Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine sogenannte "Rüssel"-Konstruktion (engl. snout) wie sie typischerweise als wesentliches Anlagenteil für eine Schmelztauch- bzw. Feuerbeschichtungsanlage in der industriellen Praxis Anwendung findet. Über einen solchen Rüssel wird das zuvor im Durchlauf wärmebehandelte, metallische Flachprodukt, wie beispielsweise Stahl, als Band in ein Beschichtungsbad aus schmelzflüssigem Metall (z.B. Legierungen auf Zn- oder Al-Basis) übergeleitet, so dass ein Kontakt zwischen der wärmebehandelten Oberfläche und der Umweltatmosphäre vermieden wird.

Beispielsweise besteht eine Anlage zur kontinuierlichen Feuerbeschichtung von Stahlband unter anderem aus einem Durchlaufglühofen, einem Schmelzbad, einer Vorrichtung zur Einstellung der Überzugsdicke und einer nachfolgenden Kühleinrichtung. In dem Durchlaufofen wird das Stahlband kontinuierlich geglüht, wobei der Durchlaufofen in mehrere Kammern unterteilt ist, bei denen verschiedene Behandlungen vorgenommen werden. Diese Behandlungen umfassen dabei zum Beispiel die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs durch Rekristallisation des Stahls. Zudem werden dabei in einer Vorwärmzone gebildete Eisenoxide reduziert. In einer auf den Durchlauf-Glühofen folgenden Kühlzone wird das Band unter Schutzgas (HNX) auf eine Temperatur nahe der Schmelzbadtemperatur abgekühlt. Das Schutzgas soll verhindern, dass das geglühte Band vor dem Feuerbeschichten oxidiert, wodurch die Haftung der z.B. Zinkschicht erheblich verschlechtert würde. Aufgrund der unterschiedlichen Behandlungen sind daher zum Teil auch unterschiedliche Gasatmosphären in den Kammern erforderlich. Das Schutzgas enthaltende Verbindungsstück beziehungsweise Schleuse zwischen Glühofen und Schmelzbad wird Rüssel genannt.

Beschichtungsstörungen, deren Ursachen im Rüssel zu finden sind, stellen eine nennenswerte Herausforderung für jeden Betreiber einer solchen Schmelztauchbeschichtungsanlage dar. Es ist bekannt, dass aus dem flüssigen Schmelzbadspiegel innerhalb des Rüssels Metall verdampft und sich z.B. auf dem Stahlband oder der Rüsselinnenwand niederschlagen kann. Diese Beobachtung wird beim Einsatz von Maßnahmen zur Erzeugung einer gerichteten Strömung in der Schmelze im Rüssel beispielsweise durch den Einsatz von Zinkpumpen verstärkt. Beides kann qualitative Ausfälle des zu produzierenden Stahlflachprodukts verursachen, z.B. auch durch herabfallen von kondensiertem und agglomeriertem Metallstaub von der Rüsselinnenwand auf das Stahlflachprodukt.

Einfache und etablierte Gegenmaßnahme sind z.B. das gezielte Betauen der Rüsselatmosphäre zur Reduzierung der Abdampfrate oder die Beheizung des Rüssels. Ersteres hat jedoch den negativen Nebeneffekt einer verstärkten Schlackebildung auf der Schmelzbadoberfläche bzw. Beschichtungsbadspiegel, welche ebenfalls Qualitätsausfälle produziert. Des Weiteren verhindert eine Rüsselbeheizung an sich nicht das Vorhandensein des Metallstaubs, so dass dieser weiterhin prozessschädlich wirken kann.

Es wurde erkannt, dass das in Richtung des Zinkbades bewegte Stahlband im Rüssel Schutzgas nach unten mitreißt, wobei das mitgerissene Schutzgas an der Zinkbadoberfläche Zinkdampf aufnimmt, welcher beim Aufsteigen des mitgerissenen Schutzgases an den kälteren Innenwänden des Rüssels kondensiert bzw. resublimiert und sich dort als Staub absetzt. Der Stand der Technik beschreibt daher eine Vielzahl von technischen Lösungen, Metallstaub in einem Rüssel zu vermeiden oder zu entfernen.

Aus der JP H07-157853 (A) ist eine Vorrichtung zum Entfernen von Zinkdampf in einem Rüssel einer kontinuierlichen Bandverzinkungsanlage bekannt. Um den auf der Zinkbadoberfläche entstehenden Zinkdampf zu entfernen, ist der Rüssel mit Einblasöffnungen (Umwälzöffnungen) und vertikal darunter angeordneten Absaugöffnungen versehen. In einem ersten Ausführungsbeispiel sind in der der Oberseite des Stahlbandes zugewandten Rüsselwand eine einzelne Einblasöffnung und vertikal darunter eine einzelne Absaugöffnung angeordnet. Dementsprechend sind in der der Unterseite des Stahlbandes zugewandten Rüsselwand ebenfalls eine einzelne Einblasöffnung und vertikal darunter eine einzelne Absaugöffnung angeordnet. In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist in einer Seitenwand des Rüssels eine einzelne Einblasöffnung angeordnet, während vertikal darunter zwei Absaugöffnungen vorgesehen sind, die als Längsschlitze in Rohren ausgebildet sind, welche die Seitenwand des Rüssels durchdringen und sich auf der Ober- und Unterseite des Stahlbandes über die gesamte Stahlbandbreite erstrecken. Nachteilig bei derartigen Ausführungen ist jedoch eine ungenügende Abdichtung der Gasatmosphären mit und ohne Zinkstaub. Aus der industriellen Praxis heraus ist weiter als nachteilhaft zu bewerten, dass keine effektive Entkopplung zwischen den Schutzgasatmosphären des Rüssels und des eigentlichen Durchlaufofens erfolgt. Folgen sind z.B. ein erhöhter Gasverbrauch des Ofens durch Absaugung der Ofenatmosphäre über den Rüssel oder eine Metallstaubkontamination des Ofens, bei zu schwacher Absaugung im Rüssel.

Aus der DE 10 2012 106 106 A1 ist ein weiteres Beispiel aus dem Bereich des Rüssels einer Verzinkungsanlage bekannt. Hierbei liegt ein Bereich mit einer Vielzahl von Einblasöffnungen benachbart zu einem Bereich mit einer Vielzahl von Absaugöffnungen, wobei die Bereiche zumindest teilweise kammartig ineinander greifen. Hierdurch wird eine relativ gute Abdichtung von aufsteigenden Zinkdämpfen gegenüber der darüber liegenden Gasatmosphäre erreicht. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch relativ aufwendig zu fertigen und ist mit einen hohen Platzbedarf verbunden. Aufgrund der durch die Abdichtung entstehenden hohen Sättigung der Gasatmosphäre vor dem Eintauchen mit Zinkdampf kann weiterhin eine Beeinträchtigung der Produktqualität entstehen

Aus der DE10 2015 108334 B3 ist ein weiteres Beispiel aus dem Bereich des Rüssels einer Verzinkungsanlage bekannt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Vorrichtung und Verfahren bereitzustellen, welches effektiv eine Beeinflussung benachbarter Gasatmosphären verhindert, insbesondere eine Trennung von Rüssel und Ofenatmosphäre zur Vermeidung unnötiger Schutzgasverbräuche oder Verunreinigung des Ofens erreicht, sowie effektiv Qualitätsausfälle infolge von Metallstaubs, der durch Abdampfen aus dem Beschichtungsbad entsteht, vermeidet. Weitere Aufgaben der Erfindung sind eine günstige Herstellbarkeit, ein geringer Platzbedarf und eine leichte Montage bzw. sich für die Nachrüstung an Bestandsanlagen eignet und mit möglichst geringem technischem Aufwand zu realisieren ist, zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere wenn diese nach einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 verwendet wird.

Erfindungsgemäß ist ein Rüssel für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage für ein Flachprodukt, welcher sich vom Ausgang eines Durchlaufofens bis in die Schmelze unterhalb des Beschichtungsbadspiegels erstreckt und das Flachprodukt von der Umgebung isoliert, wobei mindestens eine Absaugeinheit und eine Einblaseinheit vorgesehen sind und die mindestens eine Absaugeinheit zwischen der mindestens einen Einblaseinheit und dem Beschichtungsbadspiegel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckausgleichseinheit zwischen der Einblaseinheit und dem Ausgang des Durchlaufofens angeordnet ist, und dass ein erster Drucksensor am Ausgang des Durchlaufofens und ein zweiter Drucksensor zwischen Beschichtungsbadspiegel und Druckausgleichseinheit vorgesehen sind. Schutzgas, aus Kostengründen idealerweise N₂ oder alternativ N₂ und H₂, wird mit einer Temperatur von ≥ 500 °C bis ≤ 650 °C durch die Einblaseinheit in den Rüssel eingeblasen und durch die Absaugeinheit wieder abgesaugt, wodurch sich im unteren Teil des Rüssels auf beiden Seiten des zu produzierenden Stahlbands ein gerichtete Gasströmung ergibt. Diese gerichtete Gasströmung beschreibt einen Wirbel, ausgehend von der Einblaseinheit, zum Flachprodukt, entlang des Bandlaufs in Richtung Beschichtungsbadspiegel, was der Materialflussrichtung entspricht, über das Beschichtungsbad hinweg zur Absaugeinheit. Hierdurch wird eine gute Abdichtung aufsteigender Dämpfe aus der Schmelze erreicht und diese effektiv abgesaugt. Des Weiteren ist sowohl die Rüsselatmosphäre als auch der Ofenbereich nahe des Übergangs zum Rüssel drucküberwacht, so dass die in den Rüssel eingeblasene und abgesaugte Gasmenge so kontrolliert werden kann, dass die Differenz zwischen Druck der Rüsselatmosphäre und Druck der Ofenatmosphäre nie < 0 mbar beträgt. Um diese Druckentkopplung zu erreichen, wird zusätzliches Schutzgas an einer Druckausgleichseinheit in den Rüssel eingeblasen, wobei die hier einzublasende Schutzgasmenge so geregelt wird, dass kein Unterdruck im Rüssel gegenüber dem Ofen entsteht. Vorzugsweise sind beidseitig des Flachprodukts Druckausgleichseinheiten vorgesehen, die gleich oder ähnlich wie die Einblaseinheiten ausgebildet sind.

Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Rüssels sind dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinheit in einem Abstand von 50mm bis 200mm vom Beschichtungsbadspiegel entfernt angeordnet ist. Die Absaugeinheit zur Entfernung von metallstaubkontaminierter Rüsselatmosphäre ist wie die Einblaseinheiten quer zur Bandrichtung positioniert und wirkt mindestens über die max. Breite des zu produzierenden Flachprodukts. Die Absaugeinheit ist dabei unterhalb der unteren Einblasdüse und oberhalb des Beschichtungsbadspiegels verbaut. Der Abstand zum Beschichtungsbad beträgt mindestens 50 mm, da bei einer Unterschreitung dieses Abstand die Gefahr eines vorzeitiger Ausfall besteht, und beträgt maximal 200 mm, da ansonsten die Effektivität der Absaugung in einen mangelhaften Bereich nachlässt, weil sich der gewünschte Gaswirbel beziehungsweise die zirkulierende Strömung nicht ausreichend bildet.

Weiter sind Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Rüssel dadurch gekennzeichnet, dass die Einblaseinheit in einem Abstand von 200mm bis 800mm vom Beschichtungsbadspiegel entfernt angeordnet ist, beziehungsweise genauer dass der Abstand zwischen Absaugeinheit und Einblaseinheit maximal 750mm beträgt. Ein notwendiger Mindestabstand zwischen Einblaseinheit und Absaugeinheit ergibt sich lediglich durch deren konstruktive Gestaltung. Jedoch der maximale Abstand beträgt 750 mm, da bei einer Überschreitung dieses Abstands nur eine mangelnde Effektivität erreicht wird, weil sich die bildende Wirbelströmung verschlechtert.

In weiteren Ausführungsformen sind erfindungsgemäße Rüssel dadurch gekennzeichnet, dass eine Taupunkteinheit vorgesehen ist, über die befeuchtetes Schutzgas zur Taupunktregelung zuführbar ist. Durch Überwachung der Sauerstoff- (O₂) und Wasserstoff-Gehalts (H₂) in der Rüsselatmosphäre durch entsprechende Sensoren, kann der Taupunkt überwacht und über die Zuführung von z.B. befeuchtetem Schutzgas angepasst werden. Des Weiteren reduziert die Feuchte die Abdampfrate aus dem Beschichtungsbad.

In bevorzugten Ausführungsformen des Rüssels sind dadurch gekennzeichnet, dass die Taupunkteinheit zwischen Beschichtungsbadspiegel und Absaugeinheit angeordnet ist. Die zugegebene Feuchte unterstützt die Agglomeration der Metallstaubpartikel, sodass das Absaugergebnis verbessert wird. Somit ist eine Zugabe an dieser Stelle am effektivsten.

Erfindungsgemäße Rüssel sind in weiteren Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Einblaseinheit und eine Absaugeinheit auf beiden Seiten des Flachprodukts jeweils über die Quererstreckung des Rüssels an gegenüberliegenden Wandungen erstrecken, dass die Einblaseinheiten direkt gegenüberliegend vorgesehen sind, dass die Einblaseinheiten jeweils mindestens zwei Reihen aus einer Mehrzahl von Schlitzdüsen mit dazwischen liegenden Unterbrechungen umfassen, wobei die Schlitzdüsen der Reihen zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei die Unterbrechungen kürzer als die Schlitzdüsen der benachbarten Reihe sind, damit die Schlitzdüsen der Reihen in Materialflussrichtung überlappen, und dass die Schlitzdüsen einer Einblaseinheit jeweils einer Unterbrechung der gegenüberliegenden Einblaseinheit gegenüberliegt. Somit liegen die Einblaseinheiten auf beiden Seiten des durch den Rüssel geführten Flachprodukts, vorzugsweise einer kontinuierlichen Materialbahn, wie Stahlband. Durch die Anordnung in Reihen und die Unterbrechungen in den Reihen können die Schlitzdüsen optimal genutzt werden, da die auftretende Strahlaufweitung der aus benachbarten Schlitzdüsen austretenden Schutzgasströme sich nicht gegenseitig stören und durch die Anordnung sich ein geschlossener Gasvorhang bildet. Durch die ebenfalls versetzte Anordnung der Schlitzdüsen einer Einblaseinheit bezogen auf die Schlitzdüsen beziehungsweise Unterbrechungen der gegenüberliegenden Einblaseinheit bildet sich auch im Mittenbereich der Schleuse, an dem die eingeblasenen Gasströme aufeinander treffen, ein dichter Gasvorhang. Hierdurch wird eine sehr gute Separierung der Gasatmosphären auch außerhalb der Materialbahn erreicht.

Weiteren Ausführungen des erfindungsgemäßen Rüssels sind dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinheiten über die Quererstreckung vorgesehene Hauptöffnungen aufweisen, wobei die Hauptöffnungen in Materialflussrichtung ausgerichtet sind, um eine zirkulierende Strömung zu erzeugen. Somit liegen die Hauptöffnungen auf der der Einblaseinheit abgewandten Seite, wodurch eine Mitnahme des eingeblasenen Gases in Materialflussrichtung begünstigt wird und eine Umwälzung der Gasatmosphäre erfolgt. Hierdurch kann beispielsweise Zinkstaub in einem Rüssel mit abgesaugt und anschließend gefiltert werden, um eine weitgehend "saubere" Gasatmosphäre zu erhalten.

In bevorzugten Ausführungen des Rüssels sind die Einblaseinheiten und Absaugeinheiten jeweils mit mindestens einer zentrierten Leitung zur Zu- beziehungsweise Abführung von Gas verbunden ist. Hierdurch lassen sich die strömungstechnischen Gegebenheiten über die Breite der Einblas- und Absaugeinheiten weitgehend gleich halten.

In besonders bevorzugten Ausführungen des Rüssels weisen die Hauptöffnungen im Bereich der zentrierten Leitung eine größere Höhe auf. Durch eine derartige Ausbildung werden die Strömungsverhältnisse über die Breite einheitlicher gehalten, was die Absaugwirkung verbessert.

Weiter Ausführungen des Rüssels sind dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinheiten Zusatzöffnungen umfassen, die senkrecht zur Materialflussrichtung ausgerichtet sind. Diese Zusatzöffnungen verbessern die Druckverhältnisse im Rüssel und verringern die Strömungsgeschwindigkeiten an den Öffnungen der Absaugeinheit, was hinsichtlich Geräuschentwicklung und Verschleiß Vorteile aufweist.

In Ausführungsformen des Rüssels sind die Schlitzdüsen dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen eine Breite b aufweisen, dass der Abstand a zwischen den Reihen im Bereich von b ≤ a ≤ 2^∗b liegt, und dass der Überlapp u der Schlitzdüsen in Materialflussrichtung im Bereich von b ≤ u ≤ 3^∗b liegt, wobei zusätzlich a ≤ u ist. Um einen möglichst gute Separierung der Gasatmosphären zu erreichen, dürfen die Schlitzdüsen keinen zu großen Abstand voneinander aufweisen. Hier hat sich gezeigt, dass bezogen auf die Breite der Schlitzdüsen ein Mindestabstand zwischen den Reihen in gleicher Breite gute Ergebnisse erzielt und bei einem Abstand von mehr als der doppelten Breite die Gefahr einer verschlechterten Separierung steigt.

Bevorzugte Ausführungen des Rüssels sind dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen in Querrichtung eine Länge l aufweisen, wobei die Länge l im Bereich von 20^∗b ≤ l ≤ 50^∗b, vorzugsweise im Bereich von 30^∗b ≤ l ≤ 35^∗b, liegt.

Bei weiteren Ausführungen des Rüssels sind die Einblaseinheiten und/oder Absaugeinheiten in Querrichtung in mehrere Abschnitte aufgeteilt, wobei jeder Abschnitt eine eigene zentrierte Leitung zur Zu- beziehungsweise Abführung von Schutzgas umfasst. Durch diese Aufteilung in vorzugsweise gleichbreite Abschnitte, werden die Strömungsverhältnisse über die Breite des Rüssels weiter verbessert und zusätzlich wird die benötigte Leistung pro Leitung verringert.

Ausführungen des Rüssels sind dadurch gekennzeichnet, dass die Einblaseinheiten und/oder Absaugeinheiten einen halbrunden Querschnitt aufweisen. Gerundete Querschnitte weisen strömungstechnisch vorteilhafte Geometrien auf. Des Weiteren wird durch ein auf die Rüsselwand aufgesetzte Einblas- beziehungsweise Absaugeinheiten der abzudichtende Querschnitt des Rüssels verringert.

Erfindungsgemäße Rüssel werden bevorzugt mit einem Verfahren betrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Schutzgas mit einer Einblasmenge von 100Nm³/h bis 500Nm³/h (Nm³/h = Normkubikmeter pro Stunde) durch die Einblaseinheit eingebracht wird, dass durch die Absaugeinheit eine Absaugmenge von 150Nm³/h bis 700Nm³/h abgezogen wird, dass die Bedingung Absaugmenge größer als die Einblasmenge erfüllt wird, und dass durch die Druckausgleichseinheit eine Ausgleichsmenge eingebracht wird, um eine Druckentkopplung von Durchlaufofen und Rüssel zu erreichen. Für die Ausbildung eines dichten Gasvorhangs hat sich eine Einblasmenge von 100Nm³/h bis 500Nm³/h als praktikabel herausgestellt, da darunter keine ausreichende Abdichtung erreicht wird und darüber turbulente Strömungen zunehmen, was die Effektivität verschlechtert und evtl. zu Bandschwingungen führt.

Erfindungsgemäßen Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass eine gegenüber der Einblasmenge um mindestens 50Nm³/h größere Absaugmenge abgesaugt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich eine stabile Wirbelströmung im unteren Bereich des Rüssels bildet und anfallende Metallstäube zuverlässig abgesaugt werden.

Verfahren gemäß erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmenge aufgrund der Differenz eines ersten Drucksensors am Ausgang des Durchlaufofens und eines zweiten Drucksensors zwischen Beschichtungsbadspiegel und Druckausgleichseinheit geregelt wird, und dass die Differenz in einem Bereich von größer 0 mbar, vorzugsweise größer 0,1 mbar, bis 0,7 mbar, gehalten wird. Hierdurch wird weitgehend verhindert, dass im Rüssel ein Unterdruck gegenüber dem im Durchlaufofen herrschenden Druck entsteht, wodurch ein Abziehen der Ofenatmosphäre vermieden wird. Prinzipiell ist ein gleicher Druck ausreichend, als praktikabel ist als Regelgröße für die untere Schwelle von einem Druckunterschied von 0,1mbar herausgestellt. Als obere Grenze der Regelung haben sich 0,3 mbar oder 0,5 mbar als günstig erwiesen. Idealerweise liegt die Druckdifferenz unterhalb von 0,2 mbar. Wird der Druckunterschied zu niedrig, wird durch den im Rüssel entstehenden Überdruck Rüsselatmosphäre in den Durchlaufofen gedrückt, was die Ofenatmosphäre negativ beeinflusst.

Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas mit 4m/s (m/s = Meter pro Sekunde) bis 10m/s auf das Flachprodukt aufgeblasen wird. Wird das über die Einblaseinheiten in den Rüssel einzublasende Schutzgas mit einer Geschwindigkeit von ≥4 m/s und ≤ 10 m/s direkt auf das Stahlband aufgeblasen, ergibt sich die vorteilhafteste Einstellung zur Entfernung von Metallstaub aus der Rüsselatmosphäre und somit zur Vermeidung von qualitativen Ausfällen. Bei Über- oder Unterschreitung dieser Grenzwerte verliert die Maßnahme an Effektivität, weil sich etwa kein ausreichender Gaswirbel aufbaut oder die Atmosphäre zu turbulent wird.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas mit einer Temperatur von 500°C bis 650°C eingeblasen wird. Hierdurch wird das Flachprodukt auf eine Badeintauchtemperatur gebracht bzw. gehalten, um die Temperaturführung beziehungsweise Wärmebehandlung der Materialen nicht zu stören und eine Kondensation von Bestandteilen der Rüsselatmosphäre zu vermeiden.

Erfindungsgemäße Verfahren sind weiter dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas Stickstoff oder eine auf Stickstoff basierende Mischungen verwendet wird. Als neutrales Schutzgas bietet Stickstoff Kostenvorteile.

Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass dem Schutzgas Wasserstoff in einem Bereich von 0,5 Volumen-% bis 10 Volumen-% beigemischt wird. Insbesondere wenn ein Grenzwert von für den Sauerstoffgehalt im Rüssel von 10 ppm überstiegen wird, wird diese Maßnahme vorgesehen. Die gezielte Zugabe von Wasserstoff (H₂) (z.B. über die Einblaseinheit) kann gewählt werden, wenn die Sauerstoff (O₂)-Konzentration im Rüssel > 10 ppm überschreitet. Ansonsten droht eine Verschlechterung der Produktqualität durch unbenetzte Stellen oder schlechter Zinkhaftung auf dem zu produzierenden Stahlband. Im Fall einer H₂-Einspeisung beträgt der H₂-Anteil idealerweise ≥ 0,5 Volumen-% bis ≤ 10,0 Volumen-% um ein effektives Wirken sicherzustellen, aber unnötige Kosten zu vermeiden.

Verfahren nach erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt im Rüssel auf einen Bereich vom -10°C bis -40°C eingestellt wird. Als vorteilhaft für die Produktqualität hat es sich erwiesen, in Abhängigkeit der zu produzierenden Stahllegierung einen Taupunkt von ≤ -10 °C bis ≥ -40 °C im Rüssel einzustellen, was über eine geregelte Zuführung von befeuchtetem Schutzgas (z.B.: N₂) erfolgen kann. In diesem Fall sieht es die erfinderische Lösung vor, dass das befeuchtete Schutzgas direkt oberhalb des Beschichtungsbadspiegels und unterhalb der Absaugvorrichtung eingespeist wird. Die zugegebene Feuchte unterstützt die Agglomeration der Metallstaubpartikel, sodass das Absaugergebnis verbessert wird. Des Weiteren reduziert die Feuchte die Abdampfrate aus dem Beschichtungsbad.

Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Absaugmenge in einer Reinigungseinheit gereinigt wird und als Schutzgas wieder der Einblaseinheit, Ausgleichseinheit und/oder dem Durchlaufofen zugeführt wird. Zur Steigerung der Umweltverträglichkeit und (Kosten-)Effizienz wird vorgeschlagen, die abgesaugte, mit Metallstaub kontaminierte, Rüsselatmosphäre vom Metallstaub zu befreien und der erfindungsgemäßen Schutzgaseinblasung rückzuführen. Als alternativen Rückspeiseort bietet sich der Durchlaufofen der Beschichtungsanlage an sich an. Die Reinigung kann z.B. durch eine Kältefalle, einen Zyklonabscheider oder eine Filtervorrichtung erfolgen, oder durch Kombination dieser Optionen. In Abhängigkeit der H₂-Konzentration der abgesaugten Rüsselatmosphäre ist ggf. eine Verdünnung notwendig, um den geltenden Arbeitssicherheits- und Explosionsschutzanforderungen gerecht zu werden.

Das der Rüssel beheizt oder mindestens isoliert ausgeführt ist, um die Metallstaubabscheidung an der Rüsselinnenwand zu minimieren, entspricht dem Stand der Technik und wird als selbstverständlich angesehen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleichartige Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1:

einen Rüssel in einer schematischen, erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2:

eine schematische Einblaseinheit senkrecht zur Materialflussrichtung betrachtet und

Fig. 3:

ein Ausführungsbeispiel einer Absaugeinheit.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Rüssels (9). Der Rüssel (9) erstreckt sich vom Ausgang eines Durchlaufofens (10) bis in die Schmelze (13) eines Beschichtungsbads. Das zu beschichtende Flachprodukt (11) wird hierbei vom Durchlaufofen (10) durch den Rüssel (9) in die Schmelze (13) geleitet. Die Führung des Flachprodukts (11) durch den Durchlaufofen (10) und die Schmelze (13) ist hier nicht dargestellt. Um eine Abdichtung des im Durchlaufofen (10) erwärmten Flachprodukts (11) mit der Umgebung zu vermeiden, erstreckt sich der Rüssel (9) bis unter den Beschichtungsbadspiegel (12). Im unteren Bereich des Rüssels (9) ist eine Einblaseinheit (1) sowie eine in Materialflussrichtung (M) stromabwärts und somit zwischen Einblaseinheit (1) und Beschichtungsbadspiegel (12) angeordnete Absaugeinheit (3) vorgesehen. Die Einblaseinheit (1) sowie die Absaugeinheit (3) sind jeweils auf beiden Seiten des Flachprodukts (11) in Quererstreckung über die Breite des Rüssels (9) vorgesehen und gegenüberliegend angeordnet. Durch die Einblaseinheiten (1) wird eine definierte Einblasmenge an Schutzgas in den Rüssel (9) eingebracht und durch die Absaugeinheit (3) eine Absaugmenge, die größer als die Einblasmenge ist, abgezogen. Hierdurch bildet sich ein dichter Gasvorhang, der die Rüsselatmosphäre unterhalb der Einblaseinheit (1) zu der restlichen Rüsselatmosphäre hin, abdichtet. Durch das bewegte Flachprodukt (11) und die Absaugeinheit (3) wird in dem unteren eine zirkulierende Strömung jeweils auf beiden Seiten des Flachprodukts (11) erzeugt. Durch diese Strömung wird in der Rüsselatmosphäre enthaltener Metalldampf vom Flachprodukt (11) abgehalten und über die Absaugeinheit (3) abgezogen.

Um eine Druckentkopplung zum Durchlaufofen (10) zu erreichen, damit nicht die Ofenatmosphäre in den Rüssel (9) gezogen wird, ist im Bereich des oberen Ende des Rüssels (9) beziehungsweise am Ausgang des Durchlaufofens (10) ein Druckausgleichseinheit (7) vorgesehen. Diese Druckausgleichseinheit (7) ist ebenfalls vorzugsweise auf beiden Seiten des Flachprodukts (11) sich über die Breite des Rüssels (9) erstreckend vorgesehen. Der Aufbau ist weiter in bevorzugten Ausführungsformen ähnlich oder gleich der Einblaseinheit (1). Durch die Druckausgleichseinheit (7) wird eine Ausgleichmenge an Schutzgas in den Rüssel (9) eingebracht, um den Unterschied zwischen Einblasmenge und Absaugmenge auszugleichen.

Zur Regelung der Ausgleichsmenge sind im Rüssel mindestens ein erster und ein zweiter Drucksensor (14.1, 14.2) vorgesehen. Der erste Drucksensor (14.1) ist dabei im oberen Bereich zwischen der Druckausgleichseinheit (7) und dem Ausgang des Durchlaufofens (10) angeordnet, um den Druck in diesem Bereich zu erfassen. Natürlich kann der erste Drucksensor (14.1) auch anstelle des Rüssels (9) im Ausgangsbereich des Durchlaufofens (10) angeordnet sein oder durch evtl. vorhandene Sensorik des Durchlaufofens (10) gebildet werden. Der zweite Drucksensor (14.2) ist in Materialflussrichtung (M) stromabwärts hinter der Druckausgleichseinheit (7) angeordnet, um den Druck im Rüssel (9) zu erfassen. Für eine möglichst gute Erfassung des Unterschiedes ist in bevorzugten Ausführungsformen, wie dargestellt, der zweite Drucksensor (14.2) nach der Einblaseinheit (1) angeordnet. Die Position der ersten und zweiten Drucksensoren (14.1, 14.2) ist allerdings nicht auf die dargestellte Variante beschränkt, vielmehr können die Sensoren beliebig im angegebenen Bereich angeordnet sein. Auch ist die Verwendung mehrerer erster und/oder zweiter Drucksensoren (14.1, 14.2) möglich, um hinsichtlich der Prozesssicherheit beispielsweise eine Redundanz zu haben oder mit einem Mittelwert aus mehreren Messstellen arbeiten zu können. Aufgrund der Differenz der mittels der ersten und zweiten Drucksensoren (14.1, 14.2) ermittelten Drücke wird die Ausgleichsmenge, die über die Druckausgleichseinheit (7) zugeführt wird geregelt. Um eine Beeinflussung der Atmosphäre im Rüssel (9) durch die Atmosphäre im Durchlaufofen (10) als auch umgekehrt der Ofenatmosphäre durch die Rüsselatmosphäre zu vermeiden, sollte der Druckunterschied nie kleiner als 0 mbar werden. Als praktikabel hat sich eine Regelgröße für den Druckunterschied von größer 0,1 mbar herausgestellt.

In Fig. 1 ist weiter eine Taupunkteinheit (15) vorgesehen. In erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann eine oder mehrere Taupunkteinheiten (15) vorgesehen werden, um den Taupunkt der Atmosphäre im Rüssel (9) anzupassen. Zur Einstellung des Taupunkts kann befeuchtetes Schutzgas in den Rüssel eingebracht werden. Die Einbringung kann prinzipiell an zumindest einer beliebigen Stelle des Rüssels (9) erfolgen, wobei die Taupunkteinheit (15) bevorzugt, wie dargestellt, im unteren Bereich zwischen der Absaugeinheit (3) und dem Beschichtungsbadspiegel (12) angeordnet ist. Hierdurch wird die Abdampfrate aus der Schmelze (13) verringert und gleichzeitig die Agglomeration der Metalldampfpartikel in der Rüsselatmosphäre unterstützt, wodurch die Absaugung dieser Partikel verbessert wird. Alternativ zu eine separaten Taupunkteinheit (15) kann auch eine Befeuchtung des der Einblaseinheit (1) und oder Druckausgleichseinheit (7) zugeführten Schutzgases erfolgen.

Nicht dargestellt sind in Fig. 1 die Leitungen (6) zur Zu- und Abführung von Schutzgas zu dem einzelnen Einblaseinheiten (1), Absaugeinheiten (3), Druckausgleichseinheiten (7) sowie ggf. Taupunkteinheit (15).

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einblaseinheit (1) senkrecht zur Materialflussrichtung M, genauer gesagt senkrecht zur Ebene des durchgeförderten Flachprodukts (11), gesehen. Hierbei sind zwei Reihen von Schlitzdüsen (2) gezeigt, die jeweils Unterbrechungen oder Zwischenräume zwischen den Schlitzdüsen (2) aufweisen. Die Schlitzdüsen (2) weisen hierbei jeweils eine Breite b und eine Länge l auf. Die beiden Reihen von Schlitzdüsen (2) sind zueinander mit einem Abstand a in Materialflussrichtung M entfernt. Die Schlitzdüsen (2) benachbarter Reihen sind zueinander versetzt, so dass einer Unterbrechung einer Reihe eine Schlitzdüse (2) der benachbarten Reihe zugeordnet ist. Die Schlitzdüsen (2) sind länger ausgebildet als die dazwischenliegenden Unterbrechungen, damit in Materialflussrichtung M gesehen ein Überlapp u der Enden der Schlitzdüsen (2) entsteht. Der Überlapp u ist entlang der Einblaseinheit (1) einheitlich ausgebildet.

In Fig. 3 ist ein Teilbereich dargestellt, der die untere Einblaseinheit (1) und Absaugeinheit (3) sowie Teile der oberen Einblaseinheit (1) und Absaugeinheit (3) im Rüssel (9) eines Ausführungsbeispiels zeigt. Es sind die beiden gegenüberliegenden Einblaseinheiten (1) an der oberen und unteren Wand des Rüssels (9) gezeigt sowie die in Materialflussrichtung M dahinter, also stromabwärts, liegenden Absaugeinheiten (3). In dieser Darstellung ist erkennbar, dass die Schlitzdüsen (2) der Einblaseinheiten (1) zueinander versetzt angeordnet sind. Neben dem Versatz zwischen den Reihen an einer Einblaseinheit (1), wie auch bereits in Fig. 2 gezeigt, ist in Fig. 3 auch der Versatz der Schlitzdüsen (2) bezogen auf die gegenüberliegende Einblaseinheit (1) gezeigt. Im dargestellten Beispiel liegt bei der unteren Einblaseinheit (1) die in Breitenrichtung des Rüssels (9) gesehen äußerste Schlitzdüse (2) in der vorderen, also stromaufwärts liegenden, Reihe und die hintere, also stromabwärts liegende, Reihe beginnt mit einer Unterbrechung. Entsprechend ist bei der oberen Einblaseinheit (1) die äußerste Schlitzdüse (1) in der hinteren Reihe angeordnet und die vordere Reihe beginnt mit einer Unterbrechung. Durch diese Anordnung gelangen das aus den Schlitzdüsen (2) austretenden Schutzgas in der Haupterstreckung ungehindert bis zur gegenüberliegenden Rüsselwand, genauer bis zur gegenüberliegenden Einblaseinheit (1), beziehungsweise der Materialoberfläche des Flachprodukts (11) und eine Berührung der Schutzgasströme erfolgt nur im Bereich der unvermeidbaren Bereiche der Strahlaufweitungen. Durch diese Ausgestaltung wird ein Gasvorhang erreicht, der sehr stabil ist und eine sehr gute Dichtwirkung aufweist.

Im dargestellten Beispiel der Fig. 3 sind sowohl die Absaugeinheiten (3) als auch die Einblaseinheiten (1) durch Zwischenwände (8) in Breitenrichtung gesehenen in mehrere Bereiche aufgeteilt. Für die Abführung beziehungsweise Zuführung von Schutzgas zu den Absaugeinheiten (3) beziehungsweise Einblaseinheiten (1) weisen diese jeweils Leitungen (6) auf, die in Fig. 3 jeweils durch runde Anschlussöffnungen für die Leitungen (6) angedeutet sind. Des Weiteren sind in dem dargestellten Beispiel die Einblaseinheiten (1) und die Absaugeinheiten (3) jeweils mit einem halbrunden Querschnitt ausgebildet, welche durch die Vermeidung von scharfen Kanten strömungstechnische Vorteile aufweist.

Weiter zeigt Fig. 3 eine bevorzugte Ausführung einer Absaugeinheit (3). Hierbei sind die Hauptöffnungen (4) in Materialflussrichtung M ausgerichtet, um eine zirkulierende Strömung hinter der Einblaseinheit (1) zu erzeugen. Die Hauptöffnungen (4) im Bereich der Leitungen (6) sind hierbei mit einer größeren Höhe ausgebildet, um über die Breite relativ homogene Strömungsverhältnisse zu erreichen. Die Höhe der Hauptöffnungen (4) kann sich hierbei kontinuierlich ändern oder wie im dargestellten Beispiel sprunghaft. An der Oberseite der Absaugeinheiten (3) sind bevorzugt Zusatzöffnungen (5) vorgesehen. Durch diese wird neben einer Verbesserung der Absaugung ebenfalls eine Verkürzung des Bereichs der zirkulierenden Strömung ermöglicht, was den benötigten Bauraum im Rüssel (9) verringert und die zirkulierende Strömung begünstigt. Die Zusatzöffnungen können mit einer einheitlichen Höhe über die Breite der Absaugeinheit ausgebildet sein, oder auch analog zu den Hauptöffnungen (4) mit unterschiedlichen Höhen. Für das Beispiel in einem Rüssel einer Feuerbeschichtungsanlage können die Einblaseinheiten (1) und Absaugeinheiten (3) beispielsweise mit einem Radius von 40mm ausgebildet sein, und die Höhe der Hauptöffnungen (4) beispielsweise im Bereich von 10 bis 15mm und die Höhe der Zusatzöffnungen (5) bei ca. 8mm liegen. Die Leitungen (6) können in diesem Beispiel dann mit einem Durchmesser von ca. 60mm ausgebildet sein.

Die verschiedenen Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar und nicht nur auf die beschriebenen oder dargestellten Beispiele von Ausführungsformen beschränkt.

1

Einblaseinheit

2

Schlitzdüsen

3

Absaugeinheit

4

Hauptöffnung

5

Zusatzöffnung

6

Leitung

7

Druckausgleichseinheit

8

Zwischenwand

9

Rüssel

10

Durchlaufofen

11

Flachprodukt

12

Beschichtungsbadspiegel

13

Schmelze

14.1

erster Drucksensor

14.2

zweiter Drucksensor

15

Taupunkteinheit

a

Abstand

b

Breite

l

Länge

u

Überlapp

M

Materialflussrichtung