AT205310B

AT205310B - Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen von Stahl- oder Metallband mit andern Metallen oder Metallegierungen auf feuerflüssigem Wege

Info

Publication number: AT205310B
Application number: AT744657A
Authority: AT
Original assignee: Stahl & Walzwerke Rasselstein
Priority date: 1956-11-22
Filing date: 1957-11-16
Publication date: 1959-09-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen von Stahl- oder
Metallband mit andern Metallen oder Metallegierungen auf feuerfmssigem Wege
Bei dem bekannten Verfahren zur Metallisierung von Stahl und (oder) Metallbändern auf feuerflüssigem Wege, Insbesondere der Feuerverzinnung wird das Stahlband (oder die Blechtafel) zunächst durch ein Flussmittel und anschliessend durch eine Metallschmelze (z. B. Zinn) geführt und schliesslich das überschüssige Metall mit Quetschwalzen zurückgehalten, die in einem unmittelbar über dem Metallkessel angeordneten Fettbad laufen.

Dieses bekannte Verfahren hat, insbesondere auch bei der Feuerverzinnung erhebliche Mängel :
Die Leistung ist sehr beschränkt, da ein Band nur mit etwa 2,4 m/min, und ein Tafelblech nur mit einer Geschwindigkeit bis zu 12 m/min. durch das Zinnbad geführt werden kann. Eine Steigerung dieser Geschwindigkeit ist nicht möglich, weil dann die Zinnauflagestärke viel zu gross wird.

Eine massgebliche und zuverlässige Regulierung der Zinnstärke ist nicht möglich. Die Zinnschicht ist verhältnismässig stark und schwankt in einem Bereich von etwa 25. 40 g/m2. Die Zinnstärke ist ausserdem ungleich und es ist bei einem Band z. B. eine Schwankung von : I : 3 g/m2yorhanden. Die Zinnschicht ist ausserdem ungleichmässig, d. h. porig, so dass die mit der bekannten Feuerverzinnung hergestellten Bänder oder Bleche eine ungenügende Korrosionsbeständigkeit haben.

Nachteilig ist ferner, dass mehrere Quetschwalzenpaare erforderlich sind.-Für die Quetschwalzen kann nur Stahl verwendet werden, wobei sich auf dem Walzenumfang ein ZiDnfilm bildet, von dessen Stärke die Zinnschichtstarke des Bandes ab-
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gebeizt und nach der Verzinnung in umständlicher Weise entfettet werden.

Alle diese vorerwähnten erheblichen Nachteile der bekannten Feuermetallisierung werden mit der vorliegenden Erfindung beseitigt. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das Abquetschen des über-
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ge zugeführt, wobei dieses Reinigungsmittel zur Beseitigung der vom Band mitgeführten, durch unvollständige Reduktion oder Oxydation entstandenen Metallverbindungen dient. Als Reinigungsmittel wird vorteilhaft ein Reduktions- bzw. Flussmittel wie z. B. Chlorwasserstoff zugeführt.

Es werden ferner vorteilhaft Quetschwalzen verwendet, die eine metallabweisende Auflage bzw.

Oberflächenschicht aufweisen. Eingehende Versuche haben ergeben, dass eine sehr gute und gleichmässige Metallisierung mit Quetschwalzen erzielt wird, die eine Auflage aus gummielastischem Material, insbesondere aus Silikonkautschuk aufweisen.

Das von der üblichen Methode abweichende Verfahren nach der Erfindung hat, insbesondere bei der
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wird ferner eine wesentliche Qualitätsverbesserung In bezug auf gleichmässige Dicke des Überzugs erzielt, sowie auch ein gleichmässigerer und dichterer, d. h. porenfreier Überzug, der eine wesentliche Steigerung der Korrosionsbeständigkeit ergibt. Da die Oberflächenbeschaffenheit der Quetschwalzen die Stärke der Zinnschicht bedingt, so ist durch entsprechende Wahl der Walzenoberflächen eine einfache und zuverlässige Regelung der Zimtitrke zwischen zirka 15 - 60 g/m2 möglich.

Das neue Verfahren gestattet ferner

eine ausserordentlich hohe Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes bis zu etwa 100 m/min. Dank dieser hohen Durchlaufgeschwindigkeit kann auch die Stärke der Eisenzinnlegierungsschicht erheblich vermindert werden, so dass damit auch die weitere Ausarbeitung der Bänder erheblich erleichtert wird. Ausserdem sind auch die Investierungskosten für eine Verzinnungsanlage nach der Erfindung sowie auch die Betriebskosten aussergewöhnlich niedrig
Das neue Verfanren ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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:Quetschwalzen, Fig. 2 eine besondere Anordnung der in Schutzgas laufenden Quetschwalzen in grösserem
Massstab.

In der Zeichnung ist mit 1 ein beheizbarer Kessel für die Metallschmelze, bzw. das Zinnbad 2 bezeichnet.

Zweckmässig ist ein senkrechter Ein-und Auslauf des Stahl. oder Metallbandes 3 vorgesehen, das unter Spannung durch das Zinnbad hindurchgezogen wird, wobei das Band über eine Umlenkrolle 4 geführt ist. Vor dem Einlauf des Bandes wird dieses vorteilhaft mit bei 5 angedeuteten Heizvorrichtungen erhitzt, z. B. etwa auf die Temperatur des Zinnbades 2. Das Band, das vorher entfettet wurde (ein Beizen des Bandes ist nicht erforderlich), wird vor dem Eintritt in das Zinnbad durch ein Flussmittel 6 hindurchgeführt, für dÅas ein übliches Mittel, beispielsweise Zinkchlorid und Ammoniumchlorid verwendet werden kann. Diesem Flussmittelbad wird kontinuierlich von oben Wasser in geringer Menge zugeführt, so dass die oberen Schichten dieses Bades 6 verhältnismässig dünnflüssig sind und hiedurch das einlaufende Band 3 gut benetzt wird.

Die vom Band in das Zinnbad 2. mitgeschleppten Teile des Flussmittels, sowie auch die Reduktionsrückstände können durch mehrere beidseitig des Bandes und hintereinander angeordnete Abstreifvorrichtungen 7 zurückgehalten werden, die beispielsweise aus Bürsten mit chromlegierten Stahldrähten bestehen können.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Kessel 1 im Querschnitt U-förmig ausgebildet, so dass die beiden U-Schenkel la und Ib dieses Kessels einen Einlauf- bzw. Auslaufkai1al bilden. Dieser U-förmige Kessel hat - gegenüber den verhältnismässig grossen und langen bekannten Zinnherden den Vorteil eines wesentlich geringeren Zinneinsatzes.

Wie ans der Zeichnung hervorgeht, sind unmittelbar über dem Zinnkessel bzw. dem Austrittskanal lb Quetschwalzen 8 vorgesehen, die in einem Schutzgasbehälter 9 angeordnet sind.

Im Gegensatz zu den bekannten Zinnherden mit mehreren im Fettbad übereinander angeordneten Quetschwalzenpaaren genügt bei dem erfindungsgemässen Verfahren ein einziges Quetschwalzenpaar 8.

Versuche haben ergeben, dass als Quetschwalzen gegebenenfalls auch verzinnte Stahlwalzen verwendet werden können. Es bildet sich dann auf diesen Stahlwalzen ein Zinnfilm, der wesentlich dünner ist als bisher, so dass die Zinnauflage des Bandes etwa 20 - 25 g/m'/. beträgt.

Vorteilhaft werden jedoch Quetschwalzen verwendet, deren Oberflächenschicht bzw. Auflage zinnabwesend ist. Bei Verwendung solcher Walzen kann die Zinnauflage des Bandes in ihrer Stärke we- sentlich vermindert werden. Als zinnabweisende Walzen können verchromte Stahlwalzen oder auch Walzen aus Kohle, Porzellan oder Quarzglas verwendet werden. Das beste Ergebnis wurde mit Quetschwalzen erzielt, die eine gummielastische Auflage 10 aufweisen, für die vorteilhaft Silikonkautschuk verwendet wird. Bei Verwendung dieses elastischen und zinnabweisenden Materials für die Quetschwalzen kann der Walzenspalt gegenüber Walzen aus starrem Material vermindert und eine über die ganze Bandbreite gleichbleibende Zinnstärke erzielt werden.

Im Gegensatz zu den hohen Walzendrücken bei den Stahlquetschwalzen der bekannten Zinnherde ist der gegenseitige Anpressdruck der Quetschwalzen 8 sehr gering und beträgt beispielsweise nur etwa 20 kg bei einer Band- bzw. Walzbreite von 600 mm. Wesentlich für die einwandfreie Funktion der Quetschwalzen 8 ist die Zuführung eines zugleich als Gleitmittel wirkenden Reinigungs- bzw. Reduktionsmittels. Bei der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 1 sind unterhalb der Walzen 8 Rohre 11 und 12 angeordnet, die einander zugekehrte Lochreihen 13 aufweisen, aus denen das zugeführte Gas in den sich kreuzenden durch gestrichelte Linien angedeutete Richtungen austritt.

Die Löcher 13 dieser Rohre haben einen Abstand von zirka 10 mm und einen verhältnismässig kleinen Durchmesser von beispielsweise nur 0, 4 mm, wobei auch der Gasdruck relativ niedrig ist (beispielsweise 5 - 50 mm wassersäule), so dass also das Gas nur mit geringer Geschwindigkeit austritt, also den Quetschwalzen 8 fortlaufend nur sehr geringe Mengen des Reduktionsmittels zugeführt werden.

Nach Fig. 1 wird beispielsweise mit den Rohren 11 angefeuchteter Chlorwasserstoff und mit den Rohren 12 Ammoniak zugeführt, so dass Ammoniumchlorid entsteht, das in sehr fein verteilter Form an die

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vorteilhaft eintigt. Es werden damit nicht nur die Quetschwalzen ständig rein gehalten, sondern auch ein verzinntes Band erzielt, das eine ausserordentlich gleichmässige porenfreie und hochglänzende Zinnschicht aufweist.

Wie bereits erwähnt, erfolgt das Abquetschen des mitgeschleppten bei 14 angedeuteten überschüssigen Zinns in einer Schutzgasatmosphäre. Zu diesem Zweck ist ein unterhalb der Quetschwalzen angeordneter, in das Metallbad eintauchender und bis in die Nähe des Walzenspaltes reichender, das fortlaufende Band schützender Kanal 15 vorgesehen. Nach Fig. l wird diesem Kanal ein inertes Schutzgas, z. B. Stickstoff durch eine Leitung 16 zugeführt. Bei der vorteilhaften Ausführung nach Fig. 2 sind Gaszuleitungen 16 und 17 vorgesehen, von denen die Leitungen 16 unten und die Leitungen 17 oben in den Schutzkanal 15 einmünden. Durch die Leitungen 16 wird beidseitig dem Band Schutzgas und durch die Leitungen 17 das Reduktionsmittel zugeführt. Gute Erfolge wurden mit der Zuführung von Chlorwasserstoff durch die Leitungen 17 erzielt.

Bei der Verwendung von Ammoniumchlorid gemäss Fig. 1 tritt eine Kondensation an untertemperierten Stellen ein, was gegebenenfalls zu Verstopfungen führen kann.

Zur Erzielung einer einwandfreien Verzinnung ist die richtige Dosierung des den Quetschwalzen 8 bzw. dem Walzenspalt zugeführten Flussmittels. notwendig :
Wird den Quetschwalzen {'überhaupt kein Reduktions- bzw. Flussmittel zugeführt, so laufen die Walzen trocken und es erfolgt ein vollständiges Abquetschen der gesamten Reinzinnschicht. Wird zu wenig Flussmittel zugeführt, so entsteht eine Zinnschicht mit zu geringer und unregelmässiger Stärke, und das Band erhält ein fleckiges Aussehen. Wird anderseits das Flussmittel zu reichlich zugeführt, so entsteht eine starke Zinnschicht und es wird ausserdem eine unsaubere Bandoberfläche erzielt, die durch die Ätzung des Bandes durch das mitgeschleppt Flussmittel hervorgerufen wird.

An Stelle von Chlorwasserstoff als Flussmittel kann gegebenenfalls auch ein an die Quetschwalzen angepresster Salmiakstein Verwendung finden, oder aber auch die Quetschwalzen mit Salzsäure benetzt werden.

Ausser den angeführten Flussmitteln sind auch Öle, Wachse, Lacke, Schmiermittel im allgemeinen und sogar Wasser, sofern sie eine bei Arbeitstemperatur genügend niedrige Oberflächenspannung besitzen, brauchbar. Bei Flussmitteln erfolgt das Reinigen der Walzenoberfläche durch chemische Reaktion, während bei den Ölen, Wachsen usw. der Effekt durch rein mechanische Wirkung erreicht wird, indem die Rackstände entweder überdeckt, oder unterwandert und abgeschwemmt weiden. Diese Schmiermittel dürfen aber nicht im Übermass zugegeben werden, weil sonst bei den hohen Geschwindigkeiten das Gleitmittel gleichzeitig - ähnlich wie beim Kaltwalzen-als Druckmittel arbeitet und den gesamten (weichen) Rein- zinnilberzug abquetscht.

Das gemäss Fig. 2 bei 16 aus dem Schutzgasbehälter 9 austretende verzinnte Band, das eine hochglänzende Oberfläche aufweist, wird zweckmässig mit dem bei der galvanischen Verzinnung üblichen Verfahren nachbehandelt, d. h. noch eine Schutzschicht (Ölfilm oder Chromathehandlung) aufgebracht.

Die Stärke der Zinnschicht kann mit dem neuen Verfahren fein und zuverlässig geregelt werden. Durch Polieren der Oberfläche der Quetschwalzen 8 ist es möglich, die Zinnauflage in ihrer Stärke bis auf etwa 15 g/m zu vermüldem. Es kann ferner auch auf beiden Seiten des Bandes eine verschieden starke Zinnschicht erzeugt werden, indem die Oberflächenglätte der beiden zusammenarbeitenden Quetschwalzen 8 entsprechend verschieden gewählt wird.

Das neue Verfahren ist nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel mit Zinn beschränkt, sondern kann analog auch zum Überziehen von Bändern mit Zink oder Aluminium auf feuerflüssigem Wege angewendet werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren-zum Überziehen von Stahl- oder Metallband mit ändern Metallen oder Metallegierun- gen auf feuerflüssigem Wege, bei welchem das Band durch ein Flussmittel, anschliessend durch sine Metall-oder-legierungsschmelze geführt und schliesslich beim Austritt des Bandes aus dem Metallbad das überschüssige Metall mit Quetschwalzen zurückgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Abquetschen über dem Metallbad in einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen und den Walzen kontinuierlich in an sich bekannterWeise ein zugleich als Gleitmittel wirkendes Reinigungsmittel in geringer Menge zugeführt wird, das zur Beseitigung der vom Band mitgeführten, durch unvollständige Reduktion oder Oxydation entstandenen Metallverbindungen dient.

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2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel den Walzen vor dem Eintritt des Bandes in den Walzenspalt zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Band mitgenommenen Reduk- tionsrückstände im Metallbad abgestreift werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Quetschwalzen verwendet werden, die eine metallabweisende Oberflachenschicht aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Quetschwalzen mit einer Auflage aus gummielastischem Material, insbesondere aus Silikonkautschuk verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Quetschwalzen verwendet werden, die eine polierte Oberfläche aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung von verschiedenen Me- tallstärken auf beiden Bandseiten die Oberflächenglätte der beiden zusammenarbeitenden Quetschwalzen entsprechend verschieden gewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Quetschwalzen ein Fluss- mittel zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Quetschwalzen Chlorwasserstoff zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band vor dem Einlaufen in das Metallbad vorerhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Schutzgas als auch das Reinigungsmittel beidseitig des Bandes zugeführt werden, u. zw. ersteres unmittelbar über dem Metallbad und letzteres vor dem Eintritt des Bandes in den Walzenspalt.

12. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen beheizbaren Kessel für die Metallschmelze mit zweckmässig senkrechtem Ein- und Auslauf des Bandes, eine im Metallbad angeordnete Umlenkrolle, und ein über dem Kessel in einem Schutzgasbehälter angeordnetes Quetschwalzenpaar.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, so dass die beiden U-Schenkel dieses Kessels einen Ein- und Auslaufkanal bilden.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Metallbad auf der Bandeinlaufseite mehrere, hintereinander und beidseitig vom Band angeordnete Abstreifvorrichtungen vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen unterhalb der Quetschwalzen angeordneten, in das Metallbad eintauchenden und bis in die Nähe des Walzenspaltes reichenden, das durchlaufende Band schützenden Kanal, in den beidseitig unten und oben Gasleitungen für die Zuführung eines inerten Schutzgases und eines Reinigungsmittels einmünden.