Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlagefür lange Profilstücke (1), insbesondere zur Verzinkung von Betonstahlprofilen. Sie umfaßt einen beheizbaren Beschichtungskanal (3) von annähernd waagerechter Längsachse und von waagerecht-flachem Querschnitt, je ein Paar Elektromagnete (5, 6) an den Breitseiten an beiden Enden oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals (3) und einen Zufuhrkanal (7) für flüssiges Metall. Dieser Zufuhrkanal (7) ist bevorzugt an die eine Kammer (15) eines beheizbaren Zweikammerofens (8) angeschlossen. Beide Kammern (14, 15) sind dabei durch eine Trennwand (11) mit Überlaufkante (12) voneinander getrennt. Unterhalb des Zweikammerofens (8) ist eine Pumpe (13) angeordnet, mit der Flüssigmetall von der einen Kammer (14) in die andere Kammer (15) gepumpt werden kann.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlagemit einem annähernd waagerechten Beschichtungskanal für die Beschichtung langer Profilstücke, insbesondere zur Verzinkung von Stahl-Profilstücken.

[0002] In der Zeitschrift "Stahl und Eisen" 25, Heft 26/89 vom 18.12.89, wird auf Seite 14 ein Verfahren zur kostengünstigen Verzinkung von Langprodukten, z. B. von Betonstahl, erwähnt. Das Verzinkungsbad soll eine Länge von 80 cm haben und von dem Stahl mit einer Geschwindigkeit von 80 m/min durchlaufen werden. Das Bad soll direkt im Anschluß an eine Walzstraße hinter einer Strahlentzunderungsanlage angeordnet werden; es enthält lediglich 600 kg Zink. Die Dicke der Zinkauflage wird durch zwei magnetische Köpfe gesteuert, die auch das Bad abdichten sollen. Dieses Verfahren ist von besonderem Interesse, weil man bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit sehr geringe, aber dennoch gegen Korrosion ausreichende Zinkschichten aufbringen kann, was aus Kostengründen erwünscht ist. Die genannten elektromagnetischen Köpfe entsprechen in ihrer Wirkungsweise vermutlich elektromagnetischen Pumpen, die das zwangsläufig am Ein- und Austritt des Betonstahls vorhandene flüssige Zink im Beschichtungskanal festhalten sollen. Elektromagnetische Pumpen brauchen einen magnetischen Rückschluß, der bei einer Pumpe von kreisförmigem Kanalquerschnitt von einem durchlaufenden Betonstahl gebildet werden kann. Bei nicht-runden Profilen, beispielsweise Winkel- oder Flachprofilen, hat sich aber herausgestellt, daß eine elektromagnetische Pumpe mit kreisförmigem Kanalquerschnitt und kreisförmig den Kanal umgebenden Wicklungen nicht in der Lage ist, das Zink im Beschichtungskanal festzuhalten. Außerdem fehlt der magnetische Rückschluß, wenn gerade kein Betonstahl durchläuft, so daß in diesem Fall das flüssige Zink durch den Ein-oder Austritt ungehindert austreten kann.

[0003] In der DE-B 1 120 079 wird eine Einrichtung zur Regelung der Fallgeschwindigkeit eines Stromes geschmolzenen Metalls beschrieben, bei der an einem senkrechten Strömungskanal von Rechteckquerschnitt an beiden Breitseiten je ein kammartig geschlitzter und parallel zur Strömungsrichtung ausgerichteter Magnetkern angebracht ist, der jeweils 19 zum Kanal gerichtete Zähne und 18 miteinander verschaltete Induktionsspulen trägt. Der Kanal wird gebildet aus zahlreichen, untereinander durch feuerfesten Zement verbundenen Ringen, die sich ineinander fügen lassen und vorzugsweise aus Korund gefertigt sind. Die Ringe sind mit einer feuerfesten Masse ummantelt, die wärmeisolierend wirkt und beispielsweise aus einem in einer Hülle enthaltenen Aluminiumoxidpulver besteht. Mit einem Dreiphasen-Wechselstrom, der gegenüberliegende Spulen im gleichen Sinn durchfließt, entsteht im Flüssigmetall eine Kraft, die bei entsprechender Schaltung dem freien Fall des Flüssigmetalls entgegenwirkt. Der Rechteckquerschnitt des Kanals hat sich als zweckmäßig herausgestellt, weil die an den Breitseiten eines Rechteckkanals angeordneten, einander gegenüberliegenden Induktionsspulen auf das Flüssigmetall im rechteckigen Kanal einen größeren Einfluß ausüben können als in einem runden Kanal. Eine Anwendung dieser Erkenntnisse auf eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage für lange Profilkörper ist daraus aber nicht erkennbar.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage für lange Profilkörper von nahezu beliebigem Querschnitt anzugeben, die das zur Beschichtung vorgesehene flüssige Metall im Beschichtungskanal daran hindert auszulaufen.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage für lange Profilkörper mit einem beheizbaren Beschichtungskanal von annähernd waagerechter Längsachse und von waagerecht-flachem Querschnitt, mit je einem Paar Elektromagneten an den Breitseiten an beiden Enden oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals und mit einem Zufuhrkanal für flüssiges Metall.

[0006] Wenn die Elektromagnete, die normalerweise aus auf Eisenkernen gewickelten Induktionsspulen bestehen, mit einem Mehrphasen-Wechselstrom beaufschlagt werden, entsteht bei entsprechender Schaltung zwischen jeweils zwei einander gegenüberliegenden Elektromagneten eine Kraft im Flüssigmetall, die jeweils in die Beschichtungskammer hinein gerichtet ist. Auf diese Weise wird das Flüssigmetall in der Beschichtungskammer entgegen seiner Schwerkraft daran gehindert auszulaufen. Auf dem durchlaufenden Profilstück oder Profilkörper haftet metallurgisch nur eine sehr dünne Flüssigmetallschicht, deren Schichtdicke von der Temperatur in der Beschichtungskammer und von der Verweilzeit des Profilstücks im Flüssigmetall abhängig ist.

[0007] Die Temperatur im Beschichtungskanal kann in bekannter Weise gemessen und geregelt werden. Dann ist die Schichtdicke nur von der Durchlaufgeschwindigkeit und von der waagerechten Länge des Flüssigmetallbades abhängig. Diese Länge läßt sich durch Verschiebung der Elektromagnetenpaare gegeneinander von außerhalb des Beschichtungskanals einstellen. Das mit den durchlaufenden Profilstücken fortgeführte Flüssigmetall wird über den Zufuhrkanal ersetzt. Die im Flüssigmetall aufgebrachte Kraft ist annähernd proportional dem in den Elektromagneten aufgebrachten Strom.

[0008] Bevorzugt sollte die Anlage einen Flüssigmetall-Ofen haben, der in der Beschichtungskammer den Füllstand konstant hält und der zwecks Inspektion und Wartung zur schnellen Entleerung der Anlage geeignet ist. Dabei kann der Zufuhrkanal für flüssiges Metall zum Beschichtungskanal an eine Kammer eines beheizbaren Zweikammerofens angeschlossen sein, dessen beide Kammern eine Trennwand mit Überlauf oberhalb des Beschichtungskanals haben und die - bevorzugt unterhalb der Trennwand - mit einer elektromagnetischen Pumpe verbunden sind.

[0009] Diese Pumpe hält bei Betrieb in der mit dem Beschichtungskanal verbundenen Kammer und mit Hilfe des Überlaufs (ständiges Überlaufen) eine Füllstandshöhe konstant, die den Beschichtungskanal ohne besondere Regelung gefüllt hält. In der anderen Kammer kann in Abständen Beschichtungsmetall in fester oder flüssiger Form nachgefüllt werden, ohne daß sich das auf den Füllstand im Beschichtungskanal auswirkt. Zur Inspektion oder Wartung des Beschichtungskanals kann die elektromagnetische Pumpe unterhalb der Trennwand ausgeschaltet werden, so daß sich der Beschichtungskanal in den Zweikammerofen hinein entleert. Für diesen Fall ist die Zufuhr eines Inertgases im oberen Bereich des Beschichtungskanals zweckmäßig, damit nicht kalte Außenluft in den Beschichtungskanal eindringt und dort heißes Flüssigmetall oxidiert oder erstarren läßt. Aus den gleichen Gründen ist es auch zweckmäßig, den Ein-und Austritt für die durchlaufenden Profilstücke an dem Beschichtungskanal mit je einer Inertgaszufuhr zu versehen.

[0010] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Beschichtungskanal am Ein- und/oder Austritt auswechselbare Blenden hat, die den durchlaufenden Profilstücken mit geringem Abstand angepaßt sind. Damit wird einerseits die zum Festhalten des Flüssigmetalls im Beschichtungskanal notwendige Kraft verringert und andererseits die Zufuhr von kalter Außenluft herabgesetzt.

[0011] Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß als Elektromagnete an den Breitseiten des Beschichtungskanals Induktionsspulen auf kammförmigen Spulenkernen mit zum Beschichtungskanal gerichteten Zähnen angeordnet sind. Bei konstantem Zahnquerschnitt können diese Induktionsspulen auf ihrem kammförmigen Spulenkern in fertiggewickelter Form montiert werden. Der notwendige magnetische Rückschluß wird jeweils über den Rücken der beiden oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals einander gegenüberliegenden kammförmigen Spulenkerne hergestellt.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.

[0013] Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung mit einem senkrechten Teillängsschnitt durch eine Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage ohne einen Flüssigmetallofen. Figur 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch Figur 1 im Bereich der Zufuhr für das flüssige Metall und einen Schnitt durch einen angeschlossenen Zweikammerofen.

[0014] Nach Figur 1 läuft ein Rechteck-Profilstück 1 durch eine Einlaufblende 2 in einen waagerechten Beschichtungskanal 3 von waagerecht-flachem Querschnitt ein. Dieser Kanal 3 ist im Betrieb mit einem flüssigen Metall gefüllt. Das Profilstück 1 tritt durch eine Auslaufblende 4 wieder aus. Die Blenden 2, 4 sind auswechselbar. Sie sind den durchlaufenden Profilstücken 1 mit geringem Abstand angepaßt. Sowohl im Anschluß an die Einlaufblende 2 als auch vor der Auslaufblende 4 ist oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals 3 je ein Paar Elektromagnete angeordnet. Ihre Induktionsspulen 5 sind auf kammförmigen Spulenkernen 6 mit jeweils sechs zum Beschichtungskanal 3 gerichteten Zähnen angeordnet. Übereinander liegende Spulen 5 sind im gleichen Sinne gewickelt.

[0015] Nach Figur 2 durchläuft das Rechteck-Profil 1 einen elektrisch beheizten Beschichtungskanal 3, der im Betrieb mit Flüssigmetall gefüllt ist. Dieser Kanal 3 ist über einen seitlichen horizontalen Zufuhrkanal 7 für flüssiges Metall an einen ebenfalls elektrisch beheizbaren Zweikammerofen 8 angeschlossen. Der Zweikammerofen 8 besitzt eine ebenfalls elektrisch beheizbare Decke 9 mit einem isolierten Einfülldeckel 10. Im Inneren des Ofens 8 ist eine senkrechte Trennwand 11 angeordnet, die eine Überlaufkante 12 etwas oberhalb des höchsten Punktes des Beschichtungskanals 3 aufweist. Dadurch werden zwei Kammern gebildet, nämlich eine Vorratskammer 14 und eine Nachfüllkammer 15. Eine elektromagnetische Pumpe 13 unterhalb des Zweikammerofens 8 verbindet die beiden Kammern 14 und 15 miteinander über bodenseitige Öffnungen. Sie hält bei Betrieb in der Kammer 15 den Füllstand des Flüssigmetalls mittels des Überlaufs 12 konstant. Auf diese Weise ist der Beschichtungskanal 3 ständig mit konstantem Druck gefüllt; er kann bei Bedarf durch Ausschalten der elektromagnetischen Pumpe 13 sehr schnell entleert werden. Nach Abheben des Einfülldeckels 10 kann die Kammer 14 mit festem oder flüssigem Metall beschickt werden, ohne daß sich dieser Füllvorgang auf den Füllstand im Beschichtungskanal 3 auswirken kann. Eventuelle, oben auf dem Flüssigmetall schwimmende Ablagerungen aus Oxiden oder Verunreinigungen werden über den Überlauf 12 in die Kammer 14 gespült; sie können daher nicht in den Beschichtungskanal 3 eindringen. Mit einer Drahtwindung 16 ist die gleichsinnige Wicklungsrichtung der Induktionsspulen 5 unterhalb und oberhalb des Beschichtungskanals 3 angedeutet.

[0016] Mit der vorgestellten Durchlaufbeschichtungsanlage können unterschiedliche Profilstücke, auch mehrere gleichzeitig, mit Flüssigmetall, beispielsweise mit Zink, beschichtet werden. Sie eignet sich insbesondere zur Verzinkung von Betonstahl-Profilstücken. Auch eine Verzinnung, beispielsweise von Stahl- oder auch Kupferprofilstücken, ist mit dieser Anlage möglich.

Ansprüche

1. Flüssigmetall-Durchlaufbeschichtungsanlage für lange Profilkörper (1), insbesondere zur Verzinkung von Betonstahl-Profilstücken, mit einem beheizbaren Beschichtungskanal (3) von annähernd waagerechter Längsachse und von waagerechtflachem Querschnitt, mit je einem Paar Elektromagneten (5, 6) an den Breitseiten an beiden Enden oberhalb und unterhalb des Beschichtungskanals (3) und mit einem Zufuhrkanal (7) für flüssiges Metall.

2. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal (7) für flüssiges Metall zum Beschichtungskanal (3) an eine Kammer (15) eines beheizbaren Zweikammerofens (8) angeschlossen ist, dessen beide Kammern (14, 15) eine Trennwand (11) mit Überlauf (12) oberhalb des Beschichtungskanals (3) haben, und daß die Kammern (14, 15) bevorzugt unterhalb der Trennwand (11) über eine Pumpe (13) miteinander verbunden sind.

3. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungskanal (3) auswechselbare Blenden (2, 4) hat, die den durchlaufenden Profilstücken (1) mit geringem Abstand angepaßt sind.

4. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Breitseiten des Beschichtungskanals (3) Elektromagnete (5, 6) mit Induktionsspulen (5) auf kammförmigen Spulenkernen (6) mit zum Beschichtungskanal (3) gerichteten Zähnen angeordnet sind.

5. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Elektromagnete (5, 6) einstellbar ist.

6. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt und/oder der Austritt für die durchlaufenden Profilstücke (1) mit einer Zufuhr für Inertgas versehen ist.

Zeichnung