Weiters umfaßt die Erfindung eine Vorrichtung zum Abscheiden von festen Verbindungen aus einer Schmelze von flüssigem Zink oder flussigen Zinkbasislegierungen, insbesondere aus einem dergleichen Metallbad, zum Beispiel Verzinkungsbad.

Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens und die Verwendung der Vorrichtung fur ein Abscheiden von Verbindungen und Oxiden, insbesondere intermetallische Eisenverbindungen von Verzinkungsbãdem, insbesondere von kontinuierlichen Bandverzinkungsanlagen.

Zink ist ein Metall mit einem vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt von 419,6 °C und weist ein Standardelektrodenpotential von-0,762 V auf, ist also gegenüber Eisen mit-0,447 V unedler. Weiters ist Zink gegenuber Sauerstoff relativ bestãndig, weil eine gebildete Zinkoxidschicht auf einer Zinkoberfliche das Zink vor einem Angriff des Sauerstoffes schützt, Ist nun ein Stahlteil mit einer Zinkschicht uberzogen, so wirkt das Zink als Anode, schützt also das Eisen vor Oxidation, wobei das gebildete Zinkoxid die Zinkschicht vor weiterer Oxidation bewahrt. Weil nun ein langzeitiger Rostschutz von Eisen und Stahl durch Zink erreichbar ist und Zink einen um mehr als 1100°C niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, ist ein Verzinken von Teilen in einem fl0ssigen Zinkbad eine der wichtigsten Schutzmaßnahmen gegen atmosphärische und dergleichen Korrosion von Stahikomponenten.

Ein Verzinken der Stahlteile erfolgt zumeist durch ein Eintauchen in ein Bad mit flussigem Zink oder einer Zinkbasislegierung zur Bildung des Oberzuges. Bleche werden beispielsweise durch ein Zinkbad durchgeführt, wobei eine donne, gleichmãßige und fehlerfrei glatte Oberflãchenbeschichtung erzielt werden kann.

Eine gute Haftung der Zinkschicht ist dadurch sichergestellt, daß Zink im Alpha (eW- Mischkristall des Eisens bei üblichen Badtemperaturen bis ca. 7,3 At.-% löslich ist.

Anderersetis ist Eisen in Zink bei dessen Schmetztemperatur nur geringfügig töstich, wobei das Dreiphasengleichgewicht bei 419,35 °C eine eutektische Zusammensetzung : Zink und 0,021 At.-% bzw. 0,018 Gew.-% Eisen aufweist. Bei höherer Temperatur von zum Beispiel 530°C liegt die Löslichkeit von Eisen im flüssigen Zink bei 0,3 At.-% bzw. 0,25 Gew.-%.

Wird nun in ein Verzinkungsbad Eisen durch am Teil anhaftenden Eisenstaub oder dergleichen sowie durch Anlagenteile eingebracht, so bilden sich Eisen-Zink-Mischkristalle, zum Beispiel FeZn3, FeZn7, Fe3Zn, 0 FesZn. Diese FeZn-Mischkristalle sind gegebenenfalls schwerer als reines Zink und reichem sich als Hartzink bzw. als sog."dross"oder"bottom dross"in ruhenden flüssigen Verzinkungsbädem bodenseitig an.

Um die Güte der Verzinkung bzw. Zinkschichtbildung, insbesondere auf Blech, welches mit hoher Geschwindigkeit das Zinkbad durchläuft, zu verbessem, kann dem Zinkbad in der Größenordnung von 0,1 bis 0,2 Gew.-% Aluminium zulegiert werden. Im gegebenen Fall steht dann der"bottom dross"mit der durch Nachlegieren aluminiumhältiger Zinkschmeize in reaktionskinetischer Wechselwirkung und es entstehen Eisen-Aluminium-Zink-Mischkristalle mit einer Konfiguration Fe2AI, ! 4 « Zx und einem spezifischen Gewicht von wesentlich kleiner als 6 x10 kgitm.

Die Mischkristalle, insbesondere die Verbindungen Fe2AI4Znx bilden im Verzinkungsbad eine Trabe, wobei bei Weiterführung der Verzinkungsbehandlungen und weiterem Einbringen von Eisen in das Bad die Partiel größer werden, einen Durchmesser von über 30 um erreichen und Zusammenballungen, sog. Cluster, entstehen. Diese groben Verbindungspartikel im Verzinkungsbad, gegebenenfalls in Klumpenform, können vomehmlich bei einer Verzinkung von glatten Blechbändem, zum Beispiel für die Automobilindustrie, auf diesen Oberflächenfehler verursachen bzw. die Oberflächengüte der Beschichtung nachteilig beeinflussen.

Zur Reinigung von mit intermetallischen Verbindungen kontaminierten Verzinkungsbadem ist es nötig, diese nach Mölichkeit hinsichtlich der Badströmungen zu beruhigen, wonach die oberflachlich mit den Verbindungen angereicherte Schicht abgeschöpft wird. Es wurde auch schon vorgeschlagen, eine derartige Reinigung in Absetzbecken vorzunehmen.

Die bisher bekannten Reinigungsverfahren haben jedoch die Nachteile einer geringen Effizienz, eines hohen Aufwandes, einer verringerten Wirtschaftlichkeit und Erzeugungssicherheit sowie Produktivität der Anlage gemeinsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mangez der bisherigen Abscheidungsmethoden zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben, mittels welchen in Verzinkungsbadem auch bei großen Durchsatzmengen ein unbedeutend niedriger Gehalt an festen Verbindungen eingehalten werden kann.

Weiters setzt sich die Erfindung zum Ziel, eine die Erzeugung unbehindert lassende Vorrichtung zum gegebenenfalls kontinuierlichen Abscheiden von festen Verbindungen aus Verzinkungs-bzw. Zinkbadem zu schaffen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch geiöst, daß Teilmengen der die Verbindung (en) enthaltenden flüssigen, uber der Schmelztemperatur von Zink befindlichen Metallphase einer die Erdbeschleunigung ubersteigende Beschleunigung ausgesetzt und eine zumindest teilweise Entmischung in schwerere und/oder leichtere Bestandteile enthaltende Fraktionen bewirkt wird, wonach die an festen Verbindungen verarmte Schmelze in das Metallbad ruckgeführt oder für ein derartiges gereinigt bereitgestellt und der an Verbindungen angereicherte Schmeizenteil ausgetragen und/oder einem weiteren Trennverfahren zugeleitet werden.

Das weitere Ziel der Erfindung wird bei einer gattungsgemaßen Einrichtung folgend erreicht, daß in die Schmelze zumindest teilweise ein um die Axe antreibbarer Rotationshohlkdrper mit im Eintrags-oder Unterbereich in den Hohiraum ragenden F6rdermitteln, zum Beispiel Fõrder-oder Pumpenflugeln, einbringbar ist, welcher Rotationshohlkörper in Austrags-oder Oberbereich in der Wandung exzentrisch zumindest eine Austragsöffnung für die abgereicherte Schmalze und zentrisch und/oder austragsseitig exzentrisch nachgeordnet, zumindest eine weitere Austragsöffnung für das mit Verbindungen angereicherte Flüssigmetatl besitzt, wobei zumindest eine der oberen Schmeizenaustragsöffnungen im Rotationshohikörper in einem Austragsbereich eines diesen zumindest teilweise umgebenden Gehause mundet, welcher Gehausebereich zumindest einen Austragskanal für die angereicherte Schmeize aufweist und gegebenenfalls einen weiteren fAr die abgereicherte Schmeize, welcher ruckfuhrend in das Metallbad gebildet ist, besitzt.

Die Vorteile einer so erzielten Reinigung eines Verzinkungsbades von intermetallischen Verbindungen sind im wesentlichen darin zu sehen, daß mit einer hohen Beschleunigung des mit Verbindungen ungleicher Dichte kontaminierten Metalls ein hoher Entmischungsgrad erreicht und genutzt werden kann. Eine schnelle und hochwirksame Trennung bzw. Ansammlung von festen Schwebepartikein, insbesondere Fez AI Znx im Zentrum einer rotierenden Schmelze, war für den Fachmann Oberraschend, weil einerseits die Unterschiede im spezifischen Gewicht eher ale klein zu bewerten sind, andererseits die geringe Teilchersrõße und insbesondere die Phasengrenzspannungen zwischen Verbindung und Flussigmetall einer Entmischung entgegenwirken. Der weitere erfindungsgemaße Vorteil besteht darin, daß grõßere intermetallische Partikel und insbesondere Verbindungszusammenballungen, die eine besonders große Güteminderung der Beschichtung bewirken kdnnen, wie gefunden wurde, durch eine hohe Beschleunigung hochwirkungsvoll und umfassend konzentriert und ausgetragen werden können.

Wenn dabei die die Verbindungen enthaltende Schmeize einer Zentrifugalbeschleunigung von mindestens der 1,2-fachen, vorzugsweise von mindestens der 2,1-fachem, insbesondere von mehr als der 10,14achen Erdbeschleunigung ausgesetzt wird, ist eine effziente Reinigungswirkung erreichbar.

Um eine hohe Produktivitãt zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Abscheiden von Verbindungen im wesentlichen kontinuierlich bei ununterbrochener Entnahme von Teilmengen von kontaminierter Schmelze aus einem Zink (legierungs) bad einer Eisenverzinkungseinrichtung, insbesondere einer Stahlblechverzinkungsanlage mit Ruckfuhrung des abgereicherten Ftüssigmetattes in dieses, durchgefuhrt wird.

Die Reinigungswirkung des Verfahrens kann weiter gesteigert werden, wenn vor oder wahrend der Entmischungsbehandlung durch Aufbringen einer vergroßerten Beschleunigung auf die die Verbindungen enthaltende Metallphase dieses Gemisch auf eine Behandlungstemperatur zwischen 420 °C und 480°C, vorzugsweise zwischen 429 °C 4nd 450°C eingestellt bzw. aufgeheizt oder abgekühlt wird.

Dadurch erfolgt die Einstellung einer geringen Löslichkeit für die Verbindungen in Ftüssigmetat) und somit ein Ausfallen oder Anwachsen an Keimen bzw. Partikeln von intermetallischer Phase.

Die Vorteile einer erfindungsgemaßen Vorrichtung bestehen im wesentlichen darin, daß durch die eintragsseitig in den Hohiraum des Rotationshohlkõrpers ragenden Fõrdermittel ein Durchsatz und eine Druckerhohung der rotierenden Schmetze in diesem erreichbar sind. Beides, die durchgesetzte Menge und der Druck im Ftüssigmetatt, sind, wie gefunden wurde, wichtig fOr die Abscheidungskinetik bzw. das Konzentrationsverhalten der festen Verbindungen im Flussigmetall bei einer Zentrifugalbeschleunigung. Sowohl die Durchflußmenge durch den Rotationshohtkörper als auch der in diesem aufgebaute Druck sind, durch die Ausbildung der Fördermittet und durch die Grõße der Austragsöffnungen synergetisch im Hinblick auf optimale Abscheidungskriterien von intermetallichen Teilchen erstellbar.

Wird nun durch Abschalten des Antriebes die Vorrichtung außer Betrieb gesetzt und ausgehoben, so tauft der gesamte Innenraum leer, so daß diese zum Wiedereinsatz ohne weitere Reinigungsarbeiten verfügbar ist.

Die durch die Fördermittet induzierte Rotation der kontaminierten Metallschmelze kann wirkungsvoll unterstützt werden, wodurch auch der Rotationshohtkörper in seiner Langserstreckung verkleinerbar ist, wenn die Innenwandung des Rotationshohtkörpers die Drehbewegung der Schmelze in diesem fõrdernde Mitnehmer-oder Leitmittel aufweist.

Dabei ist ein getrennter Schmeizenaustrag verbessert, wenn der Rotationshohikõrper mit den Gehäuseteilen kooperierende Schleuderdichtelemente oder dergleichen Dichtelemente besitzt.

Zur Einstellung der insbesondere für unterschiedliche Schmeizentemperaturen wichtigen optimalen Durchflußmengen und des Druckes durch den bzw. im Rotationshohlk6rper ist es vorteilhaft, wenn die Antriebsdrehzahl der rotierenden Welle des Hohlkörpers einstellbar ist.

Sowohl für ein Senken der Wärmeabfuhr als auch ein Auslaufenlassen der Vorrichtung von Flussigmetall hat es sich als günstig erwiesen, wenn zumindest Teile des Gehäuses eine Wärmeisolierung tragen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich jeweils einen Ausfuhrungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 eine Abscheidevorrichtung mit konischem Rotationshohlkörper Fig. 2 eine Abscheidevorrichtung mit zylindrischem Rotationshohlkörper und zwei Schmefzenaustragskanälen Fig. 3 eine Abscheidevorrichtung mit unmittelbarer Ruckführung der abgereicherten Schmeize in das Metallbad Nachfolgend ersichtlich ist die Bezugszeichenliste der schematischen Darstellungen : 1 Schmelze 11 mit Verbindungen kontaminierte Schmeize 12 angereicherte Schmeize 13 Verbindungskonzentrat 14 abgereicherte Schmeize 2 Rotationshohlkörper 21 Fördermittel oder Förderflügel, Pumpenflugel 22 Mitnehmer oder Leitmittel 23 Austragsöffnung für abgereicherte Schmeize 24 Drehdichtmittel 25 Austragsöffnung für angereicherte Schmeize 26 rotierende Welle 3 Gehäuse 31 Dichtmittel 32 Austragskanal fur angereicherte Schmelze 33 Austragskanal für abgereicherte Schmeize 34 Isolierung In Fig. 1 ist schematisch ein schräg in ein Verzingkungsbad 1 teilweise eintauchender Rotationshohtkörper 2, welcher von einem Gehäuse 3 teilweise umschlossen ist, dargestellt. Bei einem Antrieb mittels einer rotierenden Welle 26 erfährt der Rotationshohlkõrper 1 eine Drehbewegung um dessen Längsaxe, wobei in den Hohiraum ragende F6rdermittel 21 mit Verbindungen kontaminierte Schmeize 11 in diesen bis zu dessen Füllung einbringen. Die Fördermittel 21 können als schräg angestellte Förder-oder Pumpenflügel oder dergleichen wirkende Teile ausgeführt sein. Durch eine koaxiale Bewegung der Fördermittel 21 und/oder durch gegebenenfalls vorgesehene Mitnehmer-oder Leitmittel 22 wird weiters die in den Rotationshohlkörper 2 eingebrachte, mit Teilchen kontaminierte Schmelze 11 in Drehung versetzt, so daß in dieser eine Radialbeschleunigung wirksam ist.

Einige Verbindungen, zum Beispiel Oxide oder Oxidhäute und Eisen-Aluminium- Zink-Mischkristalle, weisen beispielsweise eine geringere Dichte als eine flussige Zinkbasislegierung auf und werden somit infolge der Beschleunigungswirkung in die Axrichtung gedrãngt, wodurch im Axbereich des Hohiraumes eine Konzentratrion von festen Partikeln, also eine Anreicherung 12 im Flussigmetall, entsteht, wohingegen im Bereich der Wandung des Rotationshohtkörpers 2 abgereicherte Schmeize vorliegt. Es erfolgt also durch die F6rdermittel 21 und gegebenenfalls Mitnehmer 22 bei Drehung des Hohikõrpers 2 ein stetiges Einbringen bei Induktion einer Drehbewegung von kontaminierter Schmeize 11 in diesen bzw. diesem sowie ein Desintegrieren unter Bildung eines mit Verbindungen angereicherten 12 und eines abgereicherten Schmelzenteiles. Der Hohikõrper 2 weist in seinem oberen Bereich exzentrisch Austragsõffnungen 23 auf, durch welche die an der Hohtkörperwandung gesammelte abgereicherte Schmeize 14 ausgebracht, im Gehause 3 rückgaführt und mittels eines Austrages 33 abgeleitet werden kann. Im Axbereich verbleibt die an Verbindungen angereicherte Schmeize 12 und wird als Folge des Aufbaues eines hydrostatischen Druckes der Fördermitte ! 21 weiter nach oben gedrangt. Der oberste Teil des Rotationshohlkõrpers 2 weist in seiner Wandung weitere Austragsõffnungen 25 auf, durch welche nun die angereicherte Schmeize 12, ein Verbindungskonzentrat 13 bildend, in einen Gehãuseteil mit einem Austragskanal 32 fur dieses Konzentrat 13 ausbringbar ist. Die im Gehäuse 3 ausgebildeten Bereiche fur angereicherte 12,13 und abgereicherte 14 Schmeize kõnnen durch Dichtmittel 31, welche mit Drehdichtmitteln 24 des Rotationshohlkörpers 2 zusammenwirken, abgedichtet sein. Es ist vorteilhaft, im Hinblick auf hochsto Wirksamkeit der Abscheidung von Verbindungen aus Metallschmeize 1 die Drehzahl sowie eine Konizitat des Rotationshohtkörpers 2, eine Ausbildung der Fördermittel 21 und die Größe und Form der Querschnitte der Austragsõffnungen 23,25 synergetisch aufeinander abzustimmen.

In Fi. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemãßen Vorrichtung dargestellt. Ein im wesentlichen zylindrischer Rotationshohikõrper 2 ist im oberen Bereich von einem Gehãuse 3 umschlossen, welches Gehãuse 3 eine Isolierung 34 der Außenoberfläche besitzt. AustragsOffnungen 23 im Hohlkörper 2 für abgereicherte Schmeize 14 sind stimseitig außen angeordnet, stimseitig zentrisch ist hingegen ein Eintragshohl und nachfolgend an der Oberflãche einer teilweise hohlen Antriebswelle 26 die Austragsdffnungen 25 für angereicherte Schmelze positioniert. Ein Drehdichtmittel 24 und ein mit dem Gehãuse 3 verbundenes Dichtmittel 31, welche zusammenwirken, bilden eine Abtrennung von den jeweiligen Austragskanãlen für an festen Verbindungen angereicherte 32 und fur abgereicherte 14 Metallschmelze.

Fig. 3 zeigt schematisch einen im wesentlichen gãnzlich in der Metallschmelze eingetauchten zylinderförmigen Rotationshohlkdrper 2, wobei durch mantelseitige Austragsdffnungen 23 abgereicherte Schmetze 14 direkt in das Metallbad bzw.

Verzinkungsbad 1 rückgeführt werden kann. Ein zentrisch nach oben gerichteter Auslaß 25 sowie nachgeordnete Austrags6ffnungen 24 in einer teilweise hohlen rotierenden Welle bzw. Antriebswelle 26 ermõlichen einen Austrag von angereicherter Schmeize 12 in einem zu einem Austragskanal 32 mit Dichtsystem 24 und einer lsolierung 34 reduziertem Gehäuse 3.

Alle erfindungsgemãßen Vorrichtungen haben den Vorteil, daß nach Abschalten des Drehantriebes und Ausheben aus dem Verzinkungsbad der Rotationskörper 2 und die Kanäle 32,33 leerlaufen gelassen werden kõnnen und somit keine Reinigungsarbeiten erforderlich sind. Es können jedoch in günstiger Weise Heizeinrichtungen und/oder Kuhleinrichtungen fur eine Schmelzenbehandlung wahrend einer Verfahrensdurchfuhrung und/oder für eine vollständige Reinigung der Vorrichtung vorgesehen sein.