In China sind Fabriken, die mit 55 % Al-Zn-Si-Produktionslinien (Galvalume-Linie) ausgestattet sind, in der Regel groß angelegt und zeichnen sich durch hohe Produktionskapazitäten, ausreichend technisches Know-how unterschiedlicher Art und stabile Produktqualität aus. Bis 2025 werden über 50 % ihrer Produkte weltweit exportiert, was den Inlandsabsatz bei weitem übersteigt.
Mittlerweile wird Kapital aus immer mehr Ländern in Produktionslinien für die Verzinkung investiert (darunter Galvanisierungslinien, Galvalume-Linien und ZAM-Produktionslinien).
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Der Kunde aus den VAE hat die erste kontinuierliche Galvalume-Coil-Linie in der Golfregion installiert. Nach einer umfassenden Bewertung hat HiTo (Sea Route) folgende Faktoren berücksichtigt:
1. Dem Kunden fehlt ein professionelles und erfahrenes Produktionsteam.
2. Die natürliche Umgebung der VAE (heiß und feucht in der heißen Jahreszeit).
3. Energieeinsparung und Umweltschutz aus Sicht des Kunden.
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In der ersten Entwurfsphase hat das technische Team von HiTo die Produktionslinie so konzipiert, dass sie einfach und leicht zu bedienen ist. Dadurch werden die Anforderungen an die Prozessbediener reduziert, Energie gespart und die Umwelt geschont, ein stabiler Produktionsbetrieb gewährleistet und qualitativ hochwertige Produkte hergestellt. Die spezifische Auswahl der entsprechenden Prozessausrüstung erfolgt wie folgt:
1. Aufbau und Funktion der Einzelantriebsgeräte entsprechen denen, die sich auf dem chinesischen Markt bewährt haben, um Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten.
2. Es wird ein Schmalüberlappschweißgerät vom Typ C ausgewählt, das sich durch hohe Automatisierung, hohe Schweißqualität, kurze Schweißzeit und einfache Wartung auszeichnet.
3. Der Reinigungsabschnitt ist mit einem Abschnitt zur elektrostatischen Entfettung ausgestattet, dessen Hauptfunktion darin besteht, Walzöl, Eisenpulver, Staub und andere Verunreinigungen durch den synergistischen Effekt von elektrostatischer Adsorption und chemischer Entfettung effizient von der Oberfläche des Stahlbandes zu entfernen und so eine saubere Substratoberfläche für den nachfolgenden Feuerbeschichtungsprozess bereitzustellen.
Wichtige Konfigurationen und Ausstattungen:
① Der Körper des Entfettungstanks muss korrosionsbeständig und isoliert sein.
② Hochspannungs-Elektrostatiksystem – Kernkomponenten: Hochspannungs-Elektrostatikgenerator, Elektrodenplatte.
3. Entfettungsmittel-Zirkulationssystem – Bestehend aus Umwälzpumpen und Rohrleitungsventilen. Das Entfettungsmittel wird in Echtzeit entsprechend den tatsächlichen Bedingungen aktualisiert (normalerweise beträgt der Austauschzyklus des Entfettungsmittels 14–25 Tage).
④ Stahlbandführungs- und Stabilisierungsvorrichtung:
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- Lenkkombinationsrollensystem: Verhindert ein Abweichen des Stahlbandes, sorgt für einen gleichmäßigen Abstand zwischen Stahlband und Elektrodenplatte und vermeidet ein lokales Ungleichgewicht des elektrostatischen Feldes.
- Quetschrollen: Sie befinden sich am Ausgang des Entfettungsabschnitts und drücken die restliche Entfettungsflüssigkeit auf der Oberfläche des Stahlbands aus, um die Menge der in den Spülabschnitt eingetragenen Flüssigkeit zu reduzieren.
4. Als Glühofen wird ein Vollstrahlrohrofen (RTF) gewählt. Er ermöglicht das Rekristallisationsglühen des Stahlbandes durch indirekte Erwärmung durch Strahlungsrohre und steuert präzise Temperatur und Gefügeeigenschaften des Stahlbandes. Dies schafft die Grundlage für eine gleichmäßige Haftung und stabile Qualität der nachfolgenden Verzinkung. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Erläuterung der Kernfunktionen, Arbeitsprinzipien, Schlüsselstrukturen, Prozesseigenschaften und Anwendungshinweise:
⑴ Kernfunktionen
Das Hauptziel des Vollstrahlrohrglühofens besteht darin, das kaltgewalzte Stahlband in einer Schutzatmosphäre zu erhitzen, zu isolieren und abzukühlen (glühen und reduzieren), um eine Oxidation des Stahlbandes zu vermeiden. Zu den spezifischen Funktionen gehören:
① Mikrostrukturkontrolle: Durch präzises Erhitzen (normalerweise bei einer Temperatur von 650–850 °C) werden die Körner im Stahlband rekristallisiert, die Kaltverfestigung durch Kaltwalzen wird beseitigt und die erforderlichen mechanischen Eigenschaften wie Streckgrenze und Dehnung (z. B. weiches oder halbhartes Stahlband) werden erreicht.
2. Oberflächenschutz: Stickstoff (N₂) oder ein Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch (mit einem H₂-Gehalt von 5–20 %) wird als Schutzatmosphäre in den Ofen eingeleitet, um die Luft zu isolieren, die Bildung von Eisenoxid auf der Oberfläche des Stahlbandes durch Oxidation zu verhindern und eine gute Bindung zwischen der Zinkflüssigkeit und dem Stahlband beim anschließenden Verzinken sicherzustellen.
3. Temperaturhomogenisierung: Durch die gleichmäßige Anordnung der Strahlungsrohre und die Ofentemperaturregelung wird sichergestellt, dass die Temperaturabweichung in Breiten- und Längenrichtung des Stahlbandes ≤±5 °C beträgt. Dadurch werden Unterschiede in der Dicke der verzinkten Beschichtung oder Verformungen des Stahlbandes durch lokale Temperaturungleichmäßigkeiten vermieden.
⑵ Funktionsprinzip
Der Vollstrahlrohrglühofen arbeitet mit einer indirekten Heizmethode: „Brennstoffverbrennung (oder elektrische Heizung) → Strahlungsrohrheizung → Strahlungswärmeübertragung → Stahlbandheizung“. Der konkrete Prozess ist wie folgt:
① Wärmequellenversorgung: Brennstoff (z. B. Erdgas, Flüssiggas) wird mit Luft gemischt und im Inneren des Strahlungsrohrs verbrannt, oder es werden elektrische Heizelemente (z. B. Widerstandsdrähte, Induktionsspulen) zum Heizen verwendet, sodass die Wandtemperatur des Strahlungsrohrs auf 800–1000 °C ansteigt.
② Strahlungswärmeübertragung: Die Hochtemperatur-Strahlrohrwand überträgt Wärme durch Wärmestrahlung (Hauptmethode) und Wärmekonvektion der Schutzatmosphäre im Ofen auf das Stahlband, das durch die Ofenkammer läuft. Das Stahlband läuft kontinuierlich im Ofen (mit einer Geschwindigkeit von 45–150 m/min) und durchläuft nacheinander den Vorwärmabschnitt, den Heizabschnitt und den Wärmeerhaltungsabschnitt, um allmählich die Zielglühtemperatur zu erreichen.
3. Kühlung und Temperaturkontrolle: Nachdem die Mikrostrukturumwandlung des Stahlbandes im Wärmeerhaltungsabschnitt abgeschlossen ist, gelangt es in den Kühlabschnitt des Ofens, und die Temperatur wird durch Kühlgas (wie Kühlstickstoff) auf 450–580 °C gesenkt (Anpassung an die Zinkflüssigkeitstemperatur für die anschließende Verzinkung), und schließlich wird der Glühprozess abgeschlossen.
⑶ Wichtige Strukturkomponenten
Die Struktur des Vollstrahlrohrglühofens muss an die Stahlbandspezifikationen (Dicke 0,15–1,0 mm, Breite 700–1250 mm) und den Produktionsrhythmus angepasst werden. Zu den Kernkomponenten gehören:
① Ofenkammer und Ofenmantel:
- Ofenkammer: Aus hochtemperaturbeständigen feuerfesten Materialien (wie z. B. Ziegeln mit hohem Aluminiumoxidgehalt, Keramikfasern) gebaut, um einen geschlossenen Raum zu bilden und den Wärmeverlust zu reduzieren; im Inneren sind Stahlbandführungsrollen angeordnet, um den stabilen Betrieb des Stahlbandes zu gewährleisten.
- Ofenmantel: Die äußere Schicht besteht aus einer Stahlplatte und die Mitte ist mit Wärmedämmstoffen (wie Steinwolle, Aluminiumsilikatwolle) gefüllt, sodass die Oberflächentemperatur des Ofenkörpers ≤60 °C beträgt und der Energieverbrauch reduziert wird.
② Strahlrohrbaugruppe:
- Strahlungsrohr: Das Kernheizelement, meist aus hitzebeständigem Stahl (z. B. Cr25Ni20) oder Keramik, in den Formen U-Typ, W-Typ und gerades Rohr (W-Typ wird aufgrund seiner hohen Leistung und der einfachen Installation und Wartung am häufigsten verwendet). Es ist gleichmäßig auf der Ober- und Unterseite der Ofenkammer angeordnet (mit einem Abstand von 100–200 mm), um eine gleichmäßige Erwärmung der Ober- und Unterseite des Stahlbandes zu gewährleisten.
- Verbrennungssystem (Brennstoffart): Einschließlich Brenner, Gasleitungen und Luftvorwärmer (Rückgewinnung der Rauchgaswärme zur Verbesserung der Verbrennungseffizienz); der elektrische Heiztyp ist mit einem Leistungsschaltschrank und einem Heizelement-Anschlusskasten ausgestattet.
③ Schutzatmosphärensystem:
- Gaserzeugungsgerät: Wie Stickstoffgeneratoren und Ammoniakzersetzungsöfen (Erzeugung eines Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches), um die Reinheit der Schutzatmosphäre zu gewährleisten (O₂-Gehalt ≤10 ppm, H₂O-Gehalt ≤20 ppm).
- Gaszirkulations- und Abgassystem: Im Ofen ist ein Umwälzventilator angebracht, um die Schutzatmosphäre gleichmäßig strömen zu lassen. Am Ende befindet sich eine Abgasöffnung, um eine kleine Menge Abgas, das bei der Verbrennung (bei Brennstoffart) entsteht, oder ausgetretene Luft abzuführen.
④ Temperatur- und Spannungskontrollsystem:
- Temperaturregelung: In der Ofenkammer sind Thermoelemente angeordnet, um die Temperatur jedes Abschnitts in Echtzeit zu überwachen, und die Brennstoffzufuhr (oder elektrische Heizleistung) wird über das SPS-System angepasst, um eine präzise Temperaturregelung zu erreichen.
- Spannungsregelung: Am Ein- und Ausgang werden Spannrollen eingesetzt, um die Spannung des Stahlbandes im Ofen zu regeln (normalerweise 50–200 N/mm²) und ein Abweichen oder Falten des Stahlbandes zu verhindern.
⑷ Prozesseigenschaften
Im Vergleich zu anderen Glühöfen (wie z. B. Heizöfen mit offener Flamme und Induktionsheizöfen) sind die Hauptvorteile des Vollstrahlrohr-Glühofens:
① Gute Heizgleichmäßigkeit: Die indirekte Beheizung der Strahlungsrohre vermeidet den direkten Kontakt zwischen offenen Flammen und dem Stahlband, reduziert lokale Überhitzung oder Temperaturunterschiede, führt zu geringen Temperaturabweichungen des Stahlbands und verbessert die Gleichmäßigkeit der Dicke der verzinkten Beschichtung um 10–15 %.
② Hervorragende Oberflächenqualität: In der Schutzatmosphäre tritt keine Oxidation auf, die Oberfläche des Stahlbandes ist sauber und die Zinkbeschichtung haftet beim anschließenden Verzinken stärker, wodurch Defekte wie „fehlende Beschichtung“ und „Zinkpartikel“ reduziert werden.
③ Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch und Wartung: Brennstoff-Strahlungsrohre können den Energieverbrauch durch Abwärmerückgewinnung senken (thermischer Wirkungsgrad 60–70 %); elektrische Heizgeräte haben keine Abgasemissionen und sind einfacher zu warten, was sie für Szenarien mit hohen Umweltschutzanforderungen geeignet macht.
⑸ Vorsichtsmaßnahmen für Betrieb und Wartung
① Sicherer Betrieb:
- Bei Brennstofföfen muss die Dichtheit der Gasleitungen regelmäßig überprüft werden, um Gaslecks zu vermeiden.
② Tägliche Wartung:
- Strahlungsrohre: Überprüfen Sie die Wandstärke alle 3-6 Monate (um ein Durchbrennen zu verhindern) und ersetzen Sie sie rechtzeitig, wenn Verformungen oder Schäden festgestellt werden. Reinigen Sie bei Brennstoffrohren die Brennerdüsen, um Verstopfungen zu vermeiden.
- Schutzatmosphärensystem: Überprüfen Sie täglich die Gasreinheit und ersetzen Sie das Filterelement regelmäßig, um das Eindringen von Verunreinigungen in die Ofenkammer zu verhindern.
③ Prozessparameterkontrolle:
- Glühtemperatur: Passen Sie die Temperatur an das Stahlbandmaterial an (z. B. kohlenstoffarmer Stahl, hochfester Stahl). Beispielsweise beträgt die Glühtemperatur von kohlenstoffarmem Stahl 700–750 °C, während die von hochfestem Stahl auf 800–850 °C erhöht werden muss.
- Stahlbandgeschwindigkeit: Passt sich der Glühtemperatur an. Eine zu hohe Geschwindigkeit kann zu unzureichender Erwärmung führen, während eine zu niedrige Geschwindigkeit die Produktionseffizienz beeinträchtigt. Die Geschwindigkeit muss dynamisch an den Rhythmus der Produktionslinie angepasst werden.
5. Die Ausrüstung im Zinktiegelbereich wird ebenfalls speziell auf die vom Kunden gewünschte Zinkflüssigkeitszusammensetzung abgestimmt. Da der Kunde 55% Al-Zn-Si-Produkte herstellt, ist unsere Auswahl wie folgt:
① Zinktopfkörper: Die Innenecken des Zinktopfs sind üblicherweise Bögen mit R600, was den Fluss der Zinkflüssigkeit im Topf und die Temperaturleitung erleichtert und die Bildung kalter toter Ecken verhindert. Seine Kapazität beträgt im Allgemeinen 70–90 Tonnen, was dazu beiträgt, Temperatur und Zusammensetzung durch magnetisches Rühren gleichmäßiger zu gestalten und gleichzeitig den Wärmeverlust zu reduzieren.
② Induktor: Aufgrund des speziellen Erstarrungstemperaturbereichs der 55 % Al-Zn-Si-Legierungsflüssigkeit kristallisiert und fällt das Aluminium in der Legierungsflüssigkeit zuerst aus, wenn die Tiegeltemperatur unter 595 °C liegt. Daher muss der Induktor häufig oder kontinuierlich mit hoher Leistung arbeiten, um den inneren Schmelzkanal des Induktors zu spülen, eine Verstopfung des Schmelzkanals oder eine Verringerung seines Querschnitts bis zur Beschädigung des Induktors zu verhindern und gleichzeitig Temperatur und Zusammensetzung des Zinktiegels zu vereinheitlichen. HiTo hat für den Hauptzinktiegel der Produktionslinie des Kunden 4 Induktoren mit einer maximalen Leistung von 350–400 kW konfiguriert, die jeweils an den vier Seiten des Zinktiegels angeordnet sind.
3. Vorschmelztiegel: In der Regel ist eine 55% Al-Zn-Si-Produktionslinie mit einem Vorschmelztiegel ausgestattet. Dabei handelt es sich um einen kleinen, hochfrequenten Keramik-Induktions-Vorschmelztiegel mit zwei Induktoren und einer Leistung von 400 kW×2. Am oberen Rand der Wand befindet sich ein Überlauf, der mit einer Rutsche (55% Al-Zn-Si-Flüssigkeitsrinne) verbunden ist, die zum Hauptzinktiegel führt. Die Legierungsflüssigkeit fließt in den Haupttiegel, indem Legierungsbarren hinzugefügt werden, um den Zinkflüssigkeitsstand im Haupttiegel zu erhöhen.
④ Zusatzgeräte: Dazu gehören Senkrollen, Stabilisierungsrollen und deren Einstellvorrichtungen, die üblicherweise als „drei Rollen, sechs Arme und eine Zinkenschnauze“ bezeichnet werden. Konkret bestehen sie aus einer Senkrolle, einer Korrekturrolle, einer Stabilisierungsrolle, sechs Armen, die die drei Rollen beim Eintauchen in den Zinktopf stützen, und einer Zinkenschnauze, die das Stahlband in den Zinktopf führt. Um Zinkschlacke von den Rollen zu entfernen, ist zusätzlich eine elektrische Abstreifervorrichtung am Armbalken installiert, um die Nutzungswirkung und Lebensdauer der Senkrollen zu verbessern.
6. Der Kühlprozessabschnitt ist speziell mit einer Zwangsluftkühlung (mobile Luftkühlung) ausgestattet. Nachdem das Band den Zinkbehälter verlassen hat, durchläuft es einen starken Kühlabschnitt zur Luftkühlung. Die Bandtemperatur wird innerhalb von 3–5 Sekunden von 600 °C auf 450 °C gesenkt, wobei die erforderliche Abkühlrate mindestens 30 °C/s beträgt.
7. Ein High-End-Nass-Dressierwalzwerk wird konfiguriert.
① Hauptfunktionen: Durch Kalandrieren der Stahlblechoberfläche nach dem Verlassen des Zinkbads kann das Dressierwalzwerk die Oberfläche des Stahlbandes glätten, wodurch die Zinkbeschichtung besser auf der Oberfläche des Stahlbandes haftet. Es kann außerdem die Oberflächenbeschaffenheit und Glätte des Stahlbandes verbessern, kleine Unebenheiten beseitigen, innere Spannungen und die Fließgrenze des Materials eliminieren, die Verarbeitungsleistung verbessern, die Blechform bis zu einem gewissen Grad verbessern und Rauheit übertragen, wodurch das kalandrierte Stahlband leichter einer Rostschutzbehandlung unterzogen werden kann.
② Grundstruktur: Das Dressierwalzwerk besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse, einem Ständer, Walzen, einem Hydrauliksystem sowie weiteren Komponenten und Mechanismen. Die Walzen sind die Kernkomponenten und bestehen üblicherweise aus vier Walzen, darunter obere Arbeitswalzen, untere Arbeitswalzen, obere Stützwalzen und untere Stützwalzen.
8. Ein Passivierungsbeschichter ist für die Passivierung und Rostschutzbehandlung der Streifenoberfläche konfiguriert, und ein Anti-Fingerabdruck-Beschichter ist für die Beschichtung der Streifenoberfläche mit einer Anti-Fingerabdruck-Beschichtung konfiguriert.
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