzebad und wird nur auf einer Bandseite kontinuierlich mit einem Überzug versehen.

[0004] Auch ist aus der Patentschrift DE 29 52 573 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Beschichtung einer Seite eines Stahlbandes mit einem geschmolzenen Metall bekannt. Mit Hilfe von Führungsrollen wird das Band horizontal über ein Schmelzebad geführt, aus dem mit einer Auftragsvorrichtung ein aufsteigender Schmelzestrom zur Bandunterseite geleitet wird. Die Auftragsvorrichtung beinhaltet eine Pumpe, mit der über eine Leitung aus dem Schmelzebad Material entnommen wird, das bis zu einer Auslassöffnung nahe der Bandunterseite geführt wird. Mit der austretenden Schmelze wird auf der Unterseite des Bandes eine Metallschicht erzeugt und dabei verhindert, dass Metallschmelze auf die Oberseite des Bandes fließen kann. Die Auslassöffnung weist zur Seite hin eine Überlauföffnung auf, durch die überschüssige Schmelze austreten kann, die dem Schmelzebad wieder zugeführt wird.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsanlage für einseitig beschichtete Metallbänder weiterzubilden.

[0006] Die Erfindung wird bezüglich einer Beschichtungsanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung durch die Merkmale des Anspruchs 6 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.

[0007] Die Erfindung schließt eine Beschichtungsanlage für Metallbänder ein, bestehend aus einem Schmelzebad mit flüssigem Beschichtungsmaterial, einer Beschichtungsrolle und einer Bandführung für das über die Beschichtungsrolle laufende Metallband, wobei die Beschichtungsrolle nur zum Teil in das Schmelzebad eintaucht und zumindest die Oberfläche der Beschichtungsrolle aus einem Material besteht, das vom flüssigen Beschichtungsmaterial nicht benetzbar ist.

[0008] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass das zu beschichtende Metallband eng anliegend über die Beschichtungsrolle geführt wird. Insbesondere wird als Metallschicht beispielsweise flüssiges Zinn oder eine Zinnlegierung auf ein Metallband aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufgebracht. Überschüssiges Zinn wird zur Einstellung der gewünschten Schichtdicke abgestreift.

[0009] Das zu beschichtende Metallband wird um die Beschichtungsrolle umgelenkt und mit dem erforderlichen Bandzug so gespannt, damit sichergestellt wird, dass kein flüssiges Beschichtungsmaterial auf die Rückseite des Metallbandes gelangt.

[0010] Bei der einseitigen Verzinnung mit einer in das Schmelzebad eintauchenden Beschichtungsrolle ist es besonders wichtig, dass kein Beschichtungsmaterial an der Oberfläche der Rolle anhaftet. Dazu besteht zumindest die Oberfläche der Beschichtungsrolle aus einem Material, das vom Beschichtungsmaterial nicht benetzt wird. Es eignen sich entweder die Metallschmelze abweisende Oberflächen oder auch Vollmaterial. Insbesondere im Zusammenhang mit zinnhaltigen Beschichtungsmaterialien kommen Grauguss oder Keramiken in Betracht, beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumnitrid oder Graphit.

[0011] Der besondere Vorteil besteht darin, dass eine einseitige Beschichtung auf Metallbändern zuverlässig und mit geringem Aufwand hergestellt werden kann. Das Metallband tritt in den Bereichen, in denen die Beschichtung aufgebracht wird, rückseitig mit der Beschichtungsrolle in Kontakt, wodurch weitere Vorkehrungen zum Schutz der Bandrückseite nicht mehr nötig sind. Je nach Prozessführung wird das überschüssige Beschichtungsmaterial gezielt entfernt, um die gewünschten Schichtdicken einzustellen. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage zur Herstellung von zinnhaltigen Oberflächenschichten auf Bandmaterial aus Kupfer oder Kupferlegierungen.

[0012] In der einfachsten Form hat die Beschichtungsrolle über die ganze Länge eine gleichmäßige zylindrische Form. Bei einer zylindrischen Form liegt das Bandmaterial vollflächig auf der Rollenoberfläche an.

[0013] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Oberfläche der Beschichtungsrolle zur Rollenmitte hin konkav oder konisch geformt sein. Bei konkaver Krümmung werden die Randbereiche des Metallbandes stärker auf die Rollenoberfläche gedrückt, wodurch gegenüber der Schmelze eine zusätzliche Abdichtung an den Bandkanten erzielt wird. Ebenso wirkt eine konische Form, bei welcher der Radius der Beschichtungsrolle von beiden Enden aus gesehen zur Rollenmitte hin kontinuierlich abnimmt. Bei einer besonderen Form der konkaven Beschichtungsrolle weisen im Wesentlichen nur diejenigen Bereiche eine Krümmung der Rollenoberfläche auf, an denen die Beschichtungsrolle mit den Bandkanten in Berührung kommt. Mit anderen Worten, die Oberfläche der Beschichtungsrolle ist nur im Bereich der aufliegenden Bandkanten leicht konvex gekrümmt und weist im weiteren Verlauf in Richtung der Rollenmitte eine zylindrische Form auf. Die Beschichtungsrolle hat also zur Rollenmitte hin einen etwas kleineren Radius als der Rollenaußenrand. Durch diese besondere Ausgestaltung der Rollenoberfläche entsteht an den jeweiligen Kanten des Metallbandes gegenüber einer im übrigen eben aufliegenden Bandoberfläche eine geringfügige Aufwölbung, die unter Zugbeanspruchung die randseitigen Bereiche besonders gut gegenüber der Schmelze abdichtet. Ein Eindringen von flüssigem Beschichtungsmaterial in einen sich zwischen der Beschichtungsrolle und dem Bandmaterial bildenden Spalt kann so zuverlässig verhindert werden.

[0014] In bevorzugter Ausgestaltung kann die Achse der in das Schmelzebad eintauchenden Beschichtungsrolle über der Schmelzebadoberfläche angeordnet sein. Hierdurch wird die Beschichtungsrolle nur partiell mit der Schmelze in Kontakt gebracht.

[0015] Vorteilhafterweise kann, in Bandlaufrichtung der Beschichtungsrolle nachgeordnet, eine Abstreifeinrichtung angeordnet sein. Dabei kann die Abstreifeinrichtung ein Abstreifelement und/oder eine Abblasdüse sein. Über den Beschichtungsvorgang wird das Beschichtungsmaterial üblicherweise im Überschuss auf das zu beschichtende Metallband aufgebracht. Insbesondere liegen oft bei zinnhaltigen Metallschichten die gewünschten Enddicken der Beschichtung deutlich unter der Dicke des ursprünglich aufgebrachten Materials. Überschüssiges Zinn wird so über mehrere Stufen abgestreift und die Schichtdicke gezielt eingestellt.

[0016] Vorteilhafterweise kann zumindest die Beschichtungsrolle in einem geschlossenen Gehäuse mit Schutzgas angeordnet sein, um eine Oxidbildung, insbesondere auf der nicht beschichteten Bandseite zu vermeiden.

[0017] Ein weiterer Aspekt der Erfindung schließt bezüglich des Verfahrens zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder mittels der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage folgende Schritte ein:

• ein Metallband wird über eine Beschichtungsrolle geführt,
• auf dem Metallband wird auf der der Beschichtungsrolle gegenüber liegenden Oberfläche eine Beschichtung aufgebracht, und
• das überschüssige Beschichtungsmaterial wird bis zur gewünschten Schichtdicke entfernt, bevor oder nachdem sich das Metallband von der Oberfläche der Beschichtungsrolle abhebt.

[0018] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

[0019] 

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Beschichtungsanlage mit Schmelzebad, und

Fig. 2 eine Seitenansicht der Beschichtungsanlage gemäß Fig. 1.

[0020] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0021] In Fig. 1 ist eine Beschichtungsanlage 1 mit einem Zinnbad 2 dargestellt, das sich in einem geheizten Schmelzebehälter mit Isolierung 4 befindet. Die einseitige Verzinnung wird mit einer in das Zinnbad 2 eintauchenden Beschichtungsrolle 6 durchgeführt. Diese besteht aus keramischem Vollmaterial, bei dem kein Beschichtungsmaterial an der Oberfläche der Beschichtungsrolle 2 anhaftet. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Beschichtungsanlage 1.

[0022] Die Beschichtungsrolle 6 taucht nur zum Teil in das Zinnbad 2 ein. Dabei wird das einseitig zu beschichtende Metallband 14 durch Umlenkrollen 12 als Bandführung mit dem erforderlichen Bandzug eng an die Beschichtungsrolle 6 anliegend durch das Zinnbad 2 geführt, um ein ungewolltes Eindringen der Metallschmelze zwischen Metallband 14 und Beschichtungsrolle 6 zu vermeiden. Die einzelnen Prozesseinheiten sind an ein Tragegerüst 10 montiert. Die Laufrichtung L des Metallbandes 14 ist jeweils durch einen Pfeil gekennzeichnet.

[0023] Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beschichtungsanlage 1 taucht die Rollenachse 8 der Beschichtungsrolle 6 nicht in das Zinnbad 2 ein. Hierdurch wird die Beschichtungsrolle 6 nur partiell mit der Schmelze in Kontakt gebracht. Da bei zinnhaltigen Metallschichten die gewünschten Enddicken der Beschichtung deutlich unter der Dicke des ursprünglich aufgebrachten Materials liegt, wird überschüssiges Zinn über zwei Stufen entfernt. In Bandlaufrichtung L wird hierzu nach dem Schmelzebad 2 mit einem Abstreifelement 16 und einer Abblasdüse 18 bei dem beschichteten Metallband 14 die Schichtdicke eingestellt.

[0024] Es können weitere Prozesseinheiten vorgeschaltet sein, wie beispielsweise eine chemische oder mechanische Reinigungseinrichtung der Bandoberfläche vor der Beschichtung. Ebenso können weitere Prozesseinheiten auch nachfolgen, wie beispielsweise ein Ofen zur Temperaturbehandlung der aufgebrachten Metallschicht.

Bezugszeichenliste

[0025] 

1

Beschichtungsanlage

2

Schmelzebad / Zinnbad

4

Schmelzebehälter mit Isolierung

6

Beschichtungsrolle

8

Rollenachse

10

Tragegerüst

12

Bandführung / Umlenkrollen

14

Metallband

16

Abstreifelement

18

Abblasdüse

L

Laufrichtung

Ansprüche

1. Beschichtungsanlage (1) für Metallbänder, bestehend aus einem Schmelzebad (2) mit flüssigem Beschichtungsmaterial, einer Beschichtungsrolle (6) und einer Bandführung (12) für das über die Beschichtungsrolle (6) laufende Metallband (14),
dadurch gekennzeichnet, dass,
die Beschichtungsrolle (6) nur zum Teil in das Schmelzebad (2) eintaucht und zumindest die Oberfläche der Beschichtungsrolle (6) aus einem Material besteht, das vom flüssigen Beschichtungsmaterial nicht benetzbar ist.

2. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Beschichtungsrolle (6) zur Rollenmitte hin konkav oder konisch geformt ist.

3. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der in das Schmelzebad (2) eintauchenden Beschichtungsrolle (6) über der Schmelzebadoberfläche angeordnet ist.

4. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Bandlaufrichtung der Beschichtungsrolle (6) nachgeordnet ein Abstreifelement (16) und/oder eine Abblasdüse (18) angeordnet ist.

5. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Beschichtungsrolle (6) in einem geschlossenen Gehäuse mit Schutzgas angeordnet ist.

6. Verfahren zur Herstellung einseitig beschichteter Metallbänder (14) mittels einer Beschichtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Metallband (14) über eine Beschichtungsrolle (6) geführt wird,

- auf dem Metallband (14) auf der der Beschichtungsrolle (6) gegenüber liegenden Oberfläche eine Beschichtung aufgebracht wird, und

- das überschüssige Beschichtungsmaterial bis zur gewünschten Schichtdicke entfernt wird, bevor oder nachdem sich das Metallband (14) von der Oberfläche der Beschichtungsrolle (6) abhebt.

Zeichnung