<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE VOOR HET CONTINU VERVAARDIGEN VAN
ZN GEDEKTE STAALPLAAT EN ZO BEKOMEN STAALPLAAT
EMI1.1
-----------------------------------------------------
Huidige uitvinding betreft een werkwijze om in continu een staalplaat te vervaardigen met tenminste een zijde die voorzien is van een Zn of Zn gelegeerde (Zn-X) laag. X kan bij voorbeeld Ni, Chroom, Mn, Fe, W, Mo, enz... zijn.
Het is wel gekend dat men zo staalplaten kan vervaardigen door het insteken ervan in electrolytische cellen waar een Zn of Zn-Ni laag afgezet wordt.
Het is ook gekend een werkwijze om een staalplaat met, slechts op een zijde, een Niafzetting te fabriceren. In die werkwijze wordt de andere zijde van de staalplaat van een Zn laag voorzien die achteraf verwijderdt wordt in een bad met zuur of in een electrolytische cel (Deplating cel).
Tot nu toe is het niet mogelijk te verzekeren dat een zijde van een staalplaat van een Zn of Zn-X laag voorzien is met een zeer dunne dikte en constante eigenschappen.
De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder een werkwijze die het bekomen van een staalplaat toelaat waarvan een zijde voorzien is van een Zn of Zn-X laag, met een dikte van 0, 01 t/m 0, 5 pm. Na het fosfateren van zo een plaat wordt de dikte van de Zn of Zn-X laag nog verlaagd. De Zn of Zn-X laag is dan bovenop van een fosfaat laag voorzien. Zo gefosfateerde staalplaten kunnen
<Desc/Clms Page number 2>
gemakkelijker geperst worden daar enerzijds een dunne zinklaag minder broos is en daardoor de powdering vermindert en de hechting verbetert, en anderzijds de fosfaatlaag een smeereffekt heeft tijdens het persen. Deze gefosfateerde staalplaten kunnen ook zeer goed gelast worden daar de dikte van de Zn of Zn-X laag zeer klein is. Het lassen zelf kan sneller gebeuren daar minder Zn gesmolten moet worden.
Bovendien bezitten de bekomen lasnaden betere eigenschappen qua sterkte en stevigheid, zodat het aantal laspunten tussen twee platen verlaagd kan worden. Deze gefosfateerde staalplaten bieden ook een betere corrosieweerstand tijdens tussenstockering van geperste delen.
Door de werkwijze volgens de uitvinding is het dus mogelijk staalplaten te vervaardigen die daarna, bij voorbeeld in de wagenindustrie, gemakkelijker kunnen geperst en samengelast worden.
Het energieverbruik voor het lassen wordt verlaagd terwijl de standtijd van de laselectroden verhoogd wordt.
Door de werkwijze volgens de uitvinding die het bekomen van een staalplaat met een zeer dunnen Zn of Zn-X laag toelaat, is het mogelijk staalplaat te vervaardigen waarvan tenminste een zijde voorzien is van een phosphaatlaag die geen tot zeer dunne Zn of Zn-X laag dekt. In het bijzonder, wordt gedurende de phosphatatie de Zn omvormt om deel uit te maken van de phosphaat laag.
Door die zeer dunne en regelmatige Zn of Zn-X laag op de staalplaat, kan de phosphatatie reeds op een zeer korte tijd (b. v. tot kleiner dan 50 seconden) uitstekend uitgevoerd worden. Bijvoorbeeld kan de phosphatatie al in 5 ä 10 seconden uitgevoerd
<Desc/Clms Page number 3>
worden. (te vergelijken met een phosphatatie van meer dan 2 minuten in de gekende werkwijze op staaloppervlakten).
Wegens het feit dat de Zn of Zn-X laag tussen de staalplaat en de phosphaatlaag zeer dun is of dat de Zn omgevormd wordt om deel uit te maken van de phosphaatlaag, kan de staalplaat zonder probleem geverfd of gelakt worden.
Bovendien kunnen staalplaten met zo een phosphaat laag koud vervormd of ingeperst worden zonder gebruik van bijkomende hulpmiddelen zoals olie, vetstoffen,.... wat betekent een langere standtijd van de persmatrijzen of personderdelen.
De werkwijze volgens de uitvinding is een werkwijze om in continu een staalplaat te vervaardigen met tenminste een zijde die voorzien is van een electrolyisch afgezet Zn of Zn-X laag, waar bovengenoemde staalplaat in meerdere cellen gestoken wordt om een Zn of Zn-X laag electrolytisch af te zetten en waar de staalplaat met bovengenoemde afgezette Zn of Zn-X laag behandeld wordt om die laag gedeeltelijk te verwijderen.
In die werkwijze wordt in een reeks electrolytische cellen om een Zn of Zn-X laag af te zetten, door middel van de stroomdichtheid en de snelheid van de plaat de dikte van de Zn of Zn-X laag die afgezet wordt, bepaald.
De dikte van Zn of Zn-X die door behandeling verwijderd kan worden, wordt bepaald door ten minste een eigenschap of kenmerk van de behandeling zoals pH, tijd van de behandeling, stroomdichtheid, relatieve snelheid van de plaat die behandeld moet worden, enz.
<Desc/Clms Page number 4>
In die werkwijze volgens de uitvinding regelt men de stroomdichtheid van een of meerdere electrolytische cellen waar de staalplaat afkomstig van de reeks cellen ingestoken wordt om Zn of Zn-X af te zetten v66r bovengenoemde behandeling van de staalplaat, waarbij door middel van die regeling de dikte van de Zn of Zn-X laag na die electrolytische cellen op zodanige wijze aangepast wordt dat na de behandeling de dikte van de Zn of Zn-X laag tussen 0, 01 en 0, 5 pm gelegen is.
Volgens een uitvoeringsvorm van die werkwijze, wordt de dikte van Zn of Zn-X die door de behandeling verwijderd kan worden tenminste door middel van de behandelingstijd bepaald of geraamd.
Die behandelingstijd is voordelig lager dan 60 seconden, bij voorkeur dan 30 seconden.
De behandeling is ook bij voorkeur in twee stappen uitgevoerd.
Bij voorkeur, is er een voldoende circulatie van het behandelingsmedium, bij voorbeeld in de eerste stap en/of in de tweede stap, om te verzekeren dat de eigenschappen of kenmerken (zoals pH, temperatuur, ...) van het behandelingsmedium tamelijk constant blijven.
In een uitvoeringsvorm schommelt de waarde van een of meerdere eigenschappen of kenmerken van het behandelingsmedium ten hoogste 10%, bij voorkeur 5% ten opzichte van de gemiddelde waarde van de eigenschappen of kenmerken.
De behandeling of eerste stap van de behandeling is, bij voorkeur, een behandeling uitgevoerd van de staalplaat met zuur of zuren, welke behandeling uitgevoerd wordt door het insteken van de staalplaat in een zuur bevattend bad.
<Desc/Clms Page number 5>
Volgens een kenmerk van een uitvoeringsvorm, wordt de behandelingstijd door het zuurpeil in het bad en de bewegingssnelheid van de staalplaat bepaald of geraamd.
De stroomdichtheid van de cel of cellen na de reeks cellen wordt dan bij voorkeur als een functie van de schommeling van het zuurpeil per tijdeenheid geregeld.
Om de invloed van de peilschommelingen te verlagen regelt men bij voorkeur het zuurpeil in het bad zodat de peilschommelingen van het bad ten opzichte van een gemiddeld peil ten hoogste 10 cm, bij voorkeur 5 cm zijn. Die regeling kan uitgevoerd worden door toevoeg van zuur aan het bad of door het uitnemen of verwijderen van zuur uit het bad.
In een voordelige uitvoeringsvorm regelt men de stroomdichtheid van de laatste cel voor het afzetten van Zn of Zn-X zodat de schommeling van de stroomdichtheid per tijdeenheid een functie is van de schommeling van het zuurpeil per tijdeenheid.
In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is de behandeling om Zn of Zn-X te verwijderen of de tweede stap ervan in een electrolytische cel (ook hierna deplating cel genoemd) uitgevoerd. Bij voorbeeld, is er een 2 minimale stroomdichtheid van 5/du, bij voorkeur
EMI5.1
2 in die cel. Die stroomdichtheid kan in funktie van de stroom dichtheid en snelheid van de staalplaat in de electrolytische cellen of de laatste electrolytische cel om Zn of Zn-X af te zetten aangepast worden.
In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt de behandeling om Zn of Zn-X te verwijderen in twee stappen uitgevoerd, namelijk een eerste behandeling
<Desc/Clms Page number 6>
van de staalplaat in een zuurbad en een tweede behandeling in een electrolytische (deplating) cel, waarin de stroomdichtheid in bovengenoemde cel geregeld wordt in functie van het zuurpeil in het bad, in het bijzonder het gemiddelde zuurpeil dat gerekend wordt of de behandelingstijd van de plaat in het bad.
Bij voorkeur, wordt de stroomdichtheid met vertraging geregeld. Die vertraging is bij voorbeeld groter dan of gelijk aan de tijd die nodig is om de staalplaat te bewegen van de eerste behandelingsstap (bad) naar de tweede behandelingsstap.
De stroomdichtheid van de cel om Zn of ZnX te verwijderen wordt voordelig geregeld in functie van het zuurpeil in het bad en in functie van de stroomdichtheid van de laatste cel of cellen om Zn of Zn-X af te zetten. Bij voorbeeld regelt men de stroomdichtheid van de cel van de tweede behandelingsstap in functie van de contacttijd zuurstaalband (instekingstijd = f (het gemiddelde peil in het bad op een periode die gelijk is aan de instekingstijd van de plaat in het bad) + tijd tussen de twee behandelingen).
Huidige uitvinding heeft ook betrekking : op een staalplaat waarvan een zijde voorzien is van een Zn of Zn-X laag met een dikte van 0, 01 t/m 0, 5 pm, op een staalplaat waarvan een zijde voorzien is van een Zn of Zn-X laag met een dikte lager dan 0, 5 pm maar groter dan 0, 001 pm, liever tussen 0, 01 en 0, 10, en bovenop een gefosfateerde laag, op een staalplaat waarvan een zijde voorzien is van geen of een Zn of Zn-X laag met een dikte lager dan 0, 5pm en bovenop een gefosfateerde laag, en
<Desc/Clms Page number 7>
op een werkwijze voor het vervaardigen van een tenminste gedeeltelijk gefosfateerde staalplaat waarin men een door de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde staalplaat behandelt met een middel dat fosfaat (zuur) bevat.
Andere kenmerken en details van de uitvinding zullen uit de volgende beschrijving voortvloeien waarin verwezen is naar de bijgevoegde tekeningen.
In die tekeningen tonen : - figuur 1 schematisch een installatie om een werkwijze volgens de uitvinding uit te voeren, en figuren 2 t/m 6 in doorsnede een deel (maar op grote schaal) van de plaat gedurende het uitvoeren van de werkwijze in een inrichting die in figuur 1 afgebeeld is.
De installatie omvat : een reeks electrolitische"plating"cellen la,
Ib, lc, Id, le om een laag Zn en/of Zn-X op beide zijde 2a, 2b van een staalplaat 3 af te zetten, een inrichting 4 om Zn en/of Zn-X te verwijderen (d. w. z. om de dikte van de Zn laag te verlagen) en een inrichting 5 om de staalplaat 3 te activeren en te fosfateren.
De staalplaat 3 beweegt zieh van een cel naar een ander, van een cel naar een inrichting of van een inrichting 4 naar een ander 5 door middel van rollen 6 (voor de cellen door middel van stroomrollen en bodemrollen 6a, 6b).
De inrichting 4 bestaat uit een bad 7 dat zuur zoals b. v. zwavelzuur bevat en een electrolytische cel 8 waar de staalband 3 ingestoken
<Desc/Clms Page number 8>
wordt om Zn of Zn-X te verwijderen.
Tussen de reeks cellen la,... le en het bad 7 is er een bijkomende electrolytische cel (plating) 12 om de laatste Zn of Zn-X dikte te regelen.
De installatie omvat ook een inrichting 10 om de staalplaat afkomstig van de cel 8 af te spoelen, en eventueel een inrichting 11 om de staalplaat na de fosfatatie met een chromaat oplossing te behandelen.
Die inrichtingen 10 en 11 zijn op zichzelf gekend.
In de werkwijze volgens de uitvinding die afgebeeld is bepaalt men de dikte van de Zn of Zn-X laag die afgezet wordt in de cellen la t/m le en de dikte Zn die verwijderd kan worden in de inrichting 4.
De dikte van de Zn laag die afgezet kan worden kan door middel van de stroomdichtheid I. van de cellen la, lb,... en de snelheid van de staalband 3 geraamd worden. Die dikte e kan door de volgende
EMI8.1
formule geschat worden e = I. waar e. de dikte is van Zn die afgezet wordt in de cel 1i ei = k x I met k : parameter die afhangt van (het rende- men van de cel) en van l/B (B : de breedte van de staalplaat).
De dikte of de minimale dikte Zn of Zn-X die verwijderd kan worden kan geraamd worden door de behandelingstijd van de staalplaat 3 in het bad 7 en door de minimale stroomdichtheid I van de m "deplating" cel 8.
Om te verzekeren dat de eigenschappen pH
<Desc/Clms Page number 9>
van het medium van het bad 7 tamelijk constant blijven, is het bad 7 met een tank 13 verbonden via een leiding 14 met een afsluiter of debietregelingsmiddel 15 en via een leiding 16 en een pomp 17 om medium in het bad 7 toe te voegen en om een voldoende medium circulatie in het bad 7 te verzekeren.
Tank 13 is ook voorzien van een inlaatbuis 9 om vers zuur toe te voegen.
De dikte E die verwijdert kan worden of de minimale dikte kan door de volgende formule geschat worden : E = functie (tijdsbehandeling) + functie (Imin) of in het bijzonder, voor een vaste badanalyse en voor een de bewegingssnelheid van de band die constant is of tamelijk constant blijft, E = functie (zuurpeil in het bad) + functie (I in de"deplating"cel 8).
Door middel van die informatie regelt men een stroomdichtheid van de electrolytische"plating" cel 12 zodat de dikte van de Zn of Zn-X laag na die cel 12 op zodanige wijze aangepast is om na de behandeling in het bad 7 en in de electrolytische "deplating" cel 8 een Zn of Zn-X laag met een dikte van 0, 01 t/m 0, 5 pm te bekomen.
Bij voorkeur, worden de cellen 1a,... le door een middel 20 zoals een computer geregeld. Die computer 20 regelt per cel la t/m le de
EMI9.1
stroomdichtheid I. om te verzekeren dat de dikte e 1 een bepaalde dikte heeft. Ia is groter dan OA/dm2, terwijl Ib... Ie eventueel 0 kunnen zijn.
Het peil N wordt in continu opgemeten door een regelingsmiddel 21 die de afsluiter 15 en de pomp 17 bedient om te verzekeren dat de peilschommelingen
<Desc/Clms Page number 10>
in het bad ten hoogste b. v. 10, liefst 5 cm zijn ten opzichte van het gemiddelde peil.
De stroomdichtheid 112 van de cel 12 wordt geregeld in functie van de peilschommeling per tijdeenheid (dN/dt) bij voorkeur van de gemiddelde peilschommeling gerekend op de gemiddelde tijdsbehandeling van de staalplaat 3 in het bad 4.
Bij voorkeur wordt die stroomdichtheid geregeld op zodanige wijze dat de schommeling van de stroomdichtheid per tijdseenheid (b. v. gemiddelde tijdsbehandeling) een functie is van de peilschommeling per tijdeenheid.
Op die wijze kan de dikte van de Zn laag 100 aangepast worden door een bijkomende Zn afzetting 101 in de cel 12 (Zie figuur 3).
EMI10.1
Tenslotte is de stroomdichtheid 18 van de 0 cel 8 om Zn of Zn-X te verwijderen geregeld om de schommelingen van peil N in het bad 7 en de schommelingen van de stroomdichtheid 112 in de laatste cel 12 in aanmerking te nemen. De
EMI10.2
stroomdichtheid 18 is hoger dan een minimale 2 stroomdichtheid 1.(b.v.5A/dm) min Figuren 2 t/m 6 tonen een deel van de staalplaat gedurende het uitvoeren van de werkwijze.
In figuur 2 zijn de zijden 2a en 2b van de staalplaat 3 van een Zn of Z-X laag 100 die afgezet wordt in de cellen la t/m le. De dikte van de Zn of Zn-X laag is bijvoorbeeld 0, 5 pm.
In figuur 3 is de Zn of Zn-X laag 100 van een bijkomende Zn of Zn-X laag 101 voorzien in de cel 12. De dikte van die bijkomende laag 101 die van het peil N in het bad 7 afhangt kan tot 0, 5 pm varieren.
In het bad 7 wordt bij voorbeeld meer dan 50% van de Zn of Zn-X laag verwijderd (zie figuur
<Desc/Clms Page number 11>
4). De dikte van de Zn of Zn-X laag 102 die nog op de staalplaat blijft is bijvoorbeeld van 0, 25 pm.
In de cel 8 is er nog Zn of Zn-X verwijderd waardoor de dikte van Zn of Zn-X laag 103 na die cel lager dan 0, 05 pm is (bij voorbeeld 0, 02 pm) (Zie figuur 5).
Figuur 6 toont de staalplaat van figuur 5 na de fosfatatie. Men bekomt zo b. v. een plaat waarvan de zijden 2a en 2b voorzien zijn van een Zn of Zn-X laag 104 met een uiterste lage dikte (b. v. minder dan 0, 01 pm of 0) die gedekt wordt met een fosfaatlaag 105.
De cellen la t/m le en 12 bevatten een ++ ++. +, ++, +++ 1.
Zn## of Zn## -X#'##'### oplossing.
De snelheid van de band ligt bij voorbeeld tussen 0, 2 en 5 m/s (zoals 3 m/s).
Het bad 7 bevatte bij voorbeeld 15g/l zwavelzuur met een temperatuur van ongeveer 20 C. De temperatuur van het bad bleef min of meer onveranderd door middel van een verkoeling-verwarming systeem. De behandelingstijd van de plaat in het bad was van ongeveer 1 tot 5 seconden.
Tenslotte kan de stroomdichtheid van de cel 8 van 5 tot 150 A/dm lopen.
De electroden van de electrolytische cellen la t/m le, 8,12 zijn bij voorkeur electroden die van een membraan voorzien zijn.
Het is duidelijk dat de werkwijze volgens de uitvinding ook toelaat het bekomen van een staalband waarvan slechts een zijde voorzien is van een uiterst dunnen Zn of Zn-X laag. In dat geval, zijn electroden 8b van de cel 8 b. v. niet in werking gesteld.
<Desc / Clms Page number 1>
METHOD FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURE OF
ZN COVERED STEEL SHEET AND SO STEEL SHEET
EMI1.1
-------------------------------------------------- ---
The present invention relates to a method for continuously producing a steel plate with at least one side provided with a Zn or Zn alloy (Zn-X) layer. X can be, for example, Ni, Chromium, Mn, Fe, W, Mo, etc ...
It is well known that steel plates can be manufactured in this way by inserting them into electrolytic cells where a Zn or Zn-Ni layer is deposited.
It is also known a method of manufacturing a steel sheet with, on only one side, a Nafzeting. In that method, the other side of the steel sheet is coated with a Zn layer which is subsequently removed in an acid bath or in an electrolytic cell (Deplating cell).
Until now it has not been possible to ensure that one side of a steel plate is provided with a Zn or Zn-X layer with a very thin thickness and constant properties.
The method according to the invention is in particular a method which permits obtaining a steel plate, one side of which is provided with a Zn or Zn-X layer, with a thickness of 0.01 to 0.5 µm. After phosphating such a plate, the thickness of the Zn or Zn-X layer is further reduced. The Zn or Zn-X layer is then provided with a phosphate layer on top. So phosphated steel plates can
<Desc / Clms Page number 2>
easier to press because on the one hand a thin zinc layer is less brittle and thereby reduces powdering and improves adhesion, and on the other hand the phosphate layer has a lubricating effect during pressing. These phosphated steel plates can also be welded very well since the thickness of the Zn or Zn-X layer is very small. The welding itself can be done faster because less Zn has to be melted.
In addition, the welds obtained have better properties in terms of strength and rigidity, so that the number of weld points between two plates can be reduced. These phosphated steel plates also offer better corrosion resistance during intermediate storage of pressed parts.
By the method according to the invention it is thus possible to manufacture steel plates which can then be pressed and welded together more easily, for example in the car industry.
The energy consumption for welding is reduced while the service life of the welding electrodes is increased.
By the method according to the invention which permits obtaining a steel plate with a very thin Zn or Zn-X layer, it is possible to manufacture steel plate of which at least one side is provided with a phosphate layer that has no to very thin Zn or Zn-X layer. covers. In particular, during the phosphation, the Zn is transformed to become part of the phosphate layer.
Because of the very thin and regular Zn or Zn-X layer on the steel plate, the phosphation can already be performed excellently in a very short time (e.g. up to less than 50 seconds). For example, the phosphation can already be performed in 5 to 10 seconds
<Desc / Clms Page number 3>
turn into. (comparable to a phosphation of more than 2 minutes in the known method on steel surfaces).
Due to the fact that the Zn or Zn-X layer between the steel sheet and the phosphate layer is very thin or that the Zn is transformed to form part of the phosphate layer, the steel sheet can be painted or varnished without any problem.
In addition, steel plates with such a phosphate layer can be cold deformed or pressed without the use of additional aids such as oil, fats, ... which means a longer service life of the press dies or press parts.
The method according to the invention is a method for continuously producing a steel plate with at least one side provided with an electrolically deposited Zn or Zn-X layer, where the above steel plate is inserted into several cells to electrolytically Zn or Zn-X layer. and where the steel sheet is treated with the above-mentioned deposited Zn or Zn-X layer in order to partially remove that layer.
In that method, in a series of electrolytic cells to deposit a Zn or Zn-X layer, the thickness of the Zn or Zn-X layer being deposited is determined by means of the current density and the speed of the plate.
The thickness of Zn or Zn-X that can be removed by treatment is determined by at least one property or characteristic of the treatment such as pH, time of treatment, current density, relative speed of the plate to be treated, etc.
<Desc / Clms Page number 4>
In that method according to the invention, the current density of one or more electrolytic cells where the steel sheet from the series of cells is inserted is controlled to deposit Zn or Zn-X before the above treatment of the steel sheet, whereby by means of that control the thickness of the Zn or Zn-X layer after those electrolytic cells is adjusted in such a way that after the treatment the thickness of the Zn or Zn-X layer is between 0.01 and 0.5 µm.
According to an embodiment of that method, the thickness of Zn or Zn-X that can be removed by the treatment is determined or estimated at least by the treatment time.
That treatment time is advantageously less than 60 seconds, preferably less than 30 seconds.
The treatment is also preferably carried out in two steps.
Preferably, there is sufficient circulation of the treatment medium, for example in the first step and / or in the second step, to ensure that the properties or characteristics (such as pH, temperature, ...) of the treatment medium remain fairly constant .
In one embodiment, the value of one or more properties or characteristics of the treatment medium fluctuates at most 10%, preferably 5%, relative to the average value of the properties or characteristics.
The treatment or first step of the treatment is, preferably, a treatment of the steel sheet with acid or acids, which treatment is carried out by inserting the steel sheet into an acid-containing bath.
<Desc / Clms Page number 5>
According to a feature of an embodiment, the treatment time is determined or estimated by the acid level in the bath and the speed of movement of the steel sheet.
The current density of the cell or cells after the series of cells is then preferably controlled as a function of the fluctuation of the acid level per unit time.
In order to reduce the influence of the level fluctuations, the acid level in the bath is preferably regulated so that the level fluctuations of the bath with respect to an average level are at most 10 cm, preferably 5 cm. This control can be performed by adding acid to the bath or by removing or removing acid from the bath.
In an advantageous embodiment, the current density of the last cell is controlled before depositing Zn or Zn-X so that the fluctuation of the current density per unit time is a function of the fluctuation of the acid level per unit time.
In another embodiment of the method of the invention, the treatment to remove Zn or Zn-X or its second step is performed in an electrolytic cell (also referred to as a depleting cell hereinafter). For example, there is a 2 minimum current density of 5 / du, preferably
EMI5.1
2 in that cell. This current density can be adjusted in function of the current density and speed of the steel sheet in the electrolytic cells or the last electrolytic cell to deposit Zn or Zn-X.
In a particular embodiment, the treatment to remove Zn or Zn-X is performed in two steps, namely a first treatment
<Desc / Clms Page number 6>
of the steel sheet in an acid bath and a second treatment in an electrolytic (deplating) cell, in which the current density in the above cell is regulated in function of the acid level in the bath, in particular the average acid level calculated or the treatment time of the plate in the bath.
Preferably, the current density is controlled with delay. For example, that delay is greater than or equal to the time required to move the steel sheet from the first treatment step (bath) to the second treatment step.
The current density of the cell to remove Zn or ZnX is advantageously controlled in function of the acid level in the bath and in function of the current density of the last cell or cells to deposit Zn or Zn-X. For example, the current density of the cell of the second treatment step is controlled in function of the contact time of the oxygen steel strip (insertion time = f (the average level in the bath at a period equal to the insertion time of the plate in the bath) + time between the two treatments).
The present invention also relates to a steel plate of which one side is provided with a Zn or Zn-X layer with a thickness of 0.01 to 0.5 µm, to a steel plate of which one side is provided with a Zn or Zn -X layer with a thickness less than 0.5 µm but greater than 0.001 µm, more preferably between 0.01 and 0.10, and on top of a phosphated layer, on a steel plate one side of which has no or a Zn or Zn-X layer with a thickness less than 0.5 µm and on top of a phosphated layer, and
<Desc / Clms Page number 7>
to a method for manufacturing an at least partially phosphated steel sheet in which a steel sheet manufactured by the method according to the invention is treated with an agent containing phosphate (acid).
Other features and details of the invention will follow from the following description which refers to the accompanying drawings.
In those drawings: - figure 1 schematically shows an installation for carrying out a method according to the invention, and figures 2 to 6 show in section a part (but on a large scale) of the plate during the execution of the method in a device shown in figure 1.
The installation includes: a series of electrolytic plating cells 1a,
Ib, lc, Id, le to deposit a layer of Zn and / or Zn-X on both sides 2a, 2b of a steel sheet 3, a device 4 to remove Zn and / or Zn-X (ie to increase the thickness of the Zn layer) and a device 5 to activate and phosphate the steel sheet 3.
The steel sheet 3 moves from one cell to another, from a cell to a device or from a device 4 to another 5 by means of rollers 6 (for the cells by means of flow rollers and bottom rollers 6a, 6b).
The device 4 consists of a bath 7 which is acidic such as b. v. contains sulfuric acid and an electrolytic cell 8 into which the steel strip 3 is inserted
<Desc / Clms Page number 8>
to remove Zn or Zn-X.
Between the array of cells 1a, ... le and the bath 7 there is an additional electrolytic cell (plating) 12 to control the final Zn or Zn-X thickness.
The installation also includes a device 10 for rinsing the steel plate from the cell 8, and optionally a device 11 for treating the steel plate with a chromate solution after the phosphation.
Those devices 10 and 11 are known per se.
In the method according to the invention shown, the thickness of the Zn or Zn-X layer which is deposited in the cells 1a to 1e and the thickness Zn which can be removed in the device 4 is determined.
The thickness of the Zn layer that can be deposited can be estimated by means of the current density I. of the cells 1a, 1b, ... and the speed of the steel strip 3. That thickness e can be done by the following
EMI8.1
formula are estimated e = I. where e. the thickness is of Zn deposited in the cell 1i ei = k x I with k: parameter which depends on (cell efficiency) and 1 / B (B: the width of the steel sheet).
The thickness or minimum thickness Zn or Zn-X that can be removed can be estimated by the treatment time of the steel sheet 3 in the bath 7 and by the minimum current density I of the m "deplating" cell 8.
To ensure that the properties are pH
<Desc / Clms Page number 9>
of the medium of the bath 7 to remain fairly constant, the bath 7 is connected to a tank 13 through a conduit 14 with a valve or flow control means 15 and through a conduit 16 and a pump 17 to add medium into the bath 7 and to ensure a sufficient medium circulation in the bath 7.
Tank 13 also includes an inlet tube 9 to add fresh acid.
The thickness E that can be removed or the minimum thickness can be estimated by the following formula: E = function (time treatment) + function (Imin) or in particular, for a fixed bath analysis and for a movement speed of the belt that is constant or remains fairly constant, E = function (acid level in the bath) + function (I in the "deplating" cell 8).
By means of that information, a current density of the electrolytic "plating" cell 12 is controlled so that the thickness of the Zn or Zn-X layer after that cell 12 is adjusted in such a way that after treatment in the bath 7 and in the electrolytic " deplating "cell 8 to obtain a Zn or Zn-X layer with a thickness of 0.01 to 0.5 µm.
Preferably, cells 1a, ... are controlled by means such as a computer. This computer 20 controls la to le per cell
EMI9.1
current density I. to ensure that the thickness e 1 has a certain thickness. Ia is greater than OA / dm2, while Ib ... Ie may be 0.
The level N is continuously measured by a control means 21 which operates the valve 15 and the pump 17 to ensure that the level fluctuations
<Desc / Clms Page number 10>
in the bath at most b. v. 10, preferably 5 cm compared to the average level.
The current density 112 of the cell 12 is controlled in function of the level fluctuation per unit time (dN / dt), preferably of the average level fluctuation, based on the average time treatment of the steel sheet 3 in the bath 4.
Preferably, that current density is controlled in such a way that the fluctuation of the current density per unit time (e.g. average time treatment) is a function of the level fluctuation per time unit.
In this way, the thickness of the Zn layer 100 can be adjusted by an additional Zn deposit 101 in the cell 12 (see Figure 3).
EMI10.1
Finally, the current density 18 of the 0 cell 8 to remove Zn or Zn-X is regulated to take into account the fluctuations of level N in the bath 7 and the fluctuations of the current density 112 in the last cell 12. The
EMI10.2
current density 18 is higher than a minimum 2 current density 1. (e.g. 5A / dm) min. Figures 2 to 6 show part of the steel sheet during the execution of the method.
In Figure 2, the sides 2a and 2b of the steel sheet 3 are of a Zn or Z-X layer 100 deposited in cells 1a through 1e. For example, the thickness of the Zn or Zn-X layer is 0.5 µm.
In figure 3, the Zn or Zn-X layer 100 is provided with an additional Zn or Zn-X layer 101 in the cell 12. The thickness of that additional layer 101 which depends on the level N in the bath 7 can be up to 0.5 pm vary.
In bath 7, for example, more than 50% of the Zn or Zn-X layer is removed (see figure
<Desc / Clms Page number 11>
4). The thickness of the Zn or Zn-X layer 102 remaining on the steel sheet is, for example, 0.25 µm.
In cell 8, Zn or Zn-X is still removed, so that the thickness of Zn or Zn-X layer 103 after that cell is less than 0.05 pm (for example, 0.02 pm) (See Figure 5).
Figure 6 shows the steel sheet of Figure 5 after the phosphation. This gives b. v. a plate whose sides 2a and 2b are provided with a Zn or Zn-X layer 104 of an extremely low thickness (e.g. less than 0.01 µm or 0) which is covered with a phosphate layer 105.
Cells 1a through 1e and 12 contain a ++ ++. +, ++, +++ 1.
Zn ## or Zn ## -X # '##' ### solution.
For example, the speed of the belt is between 0.2 and 5 m / s (such as 3 m / s).
The bath 7 contained, for example, 15g / l sulfuric acid at a temperature of about 20 ° C. The temperature of the bath remained more or less unchanged by means of a cooling-heating system. The treatment time of the plate in the bath was from about 1 to 5 seconds.
Finally, the current density of the cell 8 can range from 5 to 150 A / dm.
The electrodes of the electrolytic cells 1a to 1l, 8,12 are preferably electrodes provided with a membrane.
It is clear that the method according to the invention also permits obtaining a steel strip of which only one side is provided with an extremely thin Zn or Zn-X layer. In that case, electrodes 8b of the cell 8b. v. not activated.