<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE OM IN CONTINU EEN STAALPLAAT TE VERVAARDIGEN,
EMI1.1
ZULK EEN STAALPLAAT EN INSTALLATIE VOOR ZULK EEN WERKWIJZE WERKWIJZE
De huidige uitvinding betreft een werkwijze om in continu een staalplaat of band te vervaardigen die ten minste op een deel van een zijde voorzien is van een Zn-Ni laag die electrolytisch afgezet wordt, waarin bovengenoemde staalplaat in ten minste een electrolytische cel ingestoken wordt, welke een oplossing Zn en Ni bevat.
Zulk een werkwijze is bekend.
Het is ook bekend dat een staalplaat die in een oplossing van zink en nikkel sulfaten gedompeld wordt door een afzetting van niet-kristallijne Ni zwart wordt. De vorming van die afzetting is een gevolg van het bestaan van een verschil van electronegativiteit voor het koppel Ni-Fe.
Dit verschil is zeer beperkt zodat de afzettingssnelheid laag is maar de nikkel stevig verbonden is.
Het bestaan van zulk een Ni afzetting betekent dat de staalplaat onbekwaam is voor de fosfotatie (behandeling met fosforzuur). Inderdaad, moet het fosforzuur eerst de Ni afzetting oplossen en dan met het staal reageren om een laag fosfaten te vormen. Het bestaan van een Ni afzetting leidt tot het bekomen van een niet homegene en onregelmatige laag van
<Desc/Clms Page number 2>
fosfaten waardoor geen goede verbindingen met verflagen kunnen verzekerd worden.
Om de Ni-afzetting op een zijde van de staalplaat die gefosfateerd moet worden te vermijden moet men bovengenoemde zijde beschermen zodat zij niet in contact wordt gebracht met het electrolytische bad.
Een andere oplossing is het verwijderen van de Ni afzetting door middel van een polijstmachine of door middel van een electrolytische afbijtwerkwijze waarin organische of metalen zuren gebruikt worden.
Het polijsten heeft als nadeel de ruwheid van het behandelde oppervlak te verslechteren terwijl de risico's van het afbijten een niet compleet verwijderen van de Ni afzetting en/of een verder afbijten van het staal zijn.
Om het afbijten te vergemakkelijken is het bekend de twee zijden van de staalplaat met een Zn-Ni laag te bedekken, waarvan een die afgebeten moet worden slechts door een dunne Zn - Ni laag bedekt wordt.
Toch blijft het verwijderen van die laag door een electrolytische werkwijze een dure en ingewikkelde behandeling.
De huidige uitvinding betreft dus een werkwijze om de zijde of een deel ervan die niet door een Zn - Ni laag bedekt moet worden te beschermen met een substraat dat gemakkelijk verwijderd kan worden en waarop de verbinding met Ni niet zo stevig is als deze tussen Ni en staal.
<Desc/Clms Page number 3>
De werkwijze volgens de uitvinding die van het in de eerste paragraaf beschreven type is, is gekenmerkt doordat, v66r het insteken van de staalplaat in de electrolytische cel (len) de staalplaat van een Zn laag voorzien is op ten minste een deel van een zijde, zodat, na het insteken van de staalplaat in de cellen, de Ni afzetting op de Zn laag verwijderd kan worden door middel van zwavelzuur.
Volgens een ander kenmerk van de werkwijze volgens de uitvinding wordt bovengenoemde Zn laag gevormd door het insteken van de staalplaat in een electrolytische cel die een oplossing Zn bevat.
Volgens een verder kenmerk van de werkwijze volgens de uitvinding wordt op een zijde van de staalplaat een Zn laag in de Zn electrolytische cel afgezet, terwijl een Zn-Ni laag in de andere cellen wordt afgezet.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding verwijdert men de Ni afzetting op de Zn laag door het in contact brengen van de staalplaat met zwavelzuur. Bij voorkeur wordt de Ni afzetting verwijderd door het steken van de staalplaat in ten minste een bad dat zwavelzuur bevat.
Bovengenoemd bad-bevat 5 tot 50 g/l, bij voorkeur 10 tot 20 g/l zwavelzuur terwijl de temperatuur van het bad tussen 20 en 60 C, bij voorkeur tussen 30 en 50 C schommelt. De behandeling van de staalplaat in het bad duurt minder dan 1 minuut, en is bij voorkeur van 4 tot 23 seconden.
<Desc/Clms Page number 4>
Na het verwijderen van de Ni afzetting op de Zn laag spoelt men de staalplaat zodat de pH van de vloeibare stof die zich nog op de staalplaat bevindt hoger dan 3, 5 is. Bij voorkeur is die pH ongeveer 7.
De dikte van de Zn laag waarop Ni zich kan afzetten schommelt tussen 0, 1 en 2 microns bij voorkeur tussen 0, 2 en 1 micron.
Zulk een laag kan bekomen worden door het steken van de staalplaat in een electrolytische cel, welke tussen 15 en 100 g/l, bij voorkeur tussen 30 en 80 g/l Zn bevat.
De uitvinding betreft ook een staalplaat die ten minste op een deel van een zijde van een Zn - Ni laag voorzien is, welke een Zn laag bezit waarop een Ni afzetting bestaat.
Beide zijden van de staalplaat volgens de uitvinding zijn, min of meer, aan een Zn-Ni afzetting onderworpen maar op een van bovengenoemde zijde gebeurt de afzetting op een Zn laag welke bij voorkeur door electrolyse bekomen wordt.
De uitvinding betreft nog een installatie om in continu een staalplaat te vervaardigen die ten minste op een deel van een-zijde voorzien is van een electrolytisch afgezette Zn-Ni laag, welke installatie uit ten minste een elektrolytische cel bestaat waarin de staalplaat gestoken wordt. De installatie volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat ze middelen omvat om een Zn laag op ten minste een deel van een zijde van de staalplaat te voorzien voor het insteken van de staalplaat in bovengenoemde electrolytische cel (len)
<Desc/Clms Page number 5>
zodat de Ni afzetting op de Zn laag door middel van zwavelzuur kan verwijderd worden. Zulke middelen bestaan, bij voorbeeld, uit ten minste een electrolytische cel waarin de staalplaat gestoken wordt zodat een Zn laag op ten minste een deel van de staalplaat gevormd wordt.
Bij voorkeur omvat de installatie volgens de uitvinding : - een inrichting om de Ni afzetting te verwijderen, welke bij voorbeeld uit een zwavelzuurbad bestaat ; - een sproei- of spoelinrichting die bestemd is om de pH van de vloeibare stof die zich nog op de plaat bevindt tot bij voorkeur ongeveer 7 te verhogen.
Andere kenmerken van de werkwijze en de installatie volgens de uitvinding zullen uit de volgende beschrijving voortvloeien, waarin verwezen is naar de enige bijgevoegde figuur welke een uitvoeringsvorm van een installatie volgens de uitvinding toont.
De installatie omvat : meerdere electrolitische cellen 1 om een laag Ni-Zn op een zijde 2 van een staalplaat 3 af te zetten ; middelen 5 om de andere zijde 4 van de staalplaat 3
EMI5.1
van een Zn laag te voorzien v66r het insteken van de staalplaat 3 in de cellen 1, zodat de afzetting van Ni op de Zn laag die in de cellen 1 gebeurt door middel van zwavelzuur kan verwijderd worden, en
<Desc/Clms Page number 6>
een inrichting 21 om de afzetting van Ni op de Zn laag te verwijderen.
De cellen 1 zijn bij voorkeur cellen zoals beschreven in DE-A-3510592.
Deze cellen 1 zijn in verbinding met een tank 6 door middel van pompen 7,8, inlaatbuis 9 en uitlaatbuis 10 zodat de Ni en Zn concentratie van de elektrolyte min of meer constant blijft in de cellen l.
De concentratie van de cellen 1 zijn, bij voorbeeld, de concentratie die in BE-A-881 635 en 882 525 zijn gegeven. De elektrolyte die tenminste Zn en Ni sulfaten bevat kan ook andere produkten zoals SrS04, polymeren, enz bevatten.
De tank 6 is van middelen voorzien om Zn en Ni op te lossen in de elektrolyte.
De middelen 5 om de zijde 4 van een Zn laag te voorzien bestaan uit electrolytische cellen 11 waar de staalplaat ingestoken wordt. Deze cellen 11 zijn bij voorkeur cellen die in de DE 3510592 beschreven zijn.
De staalplaat of staalband 3 beweegt zieh op rollen 13,14, 15. In de cellen beweegt de band 3 zich tussen stroomrollen 14 en een bodemrol 15.
De cellen 11 bevatten een elektrolyte, een oplossing van ZnSO., en zijn in verbinding met een tank 16 door middel van pompen 17,18, inlaatbuis 19 en uitlaatbuis 20 om een min of meer constante Zn concentratie in de cellen 11 te behouden. De tank 16 is van middelen voorzien om Zn in de elektrolyte op te lossen.
<Desc/Clms Page number 7>
De inrichting 21 om de Ni afzetting op de Zn laag te verwijderen bestaat uit ten minste een bad 22 dat zwavelzuur bevat en waarin de staalband 3 gestoken is door middel van rollen 13. Het bad 22 is in verbinding met een zwavelzuurtank zodat de zwavelzuur concentratie in het bad 22 min of meer constant blijft.
In bovengenoemde tank 23 verwijdert men ook de oplossing Zn en Ni.
Na het verwijderen van de Ni afzetting op de Zn laag en van de bovengenoemde Zn laag wordt de staalband in een inrichting 24 gebracht waarin de staalband aan een spoeling onderworpen is. Deze inrichting omvat sproeiers 25 die bij voorbeeld water op de band 3 sproeien zodat de pH van de vloeibare stof die zich nog op de band 3 bevindt hoger dan 3, 5 is.
Een voorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding zal hierna beschreven worden.
Een staalband 3 werd in ten minste een elektrolytische cel 11 gestoken. Deze cel bevatte 15 tot 100 g/l, bij voorkeur 30 tot 80 g/l Zn.
Men gebruikte in die cel, tussen de cathode (de band 3) en de anoden 26 een stroomdichtheid van 20
EMI7.1
2 2 tot 200 A/dm2, bij voorkeur van 40 tot 150
De snelheid van de band en/of van de elektrolyte werd gekozen zodat de snelheid van de band ten opzichte van de elektrolyte tussen 2 en 8 m/s, bij voorkeur tussen 3 en 5, 5 m/s lag.
Men bekwam zo een band met een Zn laag waarvan de dikte tussen 0, 1 en 2 microns, bij voorkeur
<Desc/Clms Page number 8>
tussen 0, 2 en 1 micron lag.
De band 3 was dan gestoken in elektrolytische cellen 1 om een zijde van de band van een Zn-Ni laag te voorzien. Gedurende die behandeling gebeurde een Ni afzetting op de Zn laag.
Om een band te bekomen die slechts op een zijde voorzien is van een Zn-Ni laag, werd de band in ten minste een bad met zwavelzuur gestoken.
Bovengenoemd bad bevatte 5 tot 50 g/l, bij voorkeur 10
EMI8.1
tot 20 g/l zwavelzuur en de temperatuur ervan lag tussen 20 en 60 C, bij voorkeur tussen 30 en 50 C. De contacttijd van de band met zwavelzuur die gewoonlijk minder dan 1 minuut is, was, bij voorkeur, van 4 tot 23 seconden.
Deze behandeling liet het verwijderen van de Zn laag waarop een Ni afzetting bestond toe.
Men sproeide daarna water op de zijde die behandeld werd zodat de pH op die zijde van ongeveer 7 was.
In die beschrijving spreekt men over een afzetting van Ni op een Zn laag die verwijderd kan worden door middel van zwavelzuur.
Men kan ook elektrolytische werkwijzen, organische of metalen zuren, gebruiken voor het verwijderen van de Ni afzetting op de Zn laag. Het feit dat de Ni afzetting door middel van zwavelzuur verwijderd kan worden betekent dat de contacttijd van de staalplaat met de electrolyte, de organische of metalen zuren zeer gering is zodat de staalplaat niet beschadigd wordt.
<Desc / Clms Page number 1>
METHOD OF MANUFACTURING A STEEL SHEET,
EMI1.1
SUCH A STEEL SHEET AND INSTALLATION FOR SUCH A METHOD METHOD
The present invention relates to a method for continuously producing a steel sheet or strip which is provided at least on part of one side with a Zn-Ni layer which is electrolytically deposited, in which the above steel sheet is inserted into at least one electrolytic cell, which contains a solution Zn and Ni.
Such a method is known.
It is also known that a steel sheet immersed in a solution of zinc and nickel sulfates turns black by a deposit of non-crystalline Ni. The formation of that deposit is due to the existence of a difference of electronegativity for the Ni-Fe couple.
This difference is very limited so that the deposition rate is low but the nickel is firmly bonded.
The existence of such a Ni deposit means that the steel sheet is incapable of phosphotation (treatment with phosphoric acid). Indeed, the phosphoric acid must first dissolve the Ni deposit and then react with the steel to form a layer of phosphates. The existence of a Ni deposit results in a non-homogeneous and irregular layer of
<Desc / Clms Page number 2>
phosphates so that good connections with paint layers cannot be ensured.
To avoid the Ni deposition on one side of the steel sheet to be phosphated, the above-mentioned side must be protected so that it is not brought into contact with the electrolytic bath.
Another solution is to remove the Ni deposit by a polishing machine or by an electrolytic stripping method using organic or metallic acids.
The disadvantage of polishing is to deteriorate the roughness of the treated surface, while the risks of stripping are incomplete removal of the Ni deposit and / or further stripping of the steel.
To facilitate the stripping, it is known to cover the two sides of the steel sheet with a Zn-Ni layer, one of which is to be stripped off is covered only by a thin Zn-Ni layer.
However, the removal of that layer by an electrolytic method remains an expensive and complicated treatment.
The present invention thus relates to a method of protecting the side or part thereof which is not to be covered by a Zn-Ni layer with a substrate that can be easily removed and on which the connection with Ni is not as strong as that between Ni and steel.
<Desc / Clms Page number 3>
The method according to the invention, which is of the type described in the first paragraph, is characterized in that, before inserting the steel sheet into the electrolytic cell (s), the steel sheet is coated with Zn on at least part of one side, so that, after inserting the steel sheet into the cells, the Ni deposit on the Zn layer can be removed by means of sulfuric acid.
According to another feature of the method according to the invention, the above Zn layer is formed by inserting the steel sheet into an electrolytic cell containing a solution Zn.
According to a further feature of the method according to the invention, a Zn layer is deposited in the Zn electrolytic cell on one side of the steel sheet, while a Zn-Ni layer is deposited in the other cells.
In an embodiment of the method according to the invention, the Ni deposit on the Zn layer is removed by contacting the steel sheet with sulfuric acid. Preferably, the Ni deposit is removed by inserting the steel sheet into at least one bath containing sulfuric acid.
The above bath contains 5 to 50 g / l, preferably 10 to 20 g / l sulfuric acid, while the temperature of the bath fluctuates between 20 and 60 C, preferably between 30 and 50 C. The treatment of the steel sheet in the bath takes less than 1 minute, and is preferably from 4 to 23 seconds.
<Desc / Clms Page number 4>
After removing the Ni deposit on the Zn layer, the steel plate is rinsed so that the pH of the liquid substance still on the steel plate is higher than 3.5. Preferably, that pH is about 7.
The thickness of the Zn layer on which Ni can deposit fluctuates between 0.1 and 2 microns, preferably between 0.2 and 1 micron.
Such a layer can be obtained by inserting the steel sheet into an electrolytic cell, which contains between 15 and 100 g / l, preferably between 30 and 80 g / l Zn.
The invention also relates to a steel plate which is provided with a Zn - Ni layer on at least part of one side, which has a Zn layer on which a Ni deposit exists.
Both sides of the steel sheet according to the invention have been subjected, more or less, to a Zn-Ni deposit, but on one of the above-mentioned sides, the deposition takes place on a Zn layer, which is preferably obtained by electrolysis.
The invention further relates to an installation for the continuous production of a steel plate which is provided on at least part of one side with an electrolytically deposited Zn-Ni layer, which installation consists of at least one electrolytic cell into which the steel plate is inserted. The installation according to the invention is characterized in that it comprises means for providing a Zn layer on at least part of one side of the steel plate for inserting the steel plate into the above electrolytic cell (s).
<Desc / Clms Page number 5>
so that the Ni deposit on the Zn layer can be removed by sulfuric acid. Such means consist, for example, of at least one electrolytic cell into which the steel sheet is inserted, so that a Zn layer is formed on at least a part of the steel sheet.
The installation according to the invention preferably comprises: - a device for removing the Ni deposit, which for instance consists of a sulfuric acid bath; - a spraying or rinsing device intended to raise the pH of the liquid substance still on the plate to preferably about 7.
Other features of the method and installation of the invention will follow from the following description, which refers to the only appended figure showing an embodiment of an installation of the invention.
The installation comprises: several electrolitic cells 1 to deposit a layer of Ni-Zn on one side 2 of a steel plate 3; means 5 on the other side 4 of the steel plate 3
EMI5.1
Zn layer prior to inserting the steel sheet 3 into cells 1, so that the deposition of Ni on the Zn layer occurring in cells 1 can be removed by sulfuric acid, and
<Desc / Clms Page number 6>
a device 21 for removing the deposition of Ni on the Zn layer.
Cells 1 are preferably cells as described in DE-A-3510592.
These cells 1 are connected to a tank 6 by means of pumps 7,8, inlet tube 9 and outlet tube 10, so that the Ni and Zn concentration of the electrolyte remains more or less constant in cells 1.
The concentration of the cells 1 are, for example, the concentration given in BE-A-881 635 and 882 525. The electrolyte containing at least Zn and Ni sulfates may also contain other products such as SrSO 4, polymers, etc.
The tank 6 is provided with means to dissolve Zn and Ni in the electrolyte.
The means 5 for providing the side 4 with a Zn layer consist of electrolytic cells 11 into which the steel sheet is inserted. These cells 11 are preferably cells described in DE 3510592.
The steel sheet or steel strip 3 moves on rolls 13, 14, 15. In the cells, the strip 3 moves between flow rolls 14 and a bottom roll 15.
The cells 11 contain an electrolyte, a solution of ZnSO., And are connected to a tank 16 by pumps 17, 18, inlet tube 19 and outlet tube 20 to maintain a more or less constant Zn concentration in the cells 11. The tank 16 is provided with means to dissolve Zn in the electrolyte.
<Desc / Clms Page number 7>
The device 21 for removing the Ni deposit on the Zn layer consists of at least one bath 22 containing sulfuric acid and into which the steel strip 3 is inserted by means of rollers 13. The bath 22 is connected to a sulfuric acid tank so that the sulfuric acid concentration in the bath remains more or less constant 22.
In the above-mentioned tank 23, the solution Zn and Ni are also removed.
After removing the Ni deposit on the Zn layer and the above-mentioned Zn layer, the steel strip is placed in a device 24 in which the steel strip is rinsed. This device comprises nozzles 25 which, for example, spray water on the belt 3 so that the pH of the liquid substance still on the belt 3 is higher than 3.5.
An example of the method according to the invention will be described below.
A steel strip 3 was inserted into at least one electrolytic cell 11. This cell contained 15 to 100 g / l, preferably 30 to 80 g / l Zn.
A current density of 20 was used in that cell, between the cathode (band 3) and the anodes 26
EMI7.1
2 2 to 200 A / dm2, preferably from 40 to 150
The speed of the belt and / or of the electrolyte was chosen so that the speed of the belt relative to the electrolyte was between 2 and 8 m / s, preferably between 3 and 5.5 m / s.
In this way, a tape with a Zn layer was obtained, the thickness of which is between 0.1 and 2 microns, preferably
<Desc / Clms Page number 8>
was between 0.2 and 1 micron.
The band 3 was then inserted into electrolytic cells 1 to provide one side of the band with a Zn-Ni layer. During that treatment Ni deposited on the Zn layer.
To obtain a tape which is provided with a Zn-Ni layer on one side only, the tape was placed in at least one bath of sulfuric acid.
The above bath contained 5 to 50 g / l, preferably 10
EMI8.1
up to 20 g / l sulfuric acid and its temperature was between 20 and 60 ° C, preferably between 30 and 50 ° C. The contact time of the tire with sulfuric acid, which is usually less than 1 minute, was preferably from 4 to 23 seconds .
This treatment allowed the removal of the Zn layer on which a Ni deposit existed.
Water was then sprayed onto the side being treated so that the pH on that side was about 7.
This description refers to a deposit of Ni on a Zn layer that can be removed by means of sulfuric acid.
Electrolytic processes, organic or metal acids, can also be used to remove the Ni deposit on the Zn layer. The fact that the Ni deposit can be removed by means of sulfuric acid means that the contact time of the steel sheet with the electrolyte, the organic or metal acids is very short, so that the steel sheet is not damaged.