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Title:
HOT-DIP GALVANIZING DEVICE AND HOT-DIP GALVANIZING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/215105
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for the hot-dip galvanizing of components, comprising a galvanizing tank for holding the zinc melt in a tank interior formed by a wall of the galvanizing tank, according to the invention a monitoring apparatus being provided for monitoring the wall thickness of the wall of the galvanizing tank during the galvanizing operation. The invention further relates to a corresponding method for hot-dip galvanizing.

Inventors:
PINGER, Thomas (Zum Imberg 24, Haltern am See, 45721, DE)
Application Number:
EP2018/056346
Publication Date:
November 29, 2018
Filing Date:
March 14, 2018
Export Citation:
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Assignee:
FONTAINE HOLDINGS NV (Centrum Zuid 2037, 3530 Houthalen, 3530, BE)
International Classes:
C23C2/00; F27B14/20; F27D21/00
Foreign References:
DE3622106A11988-01-07
NL7209733A1974-01-15
DE1220086B1966-06-30
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
VON ROHR PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (Rüttenscheider Strasse 62, Essen, 45130, DE)
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Claims:
Patentansprüche:

Vorrichtung (1 ) zur Feuerverzinkung von Bauteilen (2) mit einem Verzinkungskessel (3) zur Aufnahme einer Zinkschmelze (4) in einem durch eine Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) gebildeten Kesselinnenraum (5),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass eine Überwachungseinrichtung (6) zur Überwachung der Wandstärke (7) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) während des Verzinkungsbetriebes vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) wenigstens einen, insbesondere im Bereich der Außenseite (9) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) vorgesehenen, Sensor (10) zur Messung wenigstens eines Messwertes, insbesondere der Temperatur, des Verzinkungskessels (3) und eine mit dem Sensor (10) gekoppelte Auswerteeinrichtung (1 1 ) zur Verarbeitung des vom Sensor (10) aufgenommenen Messwertes und Berechnung und/oder Ableitung der Wandstärke (7) aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass eine kontinuierliche Messwerterfassung erfolgt.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens ein weiterer Sensor (10) zur Messung wenigstens eines Messwertes der Vorrichtung (1 ) zur Feuerverzinkung, insbesondere des Brennerraums und/oder des Kesselinnenraums (5) und/oder der Zinkschmelze (4), vorgesehen ist,

insbesondere wobei der weitere Sensor (10) mit der Auswerteeinrichtung (1 1 ) gekoppelt ist, vorzugsweise zur Verarbeitung des vom weiteren Sensor (10) aufgenommenen Messwertes und Berechnung und/oder Ableitung der Wandstärke (7) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der, insbesondere als Temperatursensor ausgebildete, Sensor (10), vorzugsweise außenseitig, im Bereich der Grenzfläche der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) vorgesehen ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (10) als Dünnfilmthermoelement und/oder als Mantelthermoelement ausgebildet ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass eine Mehrzahl von über einen Bereich der Außenseite (9) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) verteilten Sensoren (10) vorgesehen ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (10) auf einer Trägerplatte (12) vorgesehen ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (10) auf einem, insbesondere über die gesamte Höhe und/oder Länge des Verzinkungskessels (3) reichenden, Wandabschnitt (13) vorgesehen ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (10) im Zwischenraum (14) zwischen einem dem Verzinkungskessel (3) außenseitig zumindest bereichsweise umgebenden Außenkessel (15) vorgesehen ist.

1 1 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) wenigstens eine Speichereinrichtung (16) zur Speicherung der gemessenen und/oder berechneten und/oder abgeleiteten Werte aufweist und/oder

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) eine Anzeigeeinrichtung (17) zur optischen und/oder akustischen Anzeige aufweist,

insbesondere wobei die Anzeigeeinrichtung (17) mit der Auswerteeinrichtung (1 1 ) derart gekoppelt ist, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen

Grenzwertes der Wandstärke (7) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3), ein Anzeigesignal angezeigt wird, insbesondere wobei der Grenzwert der Wandstärke (7) im Bereich von 5 bis 20 mm, bevorzugt 10 bis 25 mm, weiter bevorzugt 15 bis 20 mm und insbesondere zumindest im Wesentlichen 20 mm, liegt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) mit einer wenigstens einen Brenner

(19) aufweisenden Brennereinrichtung (18) gekoppelt ist, insbesondere wobei die Überwachungseinrichtung (6) zur Steuerung der Brennereinrichtung (18) ausgebildet ist. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) zur Steuerung der Gaszufuhr und/oder Luftzufuhr des Brenners (19) der Brennereinrichtung (18) und/oder zur Ausrichtung des Brenners (19) in Bezug auf den Verzinkungskessel (3) ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (10) im Bereich einer Wärmeeinbringungszone (20) der Brennereinrichtung (18) angeordnet ist.

Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen (2), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (1 ) zur Feuerverzinkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in einer Zinkschmelze (4), wobei die Zinkschmelze (4) in einem durch eine Wandung (8) eines Verzinkungskessels (3) gebildeten Kesselinnenraum (5) befindlich und/oder angeordnet ist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Wandstärke (7) der Wandung (8) eines Verzinkungskessels (3) während des Verzinkungsbetriebes mittels einer Überwachungseinrichtung (6) überwacht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens ein, insbesondere im Bereich der Außenseite (9) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) vorgesehenen, Sensor (10) wenigstens einen Messwert, insbesondere die Temperatur, des Verzinkungskessels (3) misst und eine mit dem Sensor (10) gekoppelte Auswerte- einrichtung (1 1 ) den aufgenommenen Messwert verarbeitet und die

Wandstärke (7) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) berechnet und/oder ableitet,

insbesondere wobei eine kontinuierliche Messwerterfassung erfolgt, und/oder ein weiterer Sensor (10) weitere Messwerte der Vorrichtung (1 ) zur

Feuerverzinkung, insbesondere die Temperatur der Zinkschmelze (4) und/oder die Temperatur im Brennerraum, misst und wobei, vorzugsweise, der weitere Sensor (10) mit der Auswerteeinrichtung (1 1 ) gekoppelt ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens eine Speichereinrichtung (16) der Überwachungseinrichtung (6) die, insbesondere berechneten und/oder abgeleiteten, Werte, vorzugsweise die Wandstärke (7) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3), speichert und/oder dass eine Anzeigeeinrichtung (17) der Überwachungseinrichtung (6) ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal anzeigt, insbesondere wobei die Anzeigeeinrichtung (17) mit der Auswerteeinrichtung (1 1 ) derart gekoppelt ist, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Wandstärke (7) der Wandung (8) des Verzinkungskessels (3) ein Anzeigesignal angezeigt wird, insbesondere wobei der Grenzwert der Wandstärke (7) im Bereich von 5 bis 20 mm, bevorzugt 10 bis 25 mm, weiter bevorzugt 15 bis 20 mm und insbesondere zumindest im Wesentlichen 20 mm, liegt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) mit einer wenigstens einen Brenner (19) aufweisenden Brennereinrichtung (18) gekoppelt ist, wobei die Überwachungseinrichtung (6) die Brennereinrichtung (18) steuert.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Überwachungseinrichtung (6) die Gaszufuhr und/oder die Luftzufuhr und/oder die Ausrichtung des Brenners (19) der Brennereinrichtung (18) steuert.

Description:
Feuerverzinkungsvorrichtung sowie Feuerverzinkungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Verzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen) bzw. Komponenten, vorzugsweise für die Automobil- bzw. Kraftfahrzeugindustrie, aber auch für andere technische Anwendungsgebiete (z. B. für die Bauindustrie, den Bereich des allgemeinen Maschinenbaus, die Elektroindustrie etc.), mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung).

Insbesondere betrifft vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Feuerverzinkung, auch Schmelztauchverbindung genannt, von Bauteilen mit einem Verzinkungskes- sel zur Aufnahme einer Zinkschmelze in einem durch eine Wandung des Verzinkungskessels gebildeten Kesselinnenraum sowie ein Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen unter Verwendung einer vorgenannten Vorrichtung zur Feuerverzinkung von Bauteilen.

Als Feuerverzinkung wird dabei ein Verfahren verstanden, welches eisenbasierte bzw. eisenhaltige oder stahlbasierte bzw. stahlhaltige Bauteile vor Korrosion, insbesondere Rost, schützt. Beim Feuerverzinken wird dabei ein metallischer Zinküberzug auf die Oberfläche des eisen- bzw. stahlhaltigen Bauteils durch Eintauchen in eine flüssigheiße Zinkschmelze aufgebracht. Eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus vornehmlich Eisen und Zink bildet sich nach der Verzinkung auf der Oberfläche des Bauteils aus und über dieser Legierungsschicht ist eine sehr fest haftende, reine Zinkschicht angeordnet. Das Feuerverzinken stellt eine von verschiedenen Verzinkungsmethoden dar.

Prozessseitig wird bei der Feuerverzinkung zwischen diskontinuierlicher Stückverzinkung von Bauteilen und kontinuierlicher Bandverzinkung von beispielsweise Stahlblech oder Draht unterschieden. Sowohl das Stückverzinken als auch das Bandverzinken sind genormte bzw. standardisierte Verfahren, vgl. z. B. die Normen DIN EN ISO 1461 für die Stückverzinkung oder DIN EN 10143 und DIN EN 10346 für die Bandverzinkung. Beim Bandverzinken ist der bandverzinkte Stahl ein Vor- bzw. Zwischenprodukt-Halbzeug, welches nach dem Verzinken, insbesondere durch Umformen, Stanzen, Zuschneiden etc., weiterverarbeitet wird. Das Stückverzinken hingegen nutzt vollständig gefertigte bzw. geformte Bauteile, die erst nach der Fertigung feuerverzinkt und somit vor Korrosion geschützt werden.

Zur Feuerverzinkung muss die Zinkschmelze kontinuierlich in einem flüssigheißen Zustand gehalten werden, so dass ein Erstarren der Zinkschmelze im Feuerverzinkungskessel vermieden wird. Die Temperatur der Zinkschmelze liegt etwa in einem Temperaturintervall von 440 °C bis 460 °C. Dieses Temperaturintervall ergibt sich zum einen durch den Schmelzpunkt von Zink bei 419,5 °C sowie zum anderen aus verarbeitungstechnischen Aspekten. Bei der Feuerverzinkung mit Zinklegierungen, z. B. Zink-Aluminium-Schmelzen und/oder einer speziellen Prozessführung, z. B. bei der Hochtemperaturverzinkung, kann die Betriebstemperatur der Zinkschmelze auch oberhalb des vorgenannten Temperaturintervalls liegen. Bei allen Feuerverzinkungsverfahren und Feuerverzinkungsanlagen ist nachteilig, dass die Zinkschmelze kontinuierlich Wärme verliert, sowohl über Abstrahlungsver- luste als auch über die Zinkbadoberfläche sowie über die Kesselwandungen. Des Weiteren treten Temperaturschwankungen durch das Eintauchen von relativ kalten Verzinkungsgut, beispielsweise eisenhaltigen Bauteilen, auf, wodurch eine lokale Abkühlung der Schmelze hervorgerufen wird. Um die auftretenden Wärmeverluste auszugleichen und die Zinkschmelze während des Feuerverzinkungsbetriebes in dem vorgenannten Temperaturintervall schmelzflüssig zu halten, so dass die Eisenbauteile, die in die Zinkschmelze getaucht werden, mit der Zinkschmelze reagieren können und sich demgemäß eine dünne Zinkschicht auf der Bauteiloberfläche ausbildet, muss der Verzinkungskessel kontinuierlich beheizt werden. Dies erfolgt üblicherweise durch eine indirekte Beheizung des Verzinkungskessels von außen, im Wesentlichen über die Brennereinrichtungen mittels Gasbrennern. Neben der Brennereinrichtung ist die Wärmeeinbringung in die Schmelze durch den Feuerverzinkungskessel mit weiteren, alternativen unterschiedlichen Energieträgern denkbar. Zum Ausgleich von Wärmeverlusten ist die Temperatur an der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels größer als die Zieltemperatur der Zinkschmelze bzw. die Temperatur der Zinkschmelze im Innenraum des Verzinkungskessels. Der Verzinkungskessel unterliegt einer dauerhaften globalen thermischen Belastung, die zudem durch ein Temperaturgefälle über die Wandungsdicke gekennzeichnet ist. Darüber hinaus unterliegt der Verzinkungskessel einer mechanischen Belastung, die aus dem statischen Druck der Zinkschmelze hervorgerufen wird. Verzinkungskessel sind meist in SpezialÖfen eingefasst, in denen die Erwärmungseinhchtungen angebracht sind.

Im Übrigen sind die Feuerverzinkungskessel meist als Stahlkessel bzw. als Kessel mit Spezialblechen und/ oder Spezialbeschichtungen mit einer Dicke von zumindest im Wesentlichen 50 mm ausgeführt. An den Innenwänden des Feuerverzinkungskessels ergibt sich durch den Angriff bzw. die Reaktion des schmelzflüssigen Zinks mit dem nicht inerten Wanderungsmaterial ein Werkstoffabtrag der Kesselwandung, was somit eine Reduktion der Kesselwandstärke hervorruft. Dieser Abtrag der Kesselwandstärke ist unerwünscht, jedoch im Stand der Technik nicht vermeidbar, so dass sich ein sukzessiver Abtrag der Wandstärke über die Nutzungsdauer des Verzinkungskessels ergibt. Die Geschwindigkeit des Abtrags hängt dabei von vielfältigen Faktoren ab, beispielsweise dem Mengendurchsatz, der Zinkschmelzetemperatur, der Kesselwandtemperatur sowie der Frequenz und Amplitude der Temperaturschwankungen, die durch das Eintauchen der eisenhaltigen Bauteile in die Zinkschmelze hervorgerufen werden.

Zur Gewährleistung einer möglichst langen Betriebsdauer und/oder Standzeit des Kessels bei gleichzeitig hohen Durchsatzleistungen sowie geringen Beschaffungs- und Betriebskosten kann eine große Wandstärke gewählt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass eine minimale Wandstärke nicht unterschritten wird. Bei einer zu geringen Wandstärke kann ein Kesseldurchbruch bzw. ein Kesselausfall entstehen, wobei ein Kesselausfall sehr hohe Kosten verursacht. Diese hohen Kosten entstehen durch Produktionsausfall, Zinkverluste, Reparaturaufwand der Zinkbergung, insbesondere bei Havarie, und eventuell einer Ersatzinvestition. Eine zu geringe Wandstärke des Verzinkungskessels erzeugt dabei eventuell einen lokalen und/oder globalen Stabilitätsverlust des Verzinkungskessels. Bei einem lokalen Stabilitätsverlust des Verzinkungskessels kann eine Leckage zum Auslaufen der flüssigheißen Zinkschmelze führen, wodurch ein sehr hoher, wirtschaftlicher Schaden, ein stark erhöhtes Betriebsrisiko und eine Gefährdung der Arbeitssicherheit für den Verzinkungsbetrieb entsteht. Zusätzlich wird bei einem globalen Stabilitätsverlust eine mögliche starke Verformung des Kessels hervorgerufen, wobei bei einer Verformung des Kessels ein Kesselwechsel stark erschwert wird und folglich erhebliche Verzögerungen beim Kesselaustausch entstehen. Um die vorgenannten Probleme zu vermeiden, werden Verzinkungskessel in der Praxis relativ frühzeitig durch einen neuen Kessel ersetzt. Das Ersetzungsintervall ergibt sich aufgrund von Erfahrungswerten, wobei angenommen wird, dass der Abtrag der Kesselwandung langsam und gleichmäßig erfolgt, insbesondere mit etwa 2 bis 3 mm pro Jahr.

Ein erhöhter lokaler Abtrag und somit ein möglicher lokaler Stabilitätsverlust des Verzinkungskessels kann in Folge einer dauerhaften und/oder temporären Fehlstellung eines Brenners auftreten. Ein erhöhter Kesselverschleiß ist demgemäß meist auf einen nicht ordnungsgemäßen Verzinkungsbetrieb zurückzuführen. Ein nicht ordnungsgemäßer Verzinkungsbetrieb kann dabei allerdings nicht immer durch den Verzinker erkannt und vermieden werden, so dass der Verzinkungskessel an einigen Stellen einer erhöhten thermischen und/oder mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Diese Belastung und damit einhergehend ein beschleunigter Abtrag kann unter anderem durch eine Fehleinstellung des Brenners und durch eine falsche Anordnung der Wärmeeinbringungszone, d. h. die Zone, auf die der Brenner wirkt, bedingt sein.

Um die lokalen und/oder globalen Stabilitätsverluste des Verzinkungskessels zu vermeiden, wird der Verzinkungskessel, wie bereits erwähnt, über ein entsprechendes Risikomanagement bei festgelegten Minimalwanddicken ausgetauscht. Bei einem Austausch des Verzinkungskessels wird der Kesselinhalt - die flüssigheiße Zinkschmelze - ausgepumpt und in den Schmelzofen wird ein neuer Kessel eingesetzt, wobei anschließend die in der Zwischenzeit weiterhin schmelzflüssig gehaltene Zinkschmelze wieder zurückgepumpt wird. Dieser Austausch erzeugt nicht nur einen Betriebsstillstand, sondern führt auch zu erhöhten Kosten für die Neuanschaffung des Kessels und für den aufwändigen Austausch des Verzinkungskessels.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden oder zumindest weitgehend zu reduzieren. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Feuerverzinkung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, welche(s) einen Kesselausfall, insbesondere aufgrund eines lokalen und/oder globalen Stabilitätsverlustes des Verzinkungskessels, vermeidet. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine effiziente sowie sichere Nutzung des Verzinkungskessels zu ermöglichen. Zur Lösung des zuvor geschilderten Problems schlägt die vorliegende Erfindung

- gemäß einem e r s t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - eine Vorrichtung zur Feuerverzinkung gemäß Anspruch 1 vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der diesbezüglichen Vorrichtungsunteransprüche.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem z w e i t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein Verfahren zur Feuerverzinkung gemäß dem diesbezüglichen unabhängigen Verfahrensanspruch; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der diesbezüglichen Verfahrensunteransprüche.

Es versteht sich bei den nachfolgenden Ausführungen von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt ausgeführt sind, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer gesonderten Erwähnung bedarf. Bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen gewichtsbezogenen Angaben, insbesondere relativen Mengen- oder Gewichtsangaben, ist weiterhin zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass sie sich in der Summe unter Einbeziehung aller Komponenten bzw. Inhaltsstoffe, insbesondere wie nachfolgend definiert, stets zu 100 % bzw. 100 Gew.-% ergänzen bzw. addieren; dies versteht sich aber für den Fachmann von selbst.

Im Übrigen gilt, dass der Fachmann - anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt

- von den nachfolgend angeführten Bereichsangaben erforderlichenfalls abweichen kann, ohne dass er den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.

Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder andernfalls mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungs- bzw. Messmethoden ermittelt bzw. bestimmt werden können. Dies vorausgeschickt, wird die vorliegende Erfindung nunmehr nachfolgend im Detail erläutert.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem e r s t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit eine Vorrichtung zur Feuerverzinkung von Bauteilen mit einem Verzinkungskessel zur Aufnahme einer Zinkschmelze in einem durch eine Wandung des Verzinkungskessels gebildeten Kesselinnenraum, wobei erfindungsgemäß eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels während des Verzinkungs- betriebes vorgesehen ist.

In diesem Zusammenhang wird unter dem Verzinkungsbetrieb nicht nur das Eintauchen eines Bauteils in einen Verzinkungskessel verstanden, sondern auch, dass die flüssigheiße Zinkschmelze in einem flüssigheißen Zustand gehalten werden muss, wobei dazu stets, insbesondere kontinuierlich, Wärme in den Verzinkungskessel über die Wandung des Verzinkungskessels in die Zinkschmelze eingebracht wird.

Im Zusammenhang mit Untersuchungen, die im Vorfeld der Erfindung durchgeführt worden sind, ist zunächst festgestellt worden, dass der Verzinkungskessel, wenn er ausgetauscht worden ist, lediglich an einer bzw. an wenigen Stellen eine kritische Dicke erreicht, so dass ein Großteil des Kessels weiterhin noch gebrauchsfähig gewesen wäre. Da jedoch im Hinblick auf die Arbeitssicherheit und/oder Betriebssicherheit nicht die durchschnittliche, sondern die minimale Wandstärke entscheidend ist, ist ein Austausch des Verzinkungskessels auch in diesem Zustand für erforderlich gehalten worden. Durch die erfindungsgemäße automatische Überwachung ist es nun möglich, den Zustand der Dicke der Kesselwandung genauer zu überwachen und auch den Verzinkungsprozess besser zu steuern, so dass die wirtschaftlichen Nachteile, die sich bisher bei einem turnusmäßigen Austausch eines Verzinkungskessels ergeben haben, vermieden werden können.

Eine automatische Überwachung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels bietet erfindungsgemäß diverse Vorteile. So können sowohl globale als auch lokale Stabilitätsverluste des Kessels vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden, wodurch sich sowohl eine Erhöhung der Arbeits- und Betriebssicherheit, als auch eine Senkung der Betriebs- und Produktionskosten ergibt. Der Verzinkungskessel kann durch die Überwachungseinrichtung ziel- und zweckgerichtet eingesetzt werden, wobei stets sichergestellt werden kann, dass der Verzinkungskessel keine kritische Wandstärke, die einen Austausch des Verzinkungskessels erforderlich machen würde, erreicht. Insbesondere aufgrund einer kontinuierlichen und/oder flächigen Messung mittels der Überwachungsein- richtung der Wandstärke können erhöhte, insbesondere lokale, Abtragsraten, beispielsweise an thermisch bedingten "Hotspots" frühzeitig erkannt werden, so dass ein lokaler Stabilitätsverlust des Verzinkungskessels vermieden werden kann.

Durch die Erfindung ist aufgrund der kontinuierlichen Messung der Kesselwanddicke eine punktgenaue und sichere Überwachung der Wandung bzw. der Wandstärke sowie einzelner definierter oder aller Wandungsbereiche des Kessels möglich. Aufgrund der somit erfassten Abträge der Wandungsdicke wird die Anlagensicherheit erhöht und somit eine stärkere Materialausnutzung ohne Sicherheitsverlust möglich. Es kann also die vorzuhaltende Minimalwanddicke reduziert werden, da die Wandstärke des Verzinkungskessels nicht mehr abgeschätzt werden muss, sondern zweckgerichtet gemessen wird. Dabei versteht es sich, dass die Messung bzw. Ermittlung der Kesselwandstärke erfindungsgemäß auch mittelbar erfolgen kann, so dass die Kesselwandstärke aus anderen Kennwerten abgeleitet werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ergibt sich eine erhöhte Standdauer des Verzinkungskessels, da der Austausch des Verzinkungskessels nunmehr nicht in vorab festgelegten Intervallen erfolgen muss, sondern zielgerichtet bei Bedarf und tatsächlicher Notwendigkeit durchgeführt wird. Demgemäß ergibt sich eine effizientere Nutzung des Verzinkungskessels, insbesondere wobei die Überwachungseinrichtung die Möglichkeit bietet, nicht nur lokale und/oder globale Stabilitätsverluste zu erkennen, sondern auch gegen diese anzusteuern. Daraus ergibt sich ein optimierter, gleichmäßiger und reduzierter Wandabtrag des Verzinkungskessels.

Darüber hinaus kann die Überwachungseinrichtung bei bereits vorhandenen Vorrichtungen zum Verzinken bzw. bei vorhandenen Verzinkungskesseln nachgerüstet werden. Der diesbezügliche Aufwand ist gering, insbesondere unter Berücksichtigung der sich ergebenden wesentlichen Vorteile. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Überwachungseinrichtung wenigstens einen, insbesondere im Bereich der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels vorgesehenen, Sensor zur Messung wenigstens eines Kennwertes, insbesondere der Temperatur, des Verzinkungskessels auf. Als Sensor wird in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Detektor, Messaufnehmer und/oder Messfühler angesehen, wobei der Sensor als technisches Bauteil sowohl physikalische als auch chemische Eigenschaften bzw. Kennwerte erfassen kann. Diese Kennwerte werden dabei mittels eines physikalischen und/oder chemischen Effektes erfasst und anschließend in ein elektrisches Signal, insbesondere zur späteren Verarbeitung, umgewandelt.

Weiterhin ist der Sensor vorzugsweise mit einer Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung des vom Sensor aufgenommenen Messwertes, insbesondere des Kennwertes und, vorzugsweise, weiterer erfassten Kennwerte, und zur Berechnung und/oder Ableitung der Wandstärke, vorzugsweise mittels des Messwertes und/oder Kennwertes, gekoppelt. Durch die Erfassung des Messwertes durch den Sensor bzw. des umgewandelten Kennwertes kann auf die Wandstärke des Verzinkungskessels geschlossen werden, wodurch eine Reaktion des Verzinkers im Hinblick auf die Wandstärke der Wandung ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß bietet es sich an, den oder die Sensoren und auch die zugehörige Messtechnik derart anzuordnen, dass sie einem geringen Verschleiß unterliegen und im Übrigen leicht zugänglich sind, so dass eine Wartung, Inspektion und/oder Instandsetzung der Überwachungseinrichtung leicht zugänglich und einfach erfolgen kann. Grundsätzlich versteht es sich in diesem Zusammenhang, dass der Verzinkungskessel mehrschichtig aufgebaut sein kann, wobei er bevorzugt auch einen Außenkessel aufweisen kann. Dabei bietet es sich an, dass der oder die Sensoren zwischen dem eigentlichen Verzinkungskessel und dem Außenkessel angeordnet sind. Dabei schützt der Außenkessel vorteilhafterweise den inneren Kessel des Verzinkungskessels. Demzufolge kann durch den zusätzlichen Schutz des Außenkessels ein weiterer Schutz des Sensors, der vorzugsweise demgemäß nicht mehr unmittelbar einer Brennereinrichtung bzw. der Ofenstruktur zugewandt ist, erfolgen. Der Außenkessel ist darüber hinaus auch dahingehend vorteilhaft, da er bei einer Leckage des inneren Verzinkungskessels verhindert, dass die flüssigheiße Zinkschmelze in den Bereich der Ofenstruktur austritt. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass die Sensoren vorzugsweise so ausgebildet sind, dass sie thermischen Belastungen bei Temperaturen von über 450 °C, bevorzugt zwischen 450 °C bis 1000 °C, weiter bevorzugt zwischen 550 °C bis 850 °C und insbesondere zumindest im Wesentlichen zwischen 550 °C bis 700 °C, standhalten können. Diese thermische Belastung des Sensors ergibt sich insbesondere dadurch, dass der Sensor bevorzugt im Bereich der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels angeordnet ist, so dass er der thermischen Belastung aufgrund einer Brennereinrichtung, welche die benötigte Wärme bzw. den benötigten Energieeintrag in den Bereich des Kesselinnenraums in die Zinkschmelze sicherstellt, standhält. Ein Sensor, der so ausgebildet ist, kann zweckgerichtet zur Temperaturerfassung im Bereich der Wandung des Verzinkungskessels eingesetzt werden. Folglich ergibt sich eine erhöhte Nutzungsdauer bzw. Standzeit des Sensors, so dass ein häufiges Austauschen des Sensors aufgrund von thermischen Belastungen vermieden werden kann und sich folglich eine Senkung der Betriebskosten ergibt.

Des Weiteren ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine kontinuierliche Messwerterfassung erfolgen kann. Unter einer kontinuierlichen Messwerterfassung wird eine Erfassung der Kennwerte zur Ermittlung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels in vorgegebenen, üblicherweise regelmäßigen Zeitabständen verstanden. Die zeitlichen Intervalle zwischen den aufgenommenen bzw. gemessenen Kennwerten sind dabei insbesondere an die vorhandene Betriebssituation und bevorzugt an den Bauteildurchsatz angepasst. Vorzugsweise sind die Intervalle zwischen den Aufzeichnungen für die Messwerte zumindest im Wesentlichen konstant zu wählen, wodurch bevorzugt eine kontinuierliche Überwachung der Wandstärke sichergestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann eine minütliche und/oder stündliche Messwertaufnahme erfolgen.

Zudem ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass wenigstens ein weiterer Sensor zur Messung wenigstens eines Messwertes der Vorrichtung zur Feuerverzinkung, insbesondere des Brennerraums und/oder des Kesselinnenraums und/oder der Zinkschmelze, vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der weitere Sensor, insbesondere analog zum Sensor des Messwertes des Verzinkungskessels, mit der Auswerteeinrichtung gekoppelt, insbesondere wobei die Auswerteeinrichtung den vom weiteren Sensor aufgenommenen Messwert verarbeitet und zur Berechnung und/oder Ableitung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels, insbesondere unter Nutzung des vom Sensor aufgenommenen Messwertes, nutzt. Der weitere Sensor und/oder die weiteren Sensoren können beispielsweise die Temperatur der Zinkschmelze und/oder die Temperatur im Brennerraum aufzeichnen und zur späteren Berechnung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels verwenden. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass eine Mehrzahl von weiteren Sensoren zur Messung von Messwerten der Vorrichtung zur Feuerverzinkung vorgesehen sein können. Bezüglich der Anzahl an Messpunkten für die weiteren Sensoren für die Brennerraum- sowie Zinkschmelztemperaturen und die Genauigkeit der Erfassung kann aufgrund des Luftvolumens im Brennerraum sowie des Zinkschmelzvolumens im Innenraum des Verzinkungskessels mit hinreichender Genauigkeit davon ausgegangen werden, dass eine homogenen Temperaturverteilung in der Luft bzw. in der Zinkschmelze vorliegt und eine Messwerterfassung an vergleichsweise wenigen Stellen, insbesondere wenigstens zwei Stellen und vorzugsweise weniger als zwanzig Messpunkte, ausreichend ist.

Im Übrigen umgibt den Verzinkungskessel bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Tragstruktur eines Ofens, was bedeutet, dass der Verzinkungskessel innerhalb eines Verzinkungsofens angeordnet ist. Der, insbesondere als Temperatursensor ausgebildete, Sensor ist vorzugsweise im Bereich der Grenzfläche der Wandung des Verzinkungskessels, insbesondere im Bereich der äußeren Wandung des Verzinkungskessels, angeordnet. Der Sensor ist weiter bevorzugt zumindest bereichsweise an der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels angelegt. Diese Anordnung ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Wandung des Verzinkungskessels.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Sensor als Dünnfilmthermoelement und/oder als Mantelthermoelement ausgebildet. Bevorzugt sind die Sensoren, wie bereits vorab dargestellt, und die zu den Sensoren zugehörige Verkabelung derart ausgebildet, dass sie Hochtemperaturbelastungen, insbesondere bei Temperaturen im Bereich von 400 °C bis zu 700 °C, sowie dem Wanddruck des Verzinkungskessels standhalten. Für diese Belastungen sind insbesondere Dünnfilmthermoelemente geeignet, die direkt an der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels oder in diesem Bereich aufgebracht bzw. angebracht werden können. Alternativ oder zusätzlich können auch weitere geeignete Sensoren, wie beispielsweise Mantelthermoelemente, die für eine Hochtemperaturbelastung ausgebildet sind, verwendet werden. Die Dünnfilmthermoelemente sind insbesondere zur hochgenauen Temperaturmessung an Oberflächen in anspruchsvollen, vielseitigen Anwendungen geeignet. Die Dünnfilmthermoelemente sind dabei bevorzugt klein, leicht, dünn und/oder flexibel ausgebildet und weisen schnelle Antwortzeiten auf. Zusätzlich sind sie vorteilhafterweise ebenfalls robust ausgeführt. Die Antwortzeiten der Dünnfilmthermoelemente sind bevorzugt im Millisekunden-Bereich vorgesehen. Mantelthermoelemente zeichnen sich insbesondere durch ihre leichte Biegsamkeit und ihre hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hochtemperaturbelastungen aus. Zusätzlich weisen sie bevorzugt eine mechanische Unempfindlichkeit und eine kurze Ansprechzeit auf.

Darüber hinaus ist bei einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Mehrzahl von über einen Bereich der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels verteilten Sensoren vorgesehen. Eine Mehrzahl von Sensoren ist dabei bevorzugt in der Grenzfläche der Wandung des Verzinkungskessels angeordnet. Dabei bezeichnet der Ausdruck "Grenzfläche der Wandung" zum einen die Außenseite der Wandung selbst, wobei die Sensoren unmittelbar an der Wandung befestigt sind. Die Grenzfläche der Wandung meint aber auch einen der Wandung, insbesondere unmittelbar benachbarten, Bereich. Hierbei liegen die Sensoren dann nicht unmittelbar an der Wandung des Verzinkungskessels an. Sie befinden sich also in einem angrenzenden Bereich. Die Befestigung der Sensoren erfolgt dann gerade nicht an der Wandung, sondern über andere Mittel, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird. Vorzugsweise weisen die Sensoren einen unmittelbaren Kontakt zur Wandung auf bzw. liegen an dieser direkt an. Dabei können die Sensoren bzw. der Sensor auf der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels befestigt sein und/oder der Sensor und/oder die Sensoren weisen einen Kontakt zur Wandung des Verzinkungskessels auf.

Eine kontinuierliche Messung in Verbindung mit einer möglichen flächigen Messung aufgrund einer Mehrzahl von Sensoren ermöglicht, dass thermische Hotspots, insbesondere lokale Stabilitätsverluste, frühzeitig erkannt werden können, so dass durch geeignetes Gegensteuern diese thermischen Hotspots vermieden werden können, wobei sich demzufolge ein gleichmäßiger, insbesondere geringfügiger, Abtrag der Kesselwandstärke ergibt. Zusätzlich ist durch eine Mehrzahl von Sensoren eine Redundanz der Überwachungseinrichtung gewährleistet, da auch bei Ausfall eines Sensors die weiteren Sensoren die kontinuierliche Messwerterfassung weiterhin gewährleisten können. Eine redundante Überwachungseinrichtung erhöht sowohl die Ausfall-, Funktions- als auch die Betriebssicherheit. Durch eine Mehrzahl von Sensoren wird nicht nur eine Redundanz der Überwachungseinrichtung gewährleistet, sondern auch ein großflächiger Bereich der Wandung des Verzinkungskessels abgedeckt. Bevorzugt ist es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung im Übrigen so, dass zumindest die Bereiche des Verzinkungskessel, die der Brennereinrichtung unmittelbar ausgesetzt sind, von Sensoren detektiert werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass wenigstens 20 %, insbesondere mehr als 40 % und besonders bevorzugt mehr als 60 % der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels über Sensoren detektiert werden und dabei versteht es sich, dass sich die vorgenannte Kesselfläche auf den Bereich des Verzinkungskessels bezieht, der üblicherweise mit der flüssigheißen Schmelze gefüllt ist. Der obere Bereich des Verzinkungskessels, in dem sich üblicherweise keine Schmelze befindet, ist dementsprechend unbeachtlich und wird auch nicht überwacht. In der Praxis sind üblicherweise meist nur die oberen 5 bis 10 cm des Verzinkungskessels nicht mit der flüssigheißen Schmelze befüllt, so dass, vorzugsweise, eine Überwachung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels über den gesamten Bereich erfolgt, der einen Kontakt zur flüssigheißen Zinkschmelze aufweist. Wenngleich es grundsätzlich möglich ist, den oder die Sensoren unmittelbar an der Außenseite der Wandung des Verzinkungsprozesses anzuordnen und zu befestigen, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Sensor und/oder die Mehrzahl von Sensoren auf einer, insbesondere über die gesamte Höhe des Verzinkungskessels und/oder über einen definierten Bereich reichenden, Trägerplatte angeordnet ist, insbesondere wobei durch die Trägerplatte die Sensoren einen direkten und/oder unmittelbaren Kontakt zur Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels aufweisen. Die Sensoren können dabei auch bevorzugt in die Trägerplatte eingelassen werden, so dass sich insbesondere eine direkte Anordnung an die Verzinkungskesselwand ergibt. Durch das Trägerblech und/oder die Trägerplatte werden die Sensoren zusätzlich geschützt, da die Trägerplatte insbesondere zwischen einer wenigstens einen Brenner aufweisenden Brennereinrichtung und der Verzinkungskesselwand angeordnet ist, insbesondere wobei die Sensoren bzw. der Sensor der Brennereinrichtung abgewandten Seite des Verzinkungskessels zugewandt sind/ist. Vorzugsweise wird somit die Temperatur mittels des Sensors zwischen dem Trägerblech bzw. der Trägerplatte und der Wandung des Verzinkungskessels, insbesondere in der Grenzfläche der Wandung, aufgezeichnet, insbesondere wobei aufgrund einer korrelativen Beziehung zwischen der Temperatur und der Wandstärke auf die Wandstärke des Verzinkungskessels geschlossen werden kann bzw. die Wandstärke mittels der Temperatur abgeleitet bzw. berechnet werden kann.

Weiter bevorzugt ist, dass die Trägerplatte mit dem Sensor bzw. den Sensoren auf der Außenseite der Verzinkungskesselwand so zu befestigen ist, dass ein vollflächiger, insbesondere lückenloser, Kontakt zur Wandung des Verzinkungskessels hergestellt wird. Vorzugsweise wird dabei die Trägerplatte mit der Verzinkungskesselwand verschraubt. Bei einer Verschraubung der Trägerplatte mit der Kesselwand ist bevorzugt vorab die Kesselwand so ausgebildet worden, dass an diese Schweißbolzen mit Gewinden gesetzt worden sind. Insbesondere ergeben sich bei dieser Ausführungsvariante geringe Kosten, sowohl für die Herstellung als auch für die Montage. Dabei muss die den Sensor bzw. die Sensoren aufweisende Trägerplatte keine statische Tragwirkung, insbesondere für den Verzinkungskessel, übernehmen, so dass bevorzugt das Trägerblech bzw. die Trägerplatte relativ dünn ausgeführt sein kann. Darüber hinaus ergibt sich, dass die Trägerplatte schnell und einfach an der Außenseite des Verzinkungskessels , insbesondere vor dessen Einheben in die Tragstruktur des Ofens, befestigt werden kann, wodurch der Montageaufwand und die damit verbundene Stillstandzeit des Verzinkungskessels minimiert werden kann.

Die der vorgenannten Ausführungsform zugrundeliegende Idee ist, dass mittels der Temperatur in dem Zwischenraum zwischen dem Trägerblech und der Verzinkungskesselwand, insbesondere mittels der Temperatur der Grenzfläche der Wandung, auf die Wandstärke des Verzinkungskessels geschlossen bzw. diese berechnet werden kann, insbesondere auf Basis der ersten Fourierschen Gleichung. Die erste Fouriersche Gleichung beschreibt die durch Wärmeleitung übertragene Wärmeleistung Q , auch Wärmediffusion oder Konduktion oder Wärmestrom genannt. Dabei wird die Wärmeleistung als Wärmefluss in einem Feststoff und/oder einem ruhenden Fluid infolge eines Temperatureinflusses verstanden. Die Wärme fließt dabei - gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik - immer in Richtung der geringeren Temperatur. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes kann keine Wärmeenergie verloren gehen. Die Wärmeleitung ist dabei die Diffusion von thermischer Energie, wobei sie bei einem Temperaturfeld T (x, y, z, τ) nach dem ersten Fourierschen Gesetz vektoriell geschrieben werden kann als:

Q = - λ - Α - V - T (1)

mit: Temperaturfeld T = T (χ, γ, ζ, τ)

Wärmeleitfähigkeit X = λ (Τ, ρ)

mK

• Flächenelement, durch welche die [A] = m 2

Wärme strömt A

• Wärmeleistung / Wärmestrom Q [Q] = W

Unter der Annahme, dass ein isotropes Material vorliegt, kann λ als ein Skalar angenommen werden. Differentiell ergibt sich:

dT

«, = - Λ · Λ - (2)

Im nicht-isotropen Fall gilt in differentieller Schreibweise: Als Spezialfall, insbesondere zur einfachen Berechnung der Wandstärke, kann eine stationäre Wärmeleistung, auch Wärmestrom und/oder Wärmefluss genannt, angenommen werden, wobei τ in diesem Fall die Zeit darstellt. d - 0

dr

Q = const. (4)

Folglich lässt sich die Gleichung (1 ) im eindimensionalen Fall mit (4) vereinfachen zu

dT

Q = - x A— = const. (5)

dx

Mittels Integration ergibt sich bei einem ersten System mit der Wärmeleitfähigkeit λ-ι , wobei eine ebene Platte die Dicke ti aufweist und auf der einen Seite die Temperatur 7 und auf der anderen Seite der ebenen Platte die Temperatur T 2 vorhanden ist, dass:

Das erste System ist dabei bevorzugt die Trägerplatte, wobei

T t Temperatur im Brennerraum

T 2 Temperatur in der Zwischenebene zwischen Trägerplatte und Ver- zinkungskesselwand

t t Dicke der Trägerplatte

A 1 Fläche durch die die Wärmeleistung Q strömt

Bei einem zweiten System, insbesondere welches eine ebene Platte, bevorzugt die Verzinkungswand, aufweist und sich vorzugsweise an das erste System anschließt, gilt bei einer Wärmeleitfähigkeit λ 2 mit einer Dicke t 2 einer Platte, dass

T3 - T4

^ q = A 2 - A 2 - ^—^ (7)

l2

wobei gilt:

T 3 Temperatur in der Zwischenebene zwischen Trägerplatte und

Verzinkungskesselwand

Γ 4 Temperatur an der Innenwand des Verzinkungskessels

t 2 Dicke des Verzinkungskessels

A 2 Fläche, durch die die Wärmeleistung Q strömt

Hieraus lässt sich ableiten, dass

T 3 = T 2

A t = A 2 (8) wobei dieser Annahme zugrunde liegt, dass die Messwerterfassung auf den gleichen Flächenbereich wirkt. Ferner kann die Annahme getroffen werden, dass bei Verwendung des gleichen Materials für die Trägerplatte als wie für die Verzinkungskesselwand die Wärmeleitfähigkeiten gleichzusetzen sind. Damit lässt sich folgender Zusammenhang zur Bestimmung der Wandstärke des Verzinkungskessels herleiten (mit X t = X und A 1 = A) :

Q = -A (7 - T 2 ) Q = — A T 2 — Γ 4 ) mit Q = const. (4)

X X

^ -A {T 1 - T 2 ) = — A T 2 — Γ 4 )

« t 2 = ■ T ^ (io)

Lediglich bei der Verwendung von unterschiedlichen Materialien ist die Berechnung mit den entsprechenden, insbesondere bekannten Wärmeübergangskoeffizienten bzw. Wärmeleitfähigkeiten X t , X 2 der verwendeten Materialien durchzuführen.

Vorzugsweise wird die Temperatur T 4 (Temperatur an der Innenwand des Verzinkungskessels) sowie die Temperatur Ti (Temperatur im Brennerraum) durch den weiteren Sensor erfasst. Sofern die Überwachungseinrichtung in einem bestehenden Feuerverzinkungskessel eingesetzt wird, wobei die Vorrichtung zur Feuerverzinkung bereits Sensoren zur Messung der Temperatur im Brennerraum und in der Zinkschmelze aufweist, so können die Messwerte dieser bereits vorhandenen Sensoren vorteilhafterweise genutzt werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, sofern keine Messwerte zur Temperatur im Brennerraum bzw. zur Temperatur in der Zinkschmelze vorliegen, diese insbesondere durch weitere Messwerte, abzuschätzen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Sensor auf einem, insbesondere über die gesamte Höhe und/oder Länge des Verzinkungskessels reichenden, zusätzlichen Wandabschnitt vorgesehen ist. Der Verzinkungskessel kann dabei grundsätzlich mehrschichtig ausgeführt sein, insbesondere wobei er eine den inneren Teil des Verzinkungskessel umgebenden äußeren Außenkessel vorsieht. Die zusätzliche Wand bzw. der Wandabschnitt kann vorzugsweise eine stützende Funktion für den Verzinkungskessel übernehmen, so dass dieser entlastet wird. Vorteilhaft ist, dass im Vergleich zu einen dem Verzinkungskessel vollumfassenden Vollkessel eine materialsparende Bauweise bei gleichzeitiger Entlastung des Verzinkungskessels ermöglicht wird, so dass lediglich Bereiche abgedeckt werden, an denen auch die Brenner angeordnet bzw. die Wärmeeinbringungszonen vorgesehen sind. Insbesondere können demzufolge die Seitenflächen, insbesondere die brennerlosen Bereiche, vorzugsweise der Boden und insbesondere die Stirnseiten, nicht an einem zusätzlichen Wandabschnitt, der bevorzugt über die gesamte Höhe und Breite der zugehörigen Verzinkungskesselwand reicht, angeordnet werden. Vorzugsweise wird aufgrund des hydrostatischen Druckes des Verzinkungskessels, der insbesondere an die Außenwand übertragen wird, der, insbesondere herstellungsbedingt vorliegende, Spalt zwischen dem Wandabschnitt und der Verzinkungskesselwand geschlossen. Die Erfassung der Wandstärke erfolgt insbesondere analog zu der bereits geschilderten Messmethode bei der Trägerplatte, da der Sensor die Temperatur an der Wandung des Verzinkungskessels, die zu dem Wandabschnitt ausgerichtet ist, aufzeichnet.

Im Übrigen ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass der Sensor und/oder die Sensoren im Zwischenraum, insbesondere in der Grenzfläche der Wandung, außenseitig zumindest bereichsweise auf einen den Verzinkungskessel umgebenden Außenkessel vorgesehen sind. Der wenigstens eine Sensor zeichnet dabei die Temperatur der Grenzfläche im Zwischenraum zwischen der Wandung des Verzinkungskessels und den Außenkessel auf, die annähernd der Temperatur der äußeren Wandung des Verzinkungskessels gleichgesetzt werden kann, so dass eine Ermittlung der Wandstärke anhand der eindimensionalen, ebenen Wärmegleichung (erstes Fouriersches Gesetz) erfolgen kann. Der Außenkessel ist vor allem im Hinblick auf die Betriebssicherheit vorteilhaft, da er bei einer möglichen Havarie des Verzinkungskessels bzw. bei einer Leckage des Verzinkungskessels ein Auslaufen der Zinkschmelze verhindert.

Darüber hinaus kann bevorzugt aufgrund des Außenkessels die Wandstärke des Verzinkungskessels reduziert werden, insbesondere von 50 mm auf 30 mm, wobei die Kesselstandzeit nicht verringert werden muss. Es ergibt sich in diesem Fall der Verringerung der Wandstärke des Verzinkungskessels ein verringertes Transport- und Hubgewicht, so dass der logistische Aufwand beim Austausch eines Verzinkungskessels deutlich reduziert werden kann. Vorzugsweise übernimmt der Außenkessel einen Teil der Tragfunktion im Hinblick auf die Aufnahme der Belastung infolge des hydrostatischen Druckes der Zinkschmelze vom Verzinkungskessel, so dass bevorzugt der Spannungszustand im Verzinkungskes- selmaterial erheblich reduziert werden kann. Hierdurch kann eine Korrosion aufgrund von Spannungen, auch Spannungskorrosion genannt, weitgehend reduziert werden. Dies ergibt insbesondere eine Reduktion des gesamten Abtrags der Kesselwandstärke.

Der Verzinkungskessel wird dabei bevorzugt in den Außenkessel eingelassen, so dass sich ein Spalt zwischen dem unbefüllten Verzinkungskessel und dem Außenkessel ergibt. Üblicherweise wird der Spalt im Hinblick auf die Montierbarkeit und zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen benötigt. Infolge der Befüllung des Verzinkungskessels mit der Zinkschmelze in den Kesselinnenraum schließt sich der Spalt aufgrund des hydrostatischen Druckes, der aufgrund der Zinkschmelze hervorgerufen wird, so dass bevorzugt beide Kessel in einen direkten Kontakt miteinander kommen. Sind dabei auf der Innenseite des Außenkessels, die dem Verzinkungskessel zugewandt ist, der Sensor bzw. die Sensoren vorgesehen, so ergibt sich bevorzugt eine, vorzugsweise nahezu exakte, Aufnahme der anliegenden Temperatur an der Verzinkungskesselwand, vorteilhafterweise ohne Einfluss von Störeinflüssen bzw. Fehlsignalen. Darüber hinaus erzeugt ein vollflächiger Kontakt der Kesselwände einen optimalen Wärmeübertrag aufgrund der Wärmeleitung vom Außenkessel zum Verzinkungskessel, wobei die Außenseite des Außenkessels der Brennereinrichtung zugewandt ist. Bei dieser Ausführungsform wird der wenigstens eine Sensor von der Außenkesselwand vor den hohen thermischen Belastungen der Brennereinrichtung geschützt.

Im Übrigen ist es besonders vorteilhaft, wenn der Außenkessel und/oder der Wandabschnitt und/oder die Trägerplatte eine erhöhte Festigkeit im Vergleich zum Verzinkungskessel aufweisen. In diesem Zusammenhang bietet es sich insbesondere an, die vorgenannten Bauteile aus einem Stahl des Typs S355 auszuführen. S355-Stähle werden insbesondere für beanspruchte Teile im Maschinen- und Stahlbau verwendet. Vorzugsweise weist der S355-Stahl eine erhöhte Festigkeit als das Material des Verzinkungskessels auf, insbesondere wobei der Verzinkungskessel bevorzugt aus VZH-Stahl hergestellt wird. VZH-Stahl wird vorzugsweise für Verzinkungs- und Bleischmelzpfannen sowie für ähnliche Verwendungszwecke eingesetzt. Dabei ist VZH-Stahl ein weicher Sonderstahl, der ohne Siliciumzusatz erschmolzen wird. Die Beruhigung erfolgt mit Aluminium, wobei der Aluminiumgehalt auf den Stickstoffgehalt abgestimmt ist. Insbesondere weist die Standardausführung eines VZH-Verzinkungskessels eine Festigkeit bei einer Temperatur von 450 °C von weniger als 55 MPa auf. Die Mindeststreckgrenze, insbesondere für Blechdicken zwischen 35 bis 70 mm, beträgt bei einem VZH-Stahl bei Raumtemperatur etwa 175 MPa. Im Gegensatz beträgt dazu die Mindeststreckgrenze bei Raumtemperatur bei einem S355-Stahl 355 MPa, insbesondere wobei die Festigkeit bei einer Temperatur von etwa 450 °C 250 MPa ist. Demgemäß ist die Festigkeit in dem vorhandenen Temperaturintervall der Feuerverzinkung bei einem S355-Stahl bevorzugt fünffach höher als bei einem VZH-Stahl, so dass insbesondere der erforderliche Querschnitt des Kesselblechs zur Aufnahme der gleichen Belastung erheblich geringer ausfallen kann.

Vorteilhafterweise ist der Sensor bereichsweise an der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels angeordnet und/oder liegt an der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels an. Bei einem direkten Kontakt zu der Außenwandung des Verzinkungskessels kann insbesondere ohne die Verwendung einer weiteren Wand direkt über die Temperatur der Außenseite des Verzinkungskessels die Wandschichtdicke des Verzinkungskessels ermittelt werden. Dazu wird die eindimensionale, stationäre Wärmegleichung einer ebenen Wand verwendet. Bei der eindimensionalen stationären Wärmegleichung ist die Temperatur nur eine Funktion der x-Koordinate und die Wärme wird ausschließlich in diese Richtung übertragen. Beispielsweise trennt, wie im Fall des Verzinkungskessels, eine Wand der Dicke t 2 ein heißes Fluid, insbesondere eine schmelzflüssige Zinkschmelze, von einem äußeren Bereich. Die Wandtemperaturen an der heißen und an der kalten Seite sind mit T 3 bzw. T 4 bezeichnet.

Durch eine geeignete Form der Wärmegleichung im Hinblick auf die eindimensionale stationäre Wärmeleitung ohne Energieerzeugung in der Wand kann folgende Gleichung angewendet werden:

Bei einer bekannten Wärmeleistung kann somit auf die Wanddicke geschlossen werden.

Soll die Berechnung der Wandstärke ohne die Verwendung der Wärmeleistung erfolgen, so ist insbesondere eine weitere Wand zur Bestimmung der Wandstärke mittels der Temperatur vorzuhalten, beispielsweise in Form einer Trägerplatte und/oder eines Wandabschnittes und/oder eines Außenkessels. Es versteht sich in diesem Zusammenhang, dass auch unter der Verwendung einer Trägerplatte und/oder eines weiteren Wandabschnittes und/oder eines Außenkessels die Messung der Temperatur mittels wenigstens eines Sensors direkt an der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels erfolgen kann. Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung wenigstens eine Speichereinrichtung zur Speicherung der gemessenen und/oder berechneten und/oder abgeleiteten Werte aufweist. Die Speichereinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Betriebszustände aufgezeichnet werden, so dass ein Nachweis von bestimmten Abläufen im Verzinkungsbetrieb gewährleistet werden kann. Demzufolge ist diese Speicherung auch insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Störfall aufgetreten ist, der später bewertet werden soll. Darüber hinaus kann durch eine Speichereinrichtung der zeitliche Verlauf der Kesselwandstärke betrachtet und/oder berücksichtigt werden, so dass nicht nur eine sofortige Reaktion auf Kennwerte erfolgen kann, sondern auch auf einen schleichenden Verlauf bzw. Veränderung der Kennwerte reagiert werden kann. Eine Speichereinrichtung bietet folglich die Möglichkeit, den Verzinkungsprozess nachhaltig zu optimieren und effizienter auszugestalten. Vorzugsweise weist die Überwachungseinrichtung eine Anzeigeeinrichtung zur optischen und/oder akustischen Anzeige auf, insbesondere wobei die Anzeigeeinrichtung mit der Auswerteeinrichtung derart gekoppelt ist, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels ein Anzeigesignal angezeigt wird. In diesem Zusammenhang versteht es sich auch, dass die Anzeigeeinrichtung mit der Speichereinrichtung gekoppelt sein kann, so dass auch ein Anzeigen von einem zeitlichen Verlauf der Kennwerte ermöglicht wird. Insbesondere dem Bedienpersonal der Verzinkung ist es somit möglich, die zeitliche Veränderung der Wandstärke des Verzinkungskessels nachzuvollziehen, so dass sich ein effizienterer Einsatz des Verzinkungskessels ergibt.

Als Grenzwert der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels ist insbesondere eine Wandstärke im Bereich von 5 bis 30 mm, bevorzugt zwischen 10 bis 25 mm, weiter bevorzugt zwischen 15 bis 20 mm, insbesondere zumindest im Wesentlichen 20 mm, anzusehen. Eine Wandstärke von 20 mm hat bereits einen kritischen Zustand des Verzinkungskessels erreicht und ein möglicher globaler und/oder lokaler Stabilitätsverlust des Verzinkungskessels können nicht ausgeschlossen werden, so dass bei Erreichen der kritischen Wandstärke bzw. des Grenzwertes der Wandstärke die Aussendung einer Anzeige besonders vorteilhaft ist. Vorteilhafterweise ist die Überwachungseinrichtung mit einer wenigstens einen Brenner aufweisenden Brennereinrichtung gekoppelt, wobei die Überwachungseinrichtung zur Steuerung der Brennereinrichtung ausgebildet ist. Die Brennereinrichtung bringt die benötigte Wärmeenergie in die Zinkschmelze über die Verzinkungskesselwand ein. Letztlich versteht es sich, dass bevorzugt die Brennereinrichtung eine Mehrzahl an Brennern aufweist, die bevorzugt um den Umfang und/oder der Höhe des Verzinkungskessel verteilt, und zweitens insbesondere gleich beabstandet verteilt, auf dessen Außenwand ausgerichtet sind, wobei durch die Brenner eine Wärmeeinbringungszone auf der Verzinkungskesselwand ausgebildet wird. Als Wärmeeinbringungszone wird dabei der Bereich der Außenwand des Verzinkungskessels bezeichnet, der unmittelbar von der Flamme des Brenners bzw. vom Flammkegel des Brenners erfasst wird. Aufgrund der Erfindung ist es nun möglich, die Wärmeeinbringungszone so auszubilden, dass einzelne, insbesondere lokale, erhöhte Temperaturbereiche, sogenannte "Hotspots", vermieden werden. Hierzu können die einzelnen Brenner der Brennereinrichtungen von ihrer Brennerleistung und/oder ihrer Ausrichtung her über die Steuereinrichtung angesteuert werden. Insbesondere ist die Brennereinrichtung so zu steuern und/oder auszurichten, dass sich eine zumindest im Wesentlichen gleichmäßige Wärmeeinbringungszone an der Außenwand des Verzinkungskessels ergibt.

Die Steuereinrichtung der Brennereinrichtung ist bevorzugt so auszuführen, dass sich ein gleichmäßiger Abtrag der Kesselwandstärke ergibt. Insbesondere soll ein minimaler Abtrag der Kesselwand sichergestellt werden. Bei einer Abweichung der Kennwerte von vorgegebenen Sollwerten kann beispielsweise die Brennleistung eines Brenners verändert werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar den Brennkegel eines Brenners zu verändern, insbesondere wobei die Richtung des Brenners verändert wird. So können beispielsweise die Wärmeeinbringungszonen eingestellt werden. Vorzugsweise ist bei einer Mehrzahl von Brennern eine individuelle Einstellung für jeden Brenner vorgesehen. Bei Erreichen eines maximalen und/oder minimalen Grenzwertes eines Kennwertes, beispielsweise 20 mm als Wandstärke der Wandung, kann auch eine sofortige Abschaltung der Brennereinrichtung eingeleitet werden. Folglich kann die Brennereinrichtung in Abhängigkeit der erfassten Messwerte und insbesondere in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufes von Kennwerten eingestellt werden, so dass sich eine Erhöhung der Materialeffizienz und eine längere Standzeit des Verzinkungskessels ergibt. Vorteilhafterweise wird die Steuerung der Brennereinrichtung über die Gaszufuhr und/oder die Luftzufuhr des Brenners der Brennereinrichtung ausgebildet. So kann die Gaszufuhr und/oder die Luftzufuhr dahingehend angepasst werden, dass sich eine erhöhte oder eine verringerte Wärmeleistung des Brenners ergibt.

Im Übrigen ist bei einer weiteren Ausführungsvariante des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die Brennereinrichtung mindestens zwei unabhängig steuerbare Brenner aufweist. Zwei voneinander unabhängige Brenner bieten den Vorteil, dass unterschiedliche Wärmeeinbringungszonen auf dem Verzinkungskessel bzw. der Wandung des Verzinkungskessels möglich sind, wenn dies aufgrund des Verzinkungsprozesses und der in das Verzinkungsbad eingebrachten Bauteile erforderlich ist.

Vorteilhafterweise sind die Wärmeeinbringungszonen beabstandet zueinander an der Außenseite des Verzinkungskessels angeordnet, so dass ein gleichmäßiges Aufwärmen bzw. eine konstante Temperatur der Zinkschmelze gewährleistet wird.

Darüber hinaus ist bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Sensor und/oder die Sensoren im Bereich einer Wärmeeinbringungszone der Brennereinrichtung angeordnet sind. Diese Anordnung des Sensors und/oder der Sensoren ist deshalb vorteilhaft, da vornehmlich in Bereichen der Wärmeeinbringungszone mögliche "Hotspots" entstehen können. Durch die Anordnung von wenigstens einem Sensor in wenigstens einer Wärmeeinbringungszone kann gewährleistet werden, dass diese Zonen, die insbesondere einem erhöhten Risiko eines verstärkten Kesselwandabtrages unterliegen, kontinuierlich überwacht werden können, so dass ein Durchbruch der Kesselwand im Bereich einer Wärmeeinbringungszone vermieden bzw. umgangen werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Brenner der Brennereinrichtung im Bereich einer den Verzinkungskessel mit Abstand umgebenen Ofen trag struktur vorgesehen ist. Dabei sind die Brenner bzw. ist der Brenner der Brennereinrichtung auf die Außenseite des Verzinkungskessels gerichtet. Bei einer Mehrzahl von Brennern sind diese über den Umfang der Außenseite des Verzinkungskessels verteilt, wobei es sich anbietet, dass die Brenner mit einem gleichen Abstand voneinander beabstandet sind. Darüber hinaus oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass benachbarte Brenner bezogen auf die Kesselhöhe versetzt zueinander angeordnet sind und damit bezogen auf die Kesselhöhe unterschiedliche hohe Bereiche des Verzinkungskessels befeuern. Eine derartige Anordnung bietet sich insbesondere bei Flachflammenbrennern an.

Bei der Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbrennern, die insbesondere stirnseitig positioniert sind und parallel zur Längswand des Verzinkungskessels in den Brennerraum feuern, ist vorteilhafterweise eine flächige Anordnung der Sensoren vorgesehen.

Bei Flachflammenbrennern legt sich die Flamme um den Brenneraustritt an die Ofenwand an, insbesondere bedingt durch die Geometrie und die Strömungsgeschwindigkeit, so dass sich die Flamme ringförmig um den Brenneraustritt erstreckt. Ausgehend vom Brenneraustritt wird die Wärme bzw. die Energie gleichmäßig in den Brennerraum eingebracht. Flachflammenbrenner zeichnen sich sowohl durch eine hohe Flammstabilität als auch durch die mögliche Veränderung von kalter oder erwärmter Brennerluft aus.

Hochgeschwindigkeitsbrenner zeichnen sich durch eine hohe Flammenaustrittsgeschwindigkeit des Heißgases aus und sorgen demzufolge für eine effektive Durchmischung der Ofenatmosphäre bzw. der Brennerraumatmosphäre. Weiterhin zeichnen sich diese Brenner durch ein stabiles Brennverhalten aus, auch im unter- und/oder überstöchiometrischen Bereich.

Insbesondere bei Flachflammenbrennern ergibt sich in der Regel ein erhöhter Abtrag im Bereich des Wärmeeinbringungsbereiches bzw. der Wärmeeinbrin- gungszone des Brenners. Bei Hochgeschwindigkeitsbrennern hingegen kann sich ein erhöhter Abtrag der Wandung des Verzinkungskessels im Bereich entlang der Flamme ergeben. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist daher die Trägerplatte nur in den Bereichen, auf die der Brenner wirkt, installiert. Der Sensor bzw. die Sensoren sind vorzugsweise in den Bereichen eines erhöhten Abtrags der Wandung des Verzinkungskessels angeordnet, so dass ein lokaler und/oder globaler Stabilitätsverlust vermieden werden kann. Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem z w e i t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein Verfahren zur Feuerverzinkung Bauteilen, insbesondere ein Verfahrung unter Verwendung einer wie zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Zinkschmelze, wobei die Zinkschmelze in einem durch eine Wandung eines Verzinkungskessels gebildeten Kesselinnenraum befindlich und/oder angeordnet ist, erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wandstärke der Wandung eines Verzinkungskessels während des Verzinkungsbetriebes mittels einer Überwachungseinrichtung überwacht wird.

Die Überwachung der Feuerverzinkungsvorrichtung bietet - wie zuvor bereits ausgeführt - den Vorteil, dass frühzeitig ein erhöhter Kesselwandabtrag erkannt werden kann und/oder korrigierende Maßnahmen ergriffen werden können und/oder dass der Kesselwandabtrag minimiert und ständig erfasst wird. Demzufolge kann insbesondere die Kesselstandzeit erhöht werden und/oder die Kesselwandminimalstärke verringert werden. Durch eine Überwachung der Wandstärke des Verzinkungskessels ist es möglich, einen Durchbruch des Verzinkungskessels zu vermeiden, der insbesondere aufgrund von thermischen "Hotspots" hervorgerufen wird. Dadurch wird sowohl die Betriebssicherheit erhöht und im Übrigen werden die Produktions- bzw. die Instandsetzungskosten des Verzinkungskessels verringert. Für weitere Vorteile, die sich in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben, wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Feuerverzinkungsvorrichtung ausdrücklich Bezug genommen.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens ein, insbesondere im Bereich der Außenseite der Wandung des Verzinkungskessels vorgesehener, Sensor wenigstens ein Kennwert, insbesondere die Temperatur, des Verzinkungskessels misst und eine mit dem Sensor gekoppelte Auswerteeinrichtung den aufgenommenen Messwert, vorzugsweise mit weiteren erfassten Kennwerten, verarbeitet und die Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels daraus berechnet und/oder ableitet. Durch die, insbesondere indirekte, Messung bzw. Bestimmung der Wandstärke mittels des Sensors kann die Überwachung der Wandung des Verzinkungskessels erfolgen. Dabei versteht es sich, dass eine Mehrzahl von Sensoren eine Redundanz der Überwachungseinrichtung erzeugen und dahingehend ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Sensoren verwendet wird, insbesondere im Bereich einer Wärmeeinbringungszone. Durch den aufgenommenen Messwert bzw. den ermittelten Kennwert kann die Wandstärke bestimmt werden, so dass eine Auswerteeinrichtung die gewünschte Wandstärke ermitteln kann.

Vorzugsweise misst ein weiterer Sensor weitere Messwerte der Vorrichtung zur Feuerverzinkung, insbesondere die Temperatur der Zinkschmelze und/oder die Temperatur im Brennerraum. Vorteilhafterweise übergibt der weitere Sensor den Messwert an die Auswerteeinrichtung zur Ermittlung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels. Vorzugsweise erfolgt eine kontinuierliche Messwerterfassung mittels wenigstens eines Sensors. Die kontinuierliche Messwerterfassung ist insbesondere so auszuführen, dass in regelmäßigen Intervallen eine Messwerterfassung wenigstens eines Kennwertes, insbesondere zur Bestimmung der Wandstärke der Wandung, durchgeführt wird. Die kontinuierliche Messwerterfassung bietet den Vorteil, dass die Wandstärke des Verzinkungskessels während des gesamten Verzinkungsbe- triebes überwacht werden kann, so dass individuell auf außerordentliche Betriebssituationen bzw. Störungen reagiert werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass wenigstens eine Speichereinrichtung der Überwachungseinrichtung die, insbesondere berechneten und/oder abgeleiteten Werte, speichert. Eine Speicherung der Werte, insbesondere der Wandstärke, ermöglicht die zeitliche Veränderung des Wertes nachzuvollziehen, um daraus etwaige Abweichungen vom Sollwert oder Sollverlauf abzuleiten bzw. zu erkennen. Dabei kann die Überwachungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass nicht nur Grenzwerte der Wandstärke des Verzinkungskessels überwacht werden, sondern auch ein erhöhter Kesselwandabtrag über einen bestimmten Zeitraum. Hierdurch können möglicherweise Fehler beim Verzinkungszeitraum erkannt werden. Jedenfalls ist es möglich, dass durch die Speichereinrichtung der Kesselwandabtrag nachvollzogen und ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Kesselwandstärke des Verzinkungskessels, dem Verzinkungsvorgang und/oder der Zeit hergestellt wird.

Besonders bevorzugt ist, dass eine Anzeigeeinrichtung der Überwachungseinrichtung ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal anzeigt. Dieses Anzeigesignal wird vorzugsweise dann angezeigt, wenn ein vorgegebener Grenzwert der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels unterschritten wird. Vorteilhafterweise ist dabei die Anzeigeeinrichtung mit der Auswerteeinrichtung gekoppelt, so dass das Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes erkannt werden kann. Vorzugsweise beträgt der Grenzwert der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels etwa 20 bis 25 mm und/oder liegt in einem Bereich von 5 bis 30 mm, bevorzugt 10 bis 25 mm. Ein optisches und/oder akustisches Signal ermöglicht es, dass neben einer möglichen, bevorzugt automatisierten, Steuerung der Brennereinrichtung ein manueller Eingriff des Bedienpersonals des Verzinkungskessels ermöglicht wird, so dass das Bedienpersonal auf eine Störsituation aufmerksam gemacht wird. Das Bedienpersonal kann beispielsweise eine sofortige Abschaltung der Brennereinrichtung einleiten und/oder ist sensibilisiert, dass auf bestimmte Bereiche des Verzinkungskessels in besonderem Maße geachtet werden muss. Vorzugsweise ist die Überwachungseinrichtung mit einer wenigstens einem Brenner aufweisende Brennereinrichtung gekoppelt, wobei die Überwachungseinrichtung die Brennereinrichtung steuert. Eine Steuerung der Brennereinrichtung über die Überwachungseinrichtung gewährleistet, dass die Brennereinrichtung in Abhängigkeit der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels die Wärmeeinbringungszonen auf der Wandung beeinflussen kann. So ist eine Vergrößerung oder Verkleinerung einer Wärmeeinbringungszone bei gleicher, erhöhter oder verringerter Wärmeleistung möglich. Darüber hinaus können, insbesondere bei einem automatisierten Vorgang, thermische Hotspots auf der Wand des Verzinkungskessels bzw. auf der Außenseite, die den Brennern zugewandt ist, vermieden werden. Eine Steuerung der Brennereinrichtung mittels der Überwachungseinrichtung ermöglicht die Kopplung der Brennereinrichtung zu der Auswerteeinrichtung und/oder der Speichereinrichtung. Durch die Kopplung der Brennereinrichtung zu der die Messdaten erfassenden Auswerteeinrichtung stellt sicher, dass insbesondere eine optimierte Wärmeeinbringung in die Zinkschmelze erfolgen kann und dass vorzugsweise ein gleichmäßiger Abtrag der Wandstärke des Verzinkungskessels erfolgt.

Im Übrigen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung die Gaszufuhr und/oder die Luftzufuhr des Brenners der Brennereinrichtung steuert, so dass die Brennerleistung an die berechnete und/oder abgeleitete Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels erfolgen kann. Letztlich kann die Überwachungseinrichtung nicht nur die Gaszufuhr und/oder die Luftzufuhr des Brenners steuern, sondern insbesondere auch die Ausrichtung des Brenners, vorzugsweise den Brennkegel, oder kann, insbesondere bei einer Mehrzahl von Brennern, einzelne Brenner ansteuern und/oder die Brenner separat bedienen oder sogar abschalten. Im Ergebnis betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Feuerverzinkung von Bauteilen mit einem Verzinkungskessel zur Aufnahme einer Zinkschmelze im Kesselinnenraum, wobei eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels während des Verzinkungskes- selbetriebes vorgesehen ist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Verfahren unter Verwendung der vorgenannten Vorrichtung zur Feuerverzinkung von Bauteilen vorgesehen. Die Wandstärke der Wandung des Verzinkungskessels kann insbesondere berechnet und/oder abgeleitet werden aus wenigstens einem Mess- oder Kennwert, der durch die Überwachungseinrichtung gemessen oder abgeleitet wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüche oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen

Verzinkungskessels,

Fig. 2A eine schematische Querschnittsansicht einer Alternative des Details A aus Fig. 1 ,

Fig. 2B eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des Details A aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verzinkungskessels,

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verzinkungskessels,

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Trägerplatte,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Temperaturabnahme über die

Wandstärke eines Verzinkungskessels, eine schematische Darstellung der Temperaturabnahme über die Wandstärke einer weiteren Ausführungsform eines Verzinkungskessels,

eine schematische Darstellung der Temperaturabnahme über die Wandstärke einer weiteren Ausführungsform eines Verzinkungskessels,

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung und

eine schematische Ansicht von Teilen eines Verzinkungskessels unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbrennern.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Feuerverzinkung von Bauteilen 2, mit einem Verzinkungskessel 3 zur Aufnahme einer Zinkschmelze 4 in einem durch eine Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 gebildeten Kesselinnenraum 5. Bei der dargestellten Vorrichtung 1 zur Feuerverzinkung ist vorgesehen, dass eine Überwachungseinrichtung 6 - gemäß Fig. 9 - zur Überwachung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 während des Verzinkungsbetriebes vorgesehen ist. Die zu verzinkenden Bauteile 2 werden dabei mittels eines Warenträgers 21 , der beispielsweise über eine Laufkatze 22 an einer Traverse 23 bewegbar befestigt ist, in die Zinkschmelze 4 des Verzinkungskessels 3 getaucht. Der Verzinkungsbetrieb liegt dann vor, wenn die Bauteile 2 in die Zinkschmelze 4 getaucht werden und/oder wenn die Zinkschmelze 4 in einem schmelzflüssigen Zustand gehalten wird.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist der Verzinkungskessel 3 in eine Tragstruktur des Ofens 25 eingefasst. Die Fig. 2A verdeutlicht, dass die Überwachungseinrichtung 6 - gemäß Fig. 9 - wenigstens einen, insbesondere im Bereich der Außenseite 9 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 vorgesehenen, Sensor 10 zur Messung wenigstens eines Kennwertes, insbesondere der Temperatur des Verzinkungskessels 3, aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2A ist eine Mehrzahl von Sensoren 10 an der Innenseite des Außenkessels 15 bzw. gemäß der Alternative entsprechend Fig. 2B an der Außenseite 9 des Verzinkungskessels 3 vorgesehen. Die Fig. 2A und 2B sind insofern schematisch, da der Zwischenraum 14 zwischen dem Außenkessel 15 und der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 breiter gezeigt ist, als wie dies in Fig. 1 vorgesehen ist. Tatsächlich ist der Zwischenraum 14 so schmal ausgeführt, dass der Zwischenraum 14 als solches eigentlich keinen "Zwischenraum" darstellt. Schematisch wurde der Zwischenraum 14 gezeigt zur Verdeutlichung des Bereiches der Grenzfläche der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3. Eine schematische Verbreiterung des Zwischenraums 14 wurde zusätzlich zur Verdeutlichung der Anordnung des Sensors bzw. der Sensoren 10 gemäß Fig. 2A und 2B gewählt. Der Außenkessel 15 umfasst dabei den Verzinkungskessel 3, was bedeutet, dass der Außenkessel 15 letztlich Teil des Verzinkungskessels 3 ist. Letztlich versteht es sich, dass in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein mehrschichtiger Aufbau des Verzinkungskessels 3 vorgesehen sein kann. Hierbei ist dann kein separater Außenkessel 15 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform sind die Sensoren bzw. ist der Sensor 10 an der Außenseite 9 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 angeordnet.

Die Fig. 9 verdeutlicht, dass der Sensor 10 mit einer Auswerteeinrichtung 1 1 gekoppelt ist, wobei die Auswerteeinrichtung 1 1 zur Verarbeitung des vom Sensors 10 aufgenommenen Messwertes und zur Berechnung und/oder Ableitung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 als Kennwert vorgesehen ist. Der Sensor 10 übermittelt den Messwert mittels eines Signals, insbesondere eines elektrischen Signals, an die Auswerteeinrichtung 1 1 .

Nicht dargestellt ist, dass die Überwachungseinrichtung 6 derart ausgebildet ist, dass eine kontinuierliche Messwerterfassung erfolgt. Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Messwerterfassung in regelmäßigen zeitlichen Intervallen, die zwischen einer Minute und einer Stunde liegen. So ist es beispielsweise möglich, alle zehn Minuten eine Messwerterfassung vorzunehmen. Unabhängig von der Häufigkeit der Messwerterfassung werden die jeweiligen Messwerte über die Auswerteeinrichtung 1 1 verarbeitet.

Weiterhin ist nicht dargestellt, dass weitere Sensoren 10 und/oder ein weiterer Sensor zur Messung von weiteren Kennwerten und/oder Messwerten der Vorrichtung 1 zur Feuerverzinkung vorgesehen sind. Die weiteren Messwerte beziehen sich beispielsweise auf den Brennerraum und/oder den Kesselinnenraum 5 und/oder auf die Zinkschmelze 4. Insbesondere wird die Temperatur in dem Brennerraum und/oder die Temperatur der Zinkschmelze 4 gemessen, vorzugsweise zur Bestimmung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3, gemeinsam mit der Temperatur in der Zwischenebene 14 und/oder im Bereich der Grenzfläche der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3. Zusätzlich ist nicht dargestellt, dass der weitere Sensor 10 mit der Auswerteeinrichtung 1 1 gekoppelt ist.

Eine Ermittlung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 kann durch Messung der Temperatur in der Grenzfläche der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3, insbesondere unter Zuhilfenahme der standardmäßig und/oder zusätzlich erfassten Temperaturen im Brennerraum sowie in der Zinkschmelze 4, erfolgen. Dabei ist der, insbesondere als Temperatursensor ausgebildete, Sensor 10 im Bereich der Grenzfläche der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 vorgesehen. Dies wird auch in Fig. 2A und Fig. 2B verdeutlicht.

Anhand eines Rechenbeispiels wird nachfolgend verdeutlicht, wie die Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3 aus der Temperatur berechnet werden kann.

Zunächst erfolgt eine Kalibrierung des Sensors 10 im Grenzbereich der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3, vorzugsweise im Neuzustand des Verzinkungskessels 3 und/oder bei Installation der Überwachungsvorrichtung 6, insbesondere zumindest unter Kenntnis einer bekannten Wandstärke 7. Es wird die Formel (10) genutzt:

mit λ 1 = λ 2

Temperatur im Brennerraum, Außenseite der Trägerpatte 12 und/oder des Außenkessels 15 und/oder des Wandabschnitts 13

T 2 Temperatur in der Zwischenebene zwischen Trägerplatte 12 und Verzinkungskessel 3 (Innenseite Trägerplatte 12/Außenseite 9 des Verzinkungskessels 3)

Temperatur an der Innenwand des Verzinkungskessels 3 Wanddicke der Trägerplatte 12 und/oder des Außenkessels 15 und/oder des Wandabschnitts 13

Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 Zur Ermittlung der Temperatur T 2 kann folgende Umformung getroffen werden:

T 2 (- 1 2 - ) = - t 2 T t - - T 4

t 2 T t + - τ 4

T 2 =

t± + t 2

20 mm

= 50 mm

600° C

τ = 450° C

50 600 + 20 450 mm ■ c

2 50 + 20 mm

T 2 = 557,14 °C

Bei der Berechnung wird angenommen, dass die Temperaturverteilung im Brennerraum wie auch im Kesselinnenraum 5 bzw. im Verzinkungskessel 3 als homogen anzusehen ist. Die sich in der Grenzfläche eingestellte bzw. in dem Zwischenraum 14 einstellende theoretische Temperatur T 2 wird dabei mittels des Sensors 10 erfasst. Über den Abgleich des theoretischen SOLL-Wertes und des tatsächlichen erfassten IST-Wertes kann die Kalibrierung im Neuzustand durchgeführt werden.

Bei einer kontinuierlichen Messwerterfassung ergibt sich beispielsweise ein Zustand nach acht Jahren, der dadurch charakterisiert ist, dass

Wanddicke der Trägerplatte 12 und/oder t t = 20 mm

des Außenkessels 15 und/oder des

Wandabschnitts 13

Temperatur im Brennerraum 7 = 600° C

Temperatur Innenseite des 7 4 = 450° C

Verzinkungskessels 3

Temperatur in der Grenzebene bzw. T 2 = 535° C

der Grenzfläche der Wandung 8 des

Verzinkungskessels 3 Die Dicke bzw. die Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3 lässt sich wie folgt bestimmen:

Es ergibt sich mit den bekannten Größen:

535 - 450

600 - 535 mm

26,15 mm

Es liegt somit eine deutliche Abnahme der Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3 nach acht Jahren von 50 mm auf 26 mm vor. Durch die Überwachungseinrichtung 6 kann diese kritische Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3 kontinuierlich überwacht werden und bei Unterschreiten eines Grenzwertes, beispielsweise unter 25 mm, kann entweder ein Anzeigesignal und/oder ein Gegensteuern ausgelöst bzw. eingeleitet werden.

Im Übrigen ist nicht dargestellt, dass der Sensor 10 als Dünnfilmthermoelement und/oder als Mantelthermoelement ausgebildet ist. Insbesondere hält der Sensor 10 thermischen Belastungen von über 650 °C stand. Wie bereits erläutert, zeigt die Fig. 2, dass eine Mehrzahl von über einem Bereich der Außenseite 9 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 verteilten Sensoren 10 vorgesehen ist. Diese Mehrzahl von Sensoren 10 ist dabei entweder an der Innenseite des Außenkessels 15 (gemäß Fig. 2A) und/oder an der Außenseite des Verzinkungskessels 3 (gemäß Fig. 2B) vorgesehen. Die Sensoren 10 erfassen dabei insbesondere die Temperatur im Zwischenraum 14 zwischen dem Außenkessel 15 und dem Verzinkungskessels 3, insbesondere der Grenzfläche der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3.

Die Sensoren 10 können auf verschiedene Weise an der Außenseite 9 des Verzinkungskessels 3 angebracht bzw. angeordnet werden. Fig. 3 zeigt schematisch, dass der Sensor 10, in Fig. 3 die Sensoren 10, auf einer Trägerplatte 12 vorgesehen ist/sind. Die Trägerplatte 12 ist dabei bevorzugt im Bereich einer Wärmeeinbringungszone 20 - gemäß Fig. 1 - angeordnet, wobei die Wärmeeinbringungszone 20 einer erhöhten thermischen Belastung ausgesetzt ist. Der Sensor bzw. die Sensoren 10 können auf der Trägerplatte 12 in Form eines Netzes (gemäß Fig. 5) oder einzeln aufgebracht sein.

Die Fig. 4 zeigt, dass der Sensor bzw. die Sensoren 10 auf einem Wandabschnitt 13 vorgesehen sind. Gemäß Fig. 4 reicht dabei der Wandabschnitt 13 über die gesamte Höhe und über die gesamte Höhe des Verzinkungskessels 3 und über die gesamte Höhe des Verzinkungskessels 3. Die Fig. 4 ist insofern schematisch, da sie nicht die Tragstruktur des Ofens 25 sowie die Brennereinrichtung 18 zeigt und darüber hinaus den Spalt zwischen der Außenseite 9 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 und der Innenseite des Wandabschnitts 13 vergrößert darstellt sowie zur Verdeutlichung der Anordnung der Sensoren 10 dem Wandabschnitt 13 keine Dicke zuweist. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Wandabschnitt 13 über die gesamte Höhe und/oder Länge des Verzinkungskessels 3 reicht. Die Sensoren 10, die auf der Trägerplatte 12 und/oder den Wandabschnitt 13 eingebracht sind, schließen bündig an die Außenseite 9 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 an. Neben der Anordnung der Sensoren 10 auf einem Wandabschnitt 13 und/oder auf eine Trägerplatte 12 ist es gemäß Fig. 1 und 2 auch denkbar, die den Sensor 10 bzw. die Sensoren 10 auf einen, den Verzinkungskessel 3 umgebenden, Außenkessel 15 vorzusehen. Dabei sind die Sensoren 10 im Zwischenraum 14 bzw. der Grenzfläche der Wandung 8 - in der Explosionsansicht der Fig. 2A und B gezeigt - angeordnet, vorzugsweise an der Innenseite des vom Verzinkungskessel 3 separaten Außenkessels 15. Darüber hinaus zeigt die Fig. 9 die Überwachungseinrichtung 6. Die Überwachungseinrichtung 6 weist neben dem wenigstens einen Sensor 10 und der Auswerteeinrichtung 1 1 eine Speichereinrichtung 16 auf. Die Speichereinrichtung 16 wird zur Speicherung der gemessenen und/oder berechneten und/oder abgeleiteten Werte, insbesondere der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3, genutzt. Dabei wird der Speichereinrichtung 16 das Signal, welches die Werte enthält, über die Auswerteeinrichtung 1 1 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 1 1 erhält den gemessenen Wert des Sensors 10 ebenfalls über ein Signal. Des Weiteren weist die Überwachungseinrichtung 6 eine Anzeigeeinrichtung 17 zur optischen und/oder akustischen Anzeige auf. Gemäß Fig. 9 ist die Anzeigeeinrichtung 17 mit der Auswerteeinrichtung 1 1 gekoppelt. Diese Kopplung führt dazu, dass beispielsweise bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 ein Anzeigesignal, insbesondere optisch und/oder akustisch, angezeigt wird. Die Anzeigeeinrichtung 17 kann dabei sowohl von der Auswerteeinrichtung 1 1 als auch von der Speichereinrichtung 16 ein Signal zur Auslösung eines Anzeigesignals erhalten. Ferner zeigt Fig. 9, dass in der Überwachungseinrichtung 6 eine Steuereinrichtung 24 vorgesehen ist, die zur Steuerung einer Brennereinrichtung 18 dient. Gemäß Fig. 1 weist die Brennereinrichtung 18 wenigstens einen Brenner 19 auf. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Brennern 19 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 24 kann dabei die zur Steuerung benötigten Signale von der Anzeigeeinrichtung 17 und/oder von der Speichereinrichtung 16 - gemäß Fig. 9 - erhalten.

Nicht dargestellt ist, dass die Steuereinrichtung 24 zur Steuerung der Gaszufuhr und/oder der Luftzufuhr des Brenners 19 der Brennereinrichtung 18 ausgebildet ist. Die Steuereinrichtung 24 kann insbesondere die Gaszufuhr und/oder Luftzufuhr des Brenners 19 der Brennereinrichtung 18 so steuern, dass eine optimale Wärmeübertragung durch die Brennereinrichtung 18 in die Zinkschmelze 4 vorliegt.

Weiterhin nicht dargestellt ist, dass der Sensor 10 im Bereich einer Wärmeeinbringungszone 20 angeordnet ist. Gemäß Fig. 1 ist eine Wärmeeinbringungszone 20 an dem Verzinkungskessel 3 in dem Bereich vorgesehen, in dem ein Brenner 19 auf den Verzinkungskessel 3 wirkt. In diesem Bereich - der Wärmeeinbringungszone 20 - wird die Wärmeenergie in die Zinkschmelze 4 bzw. in den Kesselinnenraum 5 eingebracht. In diesen Bereichen ergibt sich eine erhöhte thermische Belastung des Verzinkungskessels 3 bzw. von dessen Wandung 8.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Trägerplatte 12, die an eine die Außenseite 9 des Verzinkungskessels 3 angeordnet wird. Die Anordnung der Sensoren 10 gemäß Fig. 5 ist, insbesondere bei einem Verzinkungskessel 3 unter der Verwendung eines Flachflammenbrenners, netzstrukturförmig ausgebildet, vorzugsweise in Bereichen der Wärmeeinbringungszone 20. Letztlich versteht es sich, dass in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform diese Anordnung der Sensoren 10, insbesondere in Form eines Netzes in Bereichen der Wärmeeinbringungszone 20, auch auf dem Außenkessel 15 und/oder auf einem Wandabschnitt 13 vorgesehen sein kann. Weiterhin kann gemäß Fig. 10 die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbrennern als Brenner 19 der Brennereinrichtung 18 vorgesehen sein.

Nicht dargestellt ist, dass die Hochgeschwindigkeitsbrenner stirnseitig positioniert sind und parallel zur Längswand des Verzinkungskessels 3 in den Brennerraum feuern. Ähnlich zu der Anordnung der Sensoren 10 bei Flachflammenbrennern gemäß Fig. 5 ist eine netzförmige Anordnung der Sensoren 10 möglich. Es empfiehlt sich eine flächige Anordnung der Sensoren 10 auf der Innenseite des Außenkessels 15, wie sich dies aus Fig. 10 ergibt. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die flächige Anordnung der Sensoren 10 auf einer Trägerplatte 12 und/oder auf einem Wandabschnitt 13 vorgesehen ist, wie sich dies ebenfalls aus Fig. 10 ergibt.

Bei der Berechnung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 wird die Wärmeleitfähigkeit λ-ι , auch Wärmeleitkoeffizient oder Wärmeübergangskoeffizient genannt, sowohl des Außenkessels 15 und/oder des Wandabschnitts 13 und/oder der Trägerplatte 12 sowie der die Wärmeleitfähigkeit λ 2 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 benötigt. In dem obigen Berechnungsbeispiel wird angenommen, dass der Wärmeübergangskoeffizient λι des Außenkessels 15 und der Wärmekoeffizient λ 2 des Verzinkungskessels 3 als gleich angesehen werden können. Dies vereinfacht die Berechnung der Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3.

Die Fig. 6 zeigt schematisch die Temperaturabnahme über die Wanddicke x bei gleichen Wärmeleitfähigkeiten. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Temperatur T und der Wanddicke x. Bei Kenntnis der Wandstärke 7 des Außenkessels 15 (t-ι), der Temperatur Ti im Brennerraum, der Temperatur T 2 an der Außenseite 9 des Verzinkungskessels 3, der Temperatur T 4 an der Stelle (ti + t 2 ) kann die Wandstärke 7 (t 2 ) der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 bestimmt werden. Der funktionale Zusammenhang zwischen der Temperatur T und der Wandstärke x ist gemäß Fig. 6:

τ 2 - T t

T (x) = Ύ + x Ist die Wärmeleitfähigkeit λι des Außenkessels 15 größer als die Wärmeleitfähigkeit λ 2 des Verzinkungskessels 3, so ergibt sich ein schematischer Zusammenhang gemäß Fig. 7, wobei im Bereich der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 die Temperatur T stärker abfällt als im Bereich des Außenkessels 15. Die Fig. 8 zeigt hingegen, dass sich ein schematischer Zusammenhang zwischen der Temperatur T und der Wandstärke x ergibt, wobei die Temperatur im Bereich des Außenkessels 15 im Vergleich zur Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3 stärker abfällt, unter der Annahme, dass die Wärmeleitfähigkeit λι des Außenkessels 15 geringer als die Wärmeleitfähigkeit λ 2 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 ist.

Im Übrigen ist ein Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen 2 in einer Zinkschmelze 4, wobei die Zinkschmelze 4 in einem durch eine Wandung 8 eines Verzinkungskessels 3 gebildeten Kesselinnenraum 5 befindlich und/oder angeordnet ist, mit einer Vorrichtung 1 zur Feuerverzinkung gemäß Fig. 1 vorgesehen. Nicht dargestellt ist, dass das Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen 2 mittels einer Vorrichtung 1 zur Feuerverzinkung mit einer der vorgenannten Ausführungsformen durchgeführt wird. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 während des Verzinkungsbetriebes mittels einer Überwachungseinrichtung 6 überwacht wird. Die Fig. 9 zeigt die Überwachungseinrichtung 6, die zur Überwachung der Wandstärke 7 des Verzinkungskessels 3 dient. Die Fig. 1 zeigt den Verzinkungskessel 3 im Verzinkungsbetrieb, wobei die Zinkschmelze 4 in einem flüssigheißen Zustand gehalten wird und Bauteile 2 über einen Warenträger 21 in die Zinkschmelze 4 getaucht werden.

Gemäß Fig. 2A und 2B ist wenigstens ein Sensor 10 im Bereich der Außenseite 9 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 vorgesehen. Dabei ist eine Mehrzahl von Sensoren 10 vorgesehen. Der Sensor 10 misst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Temperatur an der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3. Gemäß Fig. 9 überträgt der Sensor 10, insbesondere mittels eines Signals, den gemessenen Kennwert, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Temperatur, an die mit dem Sensor 10 gekoppelte Auswerteeinrichtung 1 1 . Die Auswerteeinrichtung 1 1 verarbeitet dabei den Messwert des Sensors 10 und ermittelt und/oder berechnet und/oder leitet die Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 ab. Nicht dargestellt ist, dass in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine kontinuierliche Messwerterfassung des Kennwertes zur Ermittlung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3 erfolgt. Darüber hinaus verdeutlicht die Fig. 9, dass eine Speichereinrichtung 16 die berechneten und/oder abgeleiteten Werte der Auswerteeinrichtung 1 1 speichert. Die Speichereinrichtung 16 kann dabei mit einer Anzeigeeinrichtung 17 der Überwachungseinrichtung 6 gekoppelt sein. Eine Anzeigeeinrichtung 17 der Überwachungseinrichtung 6 zeigt dabei ein optisches und/oder akustisches Anzeigesignal an. Nicht dargestellt ist, dass das optische und/oder akustische Anzeigesignal dann angezeigt wird, wenn beispielsweise bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3, insbesondere bei einem Grenzwert im Bereich von 15 bis 25 mm, vorliegt. Hierfür ist die Anzeigeeinrichtung 17 mit der Auswerteeinrichtung 1 1 gekoppelt. Weiterhin ist nicht dargestellt, dass auch ein Anzeigesignal durch die Speichereinrichtung 16, insbesondere bei einer zeitlich kritischen Veränderung der Wandstärke 7 der Wandung 8 des Verzinkungskessels 3, ausgelöst wird.

Ferner zeigt die Fig. 9, dass die Überwachungseinrichtung 6 mit einer Brennereinrichtung 18 gekoppelt ist, wobei die Brennereinrichtung 18 gemäß Fig. 1 wenigstens einen Brenner 19 aufweist. Die Überwachungseinrichtung 6 kann gemäß Fig. 9 die Brennereinrichtung 18 über eine Steuereinrichtung 24 steuern. Die Steuereinrichtung 24 erhält dabei Signale entweder von der Anzeigeeinrichtung 17 und/oder von der Auswerteeinrichtung 1 1 und/oder von der Speichereinrichtung 16.

Nicht dargestellt ist, dass die Steuereinrichtung 24 und/oder die Überwachungseinrichtung 6 die Gaszufuhr und/oder die Luftzufuhr des Brenners 19 der Brennereinrichtung 18 steuert.

Bezugszeichenliste:

1 Vorrichtung zur Feuerverzinkung

2 Bauteile

3 Verzinkungskessel

4 Zinkschmelze

5 Kesselinnenraum

6 Überwachungseinrichtung

7 Wandstärke

8 Wandung

9 Außenseite der Wandung

10 Sensor

1 1 Auswerteinrichtung

12 Trägerplatte

13 Wandabschnitt

14 Zwischenraum

15 Außenkessel

16 Speichereinrichtung

17 Anzeigeeinrichtung

18 Brennereinrichtung

19 Brenner

20 Wärmeeinbringungszone

21 Warenträger

22 Laufkatze

23 Traverse

24 Steuereinrichtung

25 Tragstruktur des Ofens

T Temperatur

x Wanddicke

Q Wärmeleistung

7 Temperatur im Brennerraum

T 2 Temperatur in der Zwischenebene zwischen der Außenseite des Verzinkungskessels und der Trägerplatte und/oder dem Außenkessel und/oder dem Wandabschnitt

T 3 Temperatur an der Außenseite des Verzinkungskessels

T 4 Temperatur an der Innenseite des Verzinkungskessels

A Fläche, durch die die Wärmeleistung strömt

t t Dicke der Trägerplatte und/oder des Außenkessels und/oder des Wandabschnitts

t 2 Dicke des Verzinkungskessels

λ 1 Wärmeleitfähigkeit der Trägerplatte

λ 2 Wärmeleitfähigkeit der Wandung des Verzinkungskessels