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Verzinktes Blechmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft verzinktes Eisenband und-blech, die auf einer Seite einen schweren Zink- überzug von üblicher Stärke und auf der andern Seite einen sehr viel dünneren Zinküberzug tragen. Es hat sich herausgestellt, dass ein verzinktes Produkt mit einem schweren oder einem Überzug in üblicher
Stärke auf einer Seite und einem dünneren Überzug auf der andern Seite viele Verwendungszwecke be- sitzt. Wenn z.
B. verzinkte Bleche für Dachbedeckungen oder als Seitenwände von Gebäuden verwendet werden, so werden an den Aussenseiten die dicken Überzüge benötigt, welche eine lange Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen gewährleisten ; die Innenseiten solcher Ble- che, welche keinen Witterungseinflüssen ausgesetzt sind, bedürfen jedoch keines so dicken Überzuges.
Es wurden bereits verschiedene Vorschläge zur Herstellung von unterschiedlich überzogenem verzink- tem Blech oder Band gemacht. Beim Verzinken wird das Eisenmaterial durch ein Bad aus geschmolzenem
Zink geführt, und es tritt aus diesem Bad zwischen Austrittswalzen aus, deren Abstand so geregelt ist, dass dadurch das Ausmass, die Gleichmässigkeit und die Dicke des Überzuges bestimmt wird. Es wurde gefunden, dass man die Austrittswalze auf einer Seite des Eisenbandes so kalibrieren kann, dass sich auf der Bandoberfläche auf dieser Seite ein dünnerer Überzug ausbildet. Auch wurde bereits die Anwendung eines Luftstrahles auf den Meniskus an den Austrittswalzen vorgeschlagen, wodurch die Menge des auf der Bandoberfläche verbleibenden Überzugsmetalls verringert werden kann.
Unter Meniskus ist die Zinkmenge zu verstehen, welche sich über einer Austrittswalze zwischen ihr und der Oberfläche des austretenden Bandes ansammelt.
Man kann auch auf einer Seite des Bandes oberhalb einer Standardaustrittswalze eine Abstreifvorrichtung anbringen, welche fast den gesamten, auf dieser Seite verbliebenen Überzug abstreift. Der Abstreifer kann aus Metall oder 4us einem andern Material mit ausreichender Festigkeit und Hitzebeständigkeit bestehen.
Eine Schwierigkeit bei der Herstellung von unterschiedlich überzogenem, verzinktem Eisenband besteht darin, dass die abgestreifte oder anderweitig dünner überzogene Seite des Materials leicht streifig und unansehnlich wird. Für bestimmte Verwendungszwecke ist dies unwesentlich ; wenn jedoch die dunner überzogene Seite des Materials sichtbar ist, muss sie in der Regel mit Farbe oder Email bedeckt werden.
Die auf übliche Weise erhaltenen Zinküberzüge nehmen nun jedoch Farben und Lacke ohne eine Vorbehandlung nicht leicht an. Solche Vorbehandlungen sind aber teuer und bedingen die Erstellung ziemlich umständlicher Einrichtungen.
Für wieder andere Verwendungszwecke soll nur eine Seite des verzinkten Produktes mit einem Farboder Lackanstrich aus organischem Material versehen werden, während die andere Seite einen üblichen oder dicken Zinküberzug tragen soll. Wenn der genannte Anstrich an einer sehr dünnen Zinkschicht auf der einen Seite des Produktes haften würde, brauchten natürlich nicht beide Seiten einen dicken Zink- überzug zu erhalten. Ein Beispiel für einen derartigen Verwendungszweck sind bestimmte Blechteile von Autokarosserien, bei denen die Aussenseite mit einem üblichen Automobillack bedeckt und geschützt wird, während die Innenseite mit Luft, Feuchtigkeit und andern korrodierenden Medien in Berührung kommt, jedoch nicht leicht angestrichen oder anderweitig geschützt werden kann.
Das erfindungsgemässe
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Ein weiteres Problem tritt bei Verwendung von verzinktem Blech für die Unterseite von Automobilen auf. Für gewöhnlich werden benachbarte Blechteile durch Punktschweissung miteinander verbunden ; die üblichen Zinküberzüge bilden dabei beträchtliche Materialansammlungen an den Spitzen der Kupferschweisselektrode. Dies behindert die Schweissung und erfordert eine häufige Unterbrechung zur Reinigung der Elektrodenspitzen.
Hauptaufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines neuen verzinkten Produktes sowie eines Verfahrens zu seiner Herstellung, wodurch alle vorstehend erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, metallplattiertes Eisenblech so herzustellen, dass man den aus einem geschmolzenen Metallbad aufgebrachten Überzug vollständig mit dem Eisenblech legierte. Zu diesem Zweck wurde auf das senkrecht nach oben aus dem Bad austretende Blech unmittelbar nach Verlassen des Bades eine starke Flamme gerichtet, welche eine vollständige Legierung des Überzuges mit dem Blech bewirkte.
Die erhaltenen Überzüge sind jedoch wesentlich dicker als die bei den üblichen Tauchverfahren erhaltenen.
Es wurde schon früher festgestellt, dass ein verzinktes Blech, welches einer Hitzebehandlung unter
Zunahme der Dicke der Legierungsschicht an der Grenzfläche zwischen Grundmaterial und Plattierschicht unterworfen wurde, in der Regel ein besseres Aufnahmevermögen für Farben und Lacke und trotzdem noch eine überraschende Korrosionsbeständigkeit aufweist. Es ist jedoch nicht immer günstig, die Zwischen- flächenlegierullg auf beiden Seiten des Bleches zu verstärken, u. zw. aus den folgenden Gründen : Die verzinkten Bleche werden vorzugsweise so erhalten, dass man kaltgewalztes Blechband zunächst durch einen Oxydationsofen führt, in welchem Öle, Fette, kohlehaltige Verschmutzungen und andere nicht reduzierbare Stoffe von seinen Oberflächen entfernt werden, wobei sich ein dünner, geregelter Oxydüberzug bildet.
Das Band wird dann in einen Reduktionsofen geführt, worin der dünne Oxydüberzug vollständig reduziert wird. Die Temperatur in dem Reduktionsofen kann gegebenenfalls zur Glühung des Gutes ausreichen. Aus dem Reduktionsofen wandert das Band durch eine Kühlhaube, in welcher es immer noch durch reduzierende Gase geschützt wird und wird dann unter die Oberfläche eines das geschmolzene Überzugsmetall enthaltenden Behälters geführt, das an der Eintrittsstelle frei von Verschmutzungen gehalten wird.
Das Band wandert nur eine sehr kurze Strecke durch den Behälter. Das Zinkmetall in dem Behälter enthält eine kleine Menge Aluminium. All diese Bedingungen ergeben vereint ein verzinktes Produkt, in welchem die Zwischenflächenlegierung nur äusserst dünn ist. Man nimmt an, dass dies weitgehend der Grund für die aussergewöhnlich hohe Duktilität und Haftfestigkeit des Überzuges an dem Blech ist, so dass dieser Überzug jede Biegebeanspruchung, Verformung, Verstreckung oder andere Bearbeitung aushalten kann. Eine Glühbehandlung, durch welche die Stärke der Legierungsschicht an der Zwischenfläche beträchtlich erhöht wird, würde die Duktilität und die Haftfestigkeit des Zinküberzuges beeinträchtigen.
Es wurde nun gefunden, dass ein beidseitig unterschiedlich verzinktes Blechmaterial, welches sich dadurch kennzeichnet, dass es auf einer Seite eine mit dem Grundmaterial durch eine dünne Eisen-ZinkLegierungsschicht verbundene Zinkauflage und auf der andern Seite eine dünne Zinkschicht trägt, die vollständig mit dem Eisenträger legiert ist, wobei das zur Aufbringung der Schicht verwendete Zink in an
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gen für Farben und Lacke und eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweist, sondern auch ausserordentlich duktil ist und dass die Überzüge ausgezeichnet haften.
Man kann das neue, verbesserte Blechmaterial mit den ungleich dicken Zinküberzügen auf beiden Seiten dadurch erhalten, dass man das Blech auf der den dünneren Überzug tragenden Seite kurz örtlich so stark erhitzt, dass sich das Zink auf dieser Seite vollständig mit dem Eisenblech legiert, während auf der andern Seite der Zinküberzug und eine zwischen diesem Zinkilberzug und dem Trägerblech befindliche Legierungsschicht unverändert bleiben.
Bei Durchführung der Erfindung wird das Band auf die beschriebene Weise vorbehandelt und überzogen. Gegebenenfalls können die Austrittswalzen so kalibriert werden, dass man auf den gegenüberliegenden Bandseiten verschieden dicke Überzüge erhält oder ein Luftstrahl kann auf einer Seite auf den Meniskus gerichtet werden, wie dies vorstehend erwähnt ist. Diese Mittel sind jedoch für die Erfindung unwesentlich. Bevorzugt wird ein Abstreifer verwendet, der so angebracht wird, dass das Band abgebogen wird und über seine ganze Breite mit dem Abstreifer in Berührung kommt. Bei richtiger Anwendung eines solchen Abstreifers wird der Hauptteil des Zinkes auf der einen Seite des Bandes entfernt.
Der auf der andern Seite des Bandes befindliche Zinküberzug ist für die Erfindung ohne Bedeutung.
Je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck des Produktes kann der dicke Überzug die handelsübliche Stärke, u. zw. bis zu 28 g oder mehr pro Seite betragen. Auf der andern Seite kann der Überzug z. B. 2,8 g oder weniger pro Seite dick sein.
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Die Erhitzung der abgestreiften Bandseite erfolgt am besten mittels Gasbrennern oder auf andere ge- eignete Weise, z. B. auf elektrischem Wege. Nimmt man an, dass das Band senkrecht aus dem Überzugs- behälter austritt, so werden die Brenner waagrecht angeordnet, so dass sie quer über das Band strahlen.
Die genaue Stellung der Brenner in bezug auf die Austrittswalzen ist nicht wesentlich und es hat sich ge- zeigt, dass der Abstand der Brenner von den Austrittswalzen zwischen etwa 30 cm und 3 m schwanken kann. Die Brenner werden in einem solchen Abstand von der Bandoberfläche angeordnet, dass diese Oberfläche in der gewünschten Weise erhitzt wird. In der Regel befinden sich die Brenner in einem Abstand von etwa 5 - 20 cm von dem Band. Die erzeugte Hitze kann zwischen 260 C und etwa 7600C an der Bandoberfläche variieren. Die Erhitzung soll so erfolgen, dass die dünn überzogene Bandoberfläche zwar auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird, die Geschwindigkeit, mit welcher die Wärme bei Abkühlung des Bandes an der Luft abgeführt wird, jedoch einen Übergang der Wärme auf die gegenüberliegende Bandseite weitgehend verhindert.
Die Temperatur kann je nach der Stärke des auf der abgestreiften Bandseite verbliebenen Zinküberzuges und der zur Legierung dieses Überzuges mit dem Trägermetall erforderlichen Wärmemenge reguliert werden.
In der Praxis wird zweckmässig die Temperatur des geschmolzenen Metalls in dem Überzugsbehälter erhöht. Die Temperatur in dem Behälter kann bis auf etwa 4650C erhöht werden, ohne dass dadurch die Eigenschaften des Standard- oder dicken Zinküberzuges auf der andern Bandoberfläche merklich beeinflusst werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Beidseitig verzinktes Blechmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einer Seite eine mit dem Grundmaterial durch eine dünne Eisen-Zink-Legierungsschicht verbundene Zinkauflage und auf der andern Seite eine dünne Zinkschicht trägt, die vollständig mit dem Eisenträger legiert ist, wobei das zur Aufbringung der Schicht verwendete Zink in an sich bekannter Weise eine kleine Menge Aluminium enthält.