VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM SCHMELZTAUCHBESCHICHTEN EINES METALLBANDES MIT MINDESTENS ZWEI SCHICHTEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine 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), wobei an dem Übergang (11.2) mindestens ein elektromagnetisches Mittel (14) angeordnet ist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] 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

[0002] 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

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] Gemäß einer Ausführung der Vorrichtung ist mindestens ein Heizmittel vorgesehen, welches insbesondere in Laufrichtung des Metallbandes zwischen dem ersten und zweiten Gefäß oder zwischen dem ersten und dritten Gefäß und/oder 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorteilhaften Ausführungen der Vorrichtung verwiesen.

[0019] 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.

[0020] Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird das Metallband senkrecht in das erste und/oder zweite Gefäß eingeleitet.

[0021] 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.

[0022] Gemäß einer Ausführung des Verfahrens 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.

[0023] 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.

[0024] 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

[0025] 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

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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 Übergangen (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.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] 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

[0035] 

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

Ansprüche

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 elektromagnetisches Mittel (14) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei elektromagnetische Mittel (14) jeweils im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Metallbands (1) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das oder die elektromagnetischen Mittel (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 vorgenannten Ansprüche, 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 elektromagnetisches Mittel (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 ersten und zweiten Gefäß (11, 12) oder zwischen dem ersten und dritten Gefäß (11, 17) und/oder 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 9 bis 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 elektromagnetisches Mittel (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.

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 das mit der ersten Schicht beschichtete Metallband (1) erwärmt wird, bevor es mit der zweiten und/oder dritten Schicht beschichtet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, 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.

Zeichnung