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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres mit einem feuermetallisierten Überzug, gekennzeichnet durch Behandeln der Oberfläche des Ausgangsmaterials zur Erzeugung einer wenigstens angenähert gleichmässigen Verteilung von Vertiefungen in der Oberfläche und durch folgendes Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Metall.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial ein Metallband ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband vor dem Eintauchen in das Bad zu einem Rohr geformt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband nach dem Eintauchen in das Bad zu einem Rohr geformt wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial ein Metallrohr ist.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch Schleifen der Oberfläche erzeugt werden.
7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch Sandstrahlen erzeugt werden.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein endloses Metallband einer Sandstrahlvorrichtung zugeführt und durch eine Kaltwalzmaschine aus jener herausgezogen wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Kaltwalzmaschine gebildeten Nahtkanten verschweisst werden, um aus dem Metallband ein Rohr zu erzeugen, dass danach die Temperaturunterschiede auf der Oberfläche des Rohres ausgeglichen werden bevor die Oberfläche gebeizt wird, zwecks gleichmässigem Beizen der Oberfläche und dass das Rohr nach dem Beizen in ein Band aus geschmolzenem Metall eingetaucht wird.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen von 5 bis 100 um tief und von 5 bis 500 um breit sind und dass der Metallüberzug bis 200 um dick ist.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vertiefungen angenähert 20 um ist.
12. Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Dicke des Metallüberzuges angenähert 33 um beträgt.
13. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr nach der Behandlung der Oberfläche des Ausgangsmaterials zur Bildung von Vertiefungen durch eine Kalibriervorrichtung geführt wird und erst danach in das Bad eingetaucht wird.
14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial ein Stahlband ist.
15. Metallrohr hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen feuermetallisierten Überzug auf einer Metalloberfläche mit wenigstens angenähert gleichmässig verteilten Vertiefungen aufweist.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Metallrohr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.
Es ist bekannt, vor dem Verformungsvorgang zu einem Rohr und vor der sodann folgenden Metall-Tauchbeschichtung das Ausgangsmaterial derart zu bearbeiten, dass es eine Reihe von Eindrücken mit einer Tiefe von einigen Mikron bis zu mehreren hundert Mikron sowie einen Durchmesser von mehreren hundert Mikron aufweist. Eine gleichmässige Verteilung dieser Eindrücke ermöglicht während des dann folgenden Metallbeschichtungsprozesses eine stärkere Metallbeschichtung, und dies bei einer verbesserten Haftfestigkeit der Schicht und bei einem besseren Aussehen.
Das über seine ganze Länge geschweisste Rohr läuft kontinuierlich in eine Temperatur-Regelungsvorrichtung ein, die die Wärmeverteilung über den Rohrumfang derart optimiert, dass im nächsten Arbeitsgang ein wirksames und gleichmässiges Beizen erfolgen kann, ohne dass es dabei an bestimmten Stellen der Rohroberfläche zu einem zu starken oder zu schwachen Beizen kommt. Während des Beizvorganges wird der Oxydfilm, der sich auf der Schweissnaht gebildet hat, entfernt, wobei jedoch im Rohr die Schweisswärme in einer entsprechenden Wärmeverteilung über den Rohrumfang erhalten bleibt. Weil nun der Beizvorgang durch die Wärme beschleunigt wird, wird auch die Oxydschicht in kurzer Zeit entfernt.
Metall-tauchbeschichtete Stahlrohre lassen sich in bekannter Art dadurch herstellen, dass auf Länge geschnittene Rohre in die Metallschmelze eingetaucht werden, oder aber auch dadurch, dass kontinuierlich eine Rohrlänge durch das Metallschmelzenbad geführt wird.
Wird gemäss der erstgenannten Art das Ausgangsmaterial in einem kontinuierlichen Tauchverfahren mit einer Metallbeschichtung versehen, dann erfolgt das Eintauchen und das Entnehmen des Materials vertikal zum Bad mit der Metallschmelze, weil sich das Material in diesem Bad leicht biegen lässt. Das anhaftende überschüssige Beschichtungsmetall tropft dann, weil das Blech oder der Draht nach oben aus dem Metallschmelzenbad herausgezogen wird, wieder in das Bad zurück, so dass keine ungleichmässige Metallbeschichtung auf der Oberfläche entstehen kann.
Wird demgegenüber aber gemäss der zweitgenannten Art ein Stahlrohr kontinuierlich durch das Bad gezogen, führt das Abtropfen überschüssiger Metallschmelze an der Oberfläche des Rohres zu einer über den Rohrumfang reichenden ungleichmässigen Metallbeschichtung, weil das Rohr in horizontaler Richtung aus dem Bad mit der Metallschmelze herausgeführt wird.
Um diese durch Abtropfen oder Verlaufen der an der Rohroberfläche haftenden Metallschmelze verursachte ungleichmässige Beschichtung zu vermeiden, sollte sofort nach dem Austreten des Rohres aus dem Metallschmelzenbad das überschüssige Schmelzmetall vermittels eines Luftstrahles oder eines Gasstrahles weggeblasen werden. Dadurch aber wird das Aufbringen einer stärkeren Metallbeschichtung mit einer höheren Korrosionsfestigkeit deshalb so schwierig, weil die vorhandene Oberfläche des Stahlrohres zu glatt ist, um genug Metallschmelze ohne Tropfenbildung oder ohne Verlaufen halten zu können.
Aufgabe dieser Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines Metallrohres zu schaffen damit Metallrohre von schönem Aussehen und starker Korrosionsfestigkeit erhalten werden, wobei kleine Eindrücke mit in der Regel einer Tiefe von einigen Mikron bis hundert Mikron und einem Durchmesser von einigen hundert Mikron gleichmässig über die Rohroberfläche eingearbeitet werden, um das Aufbringen einer stärkeren Metallbeschichtung bei einer besseren Haftfestigkeit dieser Schicht zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erreicht. Ein Metallrohr ist im Patentanspruch 15 gekennzeichnet.
Diese Erfindung wird nachstehend anhand des in Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 bis 3 Ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren zur Herstellung von Stahlrohren, und zwar entsprechend dieser Erfindung.
Fig. 4 Ein Beispiel für die in die Stahlrohroberfläche eingearbeiteten Eindrücke.
Fig. 5a Ein Foto mit dem Querschnitt einer Stahlrohroberfläche, die ohne vorheriges Einarbeiten im Tauchverfahren verzinkt oder feuerverzinkt worden ist.
Fig. 5b Ein Foto mit dem Querschnitt einer tauchverzinkten oder feuerverzinkten Stahlrohroberfläche die vor der Metallbeschichtung mit einer Reihe von Eindrücken versehen worden ist. Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 6 Ein vergrössertes Foto einer typischen verzinkten Stahlrohroberfläche, die unter Anwendung des Verfahrens dieser Erfindung hergestellt worden ist.
In Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt sind: ein Ablaufhaspel 1, der von einem Bund aus das Stahlband zuzuführen hat, eine Bandenden-Schweissvorrichtung 3 und ein Bandschlingenspeicher 5, der das Stahlband dann kontinuierlich und ohne Unterbrechung zuzuführen hat, wenn das nacheilende Ende des abgelaufenen Bundes mit dem voreilenden Ende des sodann folgenden Bundes vermittels der Bandenden-Schweissvorrichtung 3 verbunden wird.
Die allgemeine Hinweiszahl 7 steht für eine Bandreinigungsvorrichtung, in der das Band von Öl, Rost, Wasser und dergleichen mehr, die am Band haften, gesäubert wird.
Bei der mit der Hinweiszahl 9 gekennzeichneten Vorrichtung handelt es sich um eine Sand- oder Kugelstrahlmaschine, die in gleichmässiger Verteilung über die Oberfläche des Stahlbandes eine Reihe von Eindrücken zu erzeugen hat. Diese Sand- oder Kugelstrahlmaschine besteht aus drei Kammern.
Bei der mittleren Kammer 15 handelt es sich um die eigentliche Strahlkammer, in der die Abstrahlräder 17a, 17b, 17c sowie 17'a, 17'b, jeweils derart über und unter dem Stahlband angeordnet sind, dass von ihnen die Schleifpartikel auf beide Seiten des Stahlbandes geschleudert werden. Die nahe dem Einlass und dem Auslass der vorerwähnten Sandstrahlkammer oder Kugelstrahlkammer 15 angeordneten Strahlräder 17a, 17c sowie 17'a und 17'c sind von der Konstruktion her derart ausgelegt, dass sie das Schleifmittel nach innen schleudern und dadurch ein Austreten oder einen Verlust des Schleifmittels verhindern.
Die von einem jeden der Strahlräder 17a, 17b, 17rund
17'a, 1 7'b, 1 7'c weggeschleuderte Schleifmittelmenge wird in Übereinstimmung mit der Banddurchlaufgeschwindigkeit, dem Bandmaterial und der Oberflächenbeschaffenheit des
Bandes ferngesteuert. Während einer Übergangsperiode, in der das Band wiederholt bewegt und angehalten wird, wird zur Verhinderung einer zu starken oder zu schwachen
Schleifmitteleinwirkung auf das Band der Schleifmittelfluss von einem automatischen Steuerungs- und Regelungssystem gesteuert und geregelt.
Bei den vorderen und hinteren Kammern 13 und 19 han delt es sich um geschlossene Kammern, die ein Austreten von Schleifpartikeln aus der Sandstrahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 verhindern sollen. In der hinteren Kammer 19 befindet sich eine Bandreinigungsvorrichtung 21, die das
Stahlband von Zunder und Schleifpulver (Eisenpulver) reinigt und dann auch noch das Austreten oder die Mitnahme von Schleifmitteln verhindert.
Die Bandführungen 1 la, 1 ib, 11 c und 11 d, die jeweils am Einlass und am Auslass der
Sandstrahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 oder in dieser Sand strahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 angeordnet sind, führen das Band so, dass es sich schnell durch die Sand- oder Kugelstrahlmaschine bewegen kann und über die Oberfläche doch von den auftreffenden Schleifmitteln gleichmässig und wirkungsvoll bearbeitet wird.
Von der mit der allgemeinen Hinweiszahl 23 gekennzeichneten im Kaltwalzverfahren arbeitenden Rohrformmaschine wird das kontinuierlich zugeführte Stahlband zu einem Rohr geformt, dessen bis dahin noch offener Schlitz vermittels der Nahtschweissvorrichtung 25 über die ganze Länge des Rohres verschweisst wird. In einer Temperatur Regelungsvorrichtung 27 wird das Rohr dann auf die für den Beizvorgang erforderliche Temperatur bei entsprechender Wärmeverteilung über die Rohroberfläche oder über den Rohrumfang abgekühlt.
Nach dem Schweissen erwärmt sich das Stahlrohr an der Schweissnaht sehr stark und nimmt, wenn es vor dem Beizen nicht in Wasser abgekühlt wird, sehr viel überschüssige Wärme mit in die Beizvorrichtung. Die Wärmeverteilung über die Rohroberfläche oder über den Rohrumfang wird ebenfalls derart korrigiert, dass ein gleichmässiges Beizen dieser Oberfläche gewährleistet ist. Vom Regler veranlasst wird aber auch noch das Abwaschen des Eisenpulvers und des Zunders, die seit dem Sandstrahlen/Kugelstrahlen, dem Walzformvorgang oder dem Schweissen an der Oberfläche haften. Mit diesem Reinigungsvorgang soll ein Verschmutzen und ein Verbrauch der Säure verhindert werden. Am Ausgang der Temperatur-Regelungsvorrichtung ist ein Luftstrahlgebläse 29 angeordnet, das das Wasser von der Oberfläche des Stahlrohres zu entfernen hat und dadurch ein Verdünnen der Beizlösung verhindert.
Es folgen nun: die Beizvorrichtung 31 zum Entfernen der Oxydschicht von der Stahloberfläche, eine Wasserspülvorrichtung 33, eine Fluxmittelauftragevorrichtung 35 zum Auftragen eines Fluxmittels und damit zur Verhinderung einer Oberflächenoxydation in den nachfolgenden Arbeitsgängen, eine Trocken-Vorheizvorrichtung 37, ein Metallbad 39 zur Durchführung der Metall-Tauchbeschichtung, eine Abblasvorrichtung 41, die unter Verwendung von Luft oder inaktivem Gas zur Verhinderung von Tropfenbildung durch die Metallschmelze an der.Oberfläche des Rohres, die überschüssige Metallschmelze wegzublasen hat, eine Wasserkühlvorrichtung 43, eine Richtmaschine 45, die im Kaltwalzverfahren das Rohr in die gewünschte Form oder in die gewünschte Querschnittsabmessungen bringt, eine Richtmaschine 47 zum Korrigieren der Rohrkrümmung,
eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 49 und eine Längenschnei devorrichtung 51.
Die Funktion und die Arbeitsweise der vorerwähnten Vorrichtungen und Maschinen wird nun nachstehend näher erläutert:
Das vom Abrollhaspel 1 ablaufende Stahlband wird durch den Schlingenspeicher 5 und dann durch die Bandreinigungsvorrichtung 7 geführt, in der das am Band haftende 01, der am Band haftende Rost und die Bandfeuchtigkeit entfernt werden. Nach dem Durchlaufen der Reinigungsvorrichtung 7 wird das Band in die Sandstrahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 eingeführt und dort der Einwirkung der aufgeschleuderten Schleifpartikeln unterworfen.
Die Partikelgrösse und die Menge der Schleifmittelmischung, die von den Sandstrahl- oder Kugelstrahlrädern 17a, 1 7b, 1 7c sowie 17'a, 17'b, 17'c auf das Stahlband geschleudert werden, werden in Übereinstimmung mit dem Bandmaterial, mit der Oberflächenbeschaffenheit des Bandes sowie in Übereinstimmung mit dem Beschichtungsgewicht bestimmt. Dann entstehen in gleichmässiger Verteilung über die Oberfläche des Stahlbandes eine Reihe von Eindrücken oder Einkerbungen mit einer Tiefe von einigen Mikron bis hundert Mikron und mit einem Durchmesser von einigen bis hundert Mikron. Das nach diesem Bearbeitungsvorgang am Band haf tende Material, beispielsweise Zunder und Eisenpulver usw., wird in der hinteren Kammer 19 vermittels der Reinigungsvorrichtung 21 entfernt.
Das Stahlband, dessen Oberfläche nun Eindrücke oder Einkerbungen aufweist, wird nun in der Rohrformmaschine 23 gezogen und dort im Kaltwalzverfahren zu einem Rohr geformt, dessen noch offener Schlitz über die ganze Länge des Rohres im Nahtschweissverfahren geschweisst wird.
Durch die Schweisshitze entsteht auf der Naht und in der Umgebung der Schweissnaht eine Oxydschicht, deren Dicke proportional der Oberflächentemperatur und deshalb nicht gleichmässig über den Umfang des Rohres verteilt ist.
Dieses Stahlrohr gelangt jetzt in die Regelungsvorrichtung 27, wo die Wärmeverteilung über den Rohrumfang vermittels Wasser derart eingestellt wird, dass ein die gesamte Oberfläche erfassendes Beizen zur gleichen Zeit erfolgen kann, ohne dass es hierbei an bestimmten Stellen zu einem zu schwachen oder zu starken Beizen kommt. Das auf diese Oberflächentemperatur eingestellte Stahlrohr wird nun, nachdem zuvor das anhaftende Wasser durch eine Luftstrahlvorrichtung 29 weggeblasen worden ist, in die Beizanlage 31 geführt. Die Beizgeschwindigkeit ist der Oberflächentemperatur des Stahlrohres proportional, deshalb sollte für einen wirkungsvollen Arbeitsablauf das Rohr warm genug sein, wenn es in die Beizvorrichtung 31 einläuft.
Ist das Rohr demgegenüber zu warm, dann bringt es überschüssige Wärme in die Beizvorrichtung, d.h. in die Beizlösung, und verursacht dadurch einen übermässigen Säureverbrauch. Die Wärmeverteilung über dem Rohrumfang ist derart einzustellen, dass die Stellen mit einem dickeren Oxydfilm entsprechend wärmer sind als die Stellen, an denen die Oxyd schicht nicht so dick ist, so dass es möglich ist, das Rohr über den gesamten Umfang gleichmässig in einer vorgegebenen oder vorbestimmten Zeit zu heizen.
Nach dem Beizvorgang wird das Stahlrohr in einer Wasserspülvorrichtung 33 gespült und abgewaschen und dann in die Fluxmittelbeschichtungsvorrichtung 35 weitergeleitet.
Wegen der im Sandstrahl- oder Kugelstrahlverfahren herbeigeführten grossen Anzahl von Eindrücken oder Einkerbungen kann das Stahlrohr nun eine dickere Schicht des Fluxmittels auf der Oberfläche festhalten, so dass das Halten der höheren Temperaturen während einer längeren Zeitdauer die folgenden Arbeitsgänge unterstützt.
Das mit dem Fluxmittel beschichtete Rohr durchläuft nun eine Trockenheizvorrichtung 37, auf die dann wiederum das Metallbad 39 mit der Metallschmelze folgt. Zur Vermeidung von Tropfenbildungen wird das an dem Rohr haftende überschüssige geschmolzene Metall vermittels der Abblasvorrichtung 41 entfernt. Damit aber kann eine stärkere Metallschicht aufgetragen werden, ohne dass eine Legierungsschicht entsteht, denn aufgrund der Einkerbungen oder Eindrücke kann das Stahlrohr, das nun eine grössere Oberfläche hat, ohne Tropfenbildung mehr geschmolzenes Metall auf seiner Oberfläche festhalten.
Erzielt wird eine erstklassige Metallbeschichtung, und zwar nicht nur im Hinblick auf die erhöhte Korrosionsfestigkeit, sondern auch im Hinblick auf die mechanischen und physikalischen Eigenschaften, weil das Wachsen einer Legierungsschicht mit schlechten mechanischen Eigenschaften deswegen möglichst klein gehalten wird, weil durch die Anzahl von Eindrücken oder Einkerbungen auf der Grundmetalloberfläche die Haftfestigkeit der Beschichtung erhöht wird.
Beim Tauchverzinken beispielsweise hat das Grundmetall, d. h. die Oberfläche des Rohres, eine aus Eisen und Zink bestehende Legierungsschicht, auf die dann die Schicht aus reinem Zink abgelagert wird. Im Übereinstimmung mit dieser Erfindung kann eine stärkere Zinkbeschichtung ohne diese Eisen-Zinklegierung erzielt werden, weil bei der aufgetragenen Galvanisierungsbeschichtung dieser Erfindung im wesentlichen eine Reinzinkschicht über einer relativ dünnen Legierungsschicht entsteht. Dadurch wird ebenfalls auch die Tauchzeit verringert, so dass eine wesentlich grössere Produktionsrate mit einer kleineren Anlage erzielt werden kann.
Nun durchläuft das Rohr eine Abblasvorrichtung 41, in der auch das Gewicht der Ablagerungsschicht bestimmt wird und gelangt dann zum Abkühlen in Wasser in die Vorrichtung 43. In der Nachformungsmaschine 45 wird das Rohr im Kaltwalzverfahren auf die gewünschte Form oder auf den gewünschten Querschnitt gebracht. In diesem Arbeitsgang wird die gegenüber dem Grundmetall weichere Metallbeschichtung einer plastischen Verformung unterworfen und dadurch noch fester mit dem Grundmetall verbunden, so dass schliesslich die endgültige Metallbeschichtung eine feste und feine Struktur aufweist. Darüber hinaus ist diese aufgetragene Metallschicht glatt, glänzend und weist eine silberne schöne Fläche auf.
Das Stahlrohr durchläuft nun die Richtmaschine 47, die alle Krümmungen des Rohres nach der letzten Formgebung korrigiert und rückgängig macht. In einer Trennvorrichtung 51 wird das Rohr schliesslich auf Länge geschnitten.
Zu dem mit dieser Erfindung entwickelten Verfahren lässt sich zusammenfassend folgendes sagen: (1) Zur Sandstrahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 gehört keine Bandantriebsvorrichtung, das Band wird vielmehr durch die Rohrformmaschine 23 durchgezogen, und zwar derart, dass beim Durchlaufen der Sandstrahl- oder Kugelstrahlvorrichtung 9 ein entsprechender und konstanter Bandzug gewährleistet ist. Dabei werden beim Durchlaufen durch die Sandstrahl- oder Kugelstrahlvorrichtung 9 auf der Oberfläche des Strahlbandes, und zwar in gleichmässiger Verteilung, eine Reihe von Eindrücken oder Einkerbungen erzeugt. Wegen des einwirkenden Bandzuges und wegen des Bandführungssystemes in der Sandstrahlvorrichtung, werden trotz der hohen Banddurchlaufgeschwindigkeit Bandvibration und/oder Bandverdrillung auf einem Minimum gehalten.
Die beim Durchlaufen des Bandes durch die Sandstrahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 auf der Bandoberfläche in gleichmässiger Verteilung erzeugten Eindrücke oder Einkerbungen haben eine Tiefe von einigen bis hundert Mikron und einen Durchmesser von einigen bis hundert Mikron.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, unterscheiden sich die in das Band eingearbeiteten Eindrücke oder Einkerbungen in mikroskopischer Hinsicht, wohingegen vom makroskopischen Standpunkt aus die Oberflächenrauhigkeit des Stahlbandes gleichmässig oder gleichförmig ist. Nach Fig. 4 sind mit a und b die Eindrücke oder Einkerbungen gekennzeichnet, die durch das Aufschleudern eines ersten Partikels entstehen, während die mit c gekennzeichnete Einkerbung durch das Auftreffen eines zweiten Partikels in eine von einem ersten Partikel bereits hergestellte Einkerbung a, b entstand, wobei das zweite Partikel die Einkerbung wahrscheinlich nicht vertieft, weil deren Oberfläche durch das erste Partikel gehärtet worden ist. Somit werden, wie dies anhand von Fig. 6 zu erkennen ist, auf der Bandoberfläche durchweg ebenmässige Einkerbungen erzeugt.
(2) Von der Schweissnaht und deren Umgebung ist die Oxydschicht bisher mechanisch entfernt worden, beispielsweise durch rotierende Bürsten oder ähnliche Vorrichtungen. Bei dieser Methode ist aber im Hinblick auf die Entfernung der Oxydschicht wegen des Verschleisses der Bürsten oder dergleichen eine gleichmässige und zuverlässige Bearbeitung nicht immer gewährleistet. Aus diesem Grunde ist im Rahmen dieser Erfindung zur Entfernung der Oxydschicht das Beizverfahren gewählt worden, wobei die Schweisswärme im Rohr erhalten bleibt.
Die durch den Schweissvorgang auf der Oberfläche des Stahlrohres herbeigeführte höhere Temperatur wird durch die Regelvorrichtung 27 gesteuert und geregelt und dabei derart eingestellt, dass das Rohr eine Temperaturverteilung aufweist, die der Dicke der Oxydschicht entspricht. Weil nun die Beizgeschwindigkeit der Temperatur proportional ist, wird das Rohr dann, wenn es die richtige oder entsprechende Temperaturverteilung aufweist, durch die Beizvorrichtung 31 gleichmässig gebeizt, ohne dass es dabei lokal zu schwachen oder übermässig starken Beizstellen auf der Rohroberfläche kommt.
(3) Im Bereich der Sandstrahl- oder Kugelstrahlmaschine 9 wird ein Schleifmittel-Gemenge derart auf die Oberfläche des Stahlbandes geschleudert, dass eine Reihe von Eindrükken oder Einkerbungen entstehen, die jeweils eine Tiefe von einigen bis hundert Mikron und einen Durchmesser von einigen bis hundert Mikron haben. Für die sodann folgenden Arbeitsvorgänge sind diese kleinen Eindrücke oder kleinen Einkerbungen sehr wichtig.
(i) in der Fluxmittelauftragevorrichtung 35 kann das Stahlrohr eine stärkere und gleichmässigere Fluxmittelschicht ohne Tropfenbildung auf der Oberfläche aufnehmen, so dass diese Oberfläche während der nun folgenden Arbeitsgänge bei höheren Temperaturen für eine längere Zeit gegen oxydation geschützt ist.
(ii) Während des Metallbeschichtungs-Tauchverfahrens bleibt mehr geschmolzenes Metall an der Oberfläche des Stahlrohres haften, so dass ein Aufbringen einer stärkeren Metallschicht möglich ist, und dies ohne ein Wachsen einer Legierungsschicht. Diese Metallbeschichtung ist dann nicht nur über eine Legierung mit der Stahlrohroberfläche verbunden, sondern auch durch eine mechanische Bindung. Dar über hinaus hat diese Metallbeschichtung auch aufgrund des Vorhandenseins der Einkerbungen in gleichmässiger Verteilung ein optisch schönes Aussehen.
Ein Ausführungsbeispiel des unter Anwendung des vorerwähnten Verfahrens hergestellten Stahlrohres sei nachstehend beschrieben und angeführt: (Bedingungen für das Sand- oder Kugelstrahlen) * Stahlbandqualität: Warmgewalztes Band --- SPHT 3 * Oberflächenzustand beim Stahlband:
Starker Walzzunder, jedoch ohne Rost auf der Stahlbandoberfläche.
* Schleifpartikel: Stahlschrott S-60 * Schleifmittelschleudergeschwindigkeit: 88 m/sec.
* Geschleuderte Schleifmittelmenge: 80 kg/m2.
(Bedingungen für den Verzinkungsvorgang) * Temperatur des Zinkschmelzenbades: 450 "C.
Entsprechend dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren wurden, wie dies aus Fig. 5b - einem Foto - zu erkennen ist, auf der Oberfläche des Stahlbandes Eindrücke oder Einkerbungen mit einer Tiefe von 20 Mikron erzeugt, so dass auf das Stahlrohr eine Metallbeschichtung mit einer Dicke von durchschnittlich 33 Mikron aufgetragen werden konnte. Entsprechend dem mit Fig. 5a wiedergegebenen Foto wurde im Vergleich dazu auch ein Stahlrohr - hierbei handelt es sich um kaltgewalztes Blech mit rostfreier Ober fläche - hergestellt und dessen Oberfläche mit einer Metallbeschichtung versehen. Dieses Stahlrohr, das die Einkerbungen nicht aufwies, hatte nur eine Metallbeschichtung mit einer Dicke von ungefähr 15 Mikron, was im Vergleich mit jener dieser Erfindung sehr dünn ist.
Eine andere Version der Anlagenausführung besteht darin, dass die Oberflächenbehandlungsvorrichtung 49 aus Fig. 2 durch eine Farbauftrags- oder Kunststoffauftragsvorrichtung 53 (Fig. 3) ersetzt wird, so dass dann eine Farbauftragung oder eine Kunststoffauftragung auf das metalltauchbeschichtete Stahlrohr in einem kontinuierlichen Prozess möglich ist.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing a metal tube with a fire-metalized coating, characterized by treating the surface of the starting material to produce an at least approximately uniform distribution of depressions in the surface and by subsequent immersion in a bath of molten metal.
2. The method according to claim 1, characterized in that the starting material is a metal strip.
3. The method according to claim 2, characterized in that the metal strip is formed into a tube before immersion in the bath.
4. The method according to claim 2, characterized in that the metal strip is formed into a tube after immersion in the bath.
5. The method according to claim 1, characterized in that the starting material is a metal tube.
6. The method according to claim 1, characterized in that the depressions are produced by grinding the surface.
7. The method according to claim 1, characterized in that the depressions are produced by sandblasting.
8. The method according to claim 1, characterized in that an endless metal strip is fed to a sandblasting device and pulled out of it by a cold rolling machine.
9. The method according to claim 8, characterized in that the seam edges formed with the cold rolling machine are welded in order to produce a tube from the metal strip that the temperature differences on the surface of the tube are then compensated for before the surface is pickled for the purpose of uniform pickling Surface and that the tube is immersed in a band of molten metal after pickling.
10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the depressions are from 5 to 100 microns deep and from 5 to 500 microns wide and that the metal coating is up to 200 microns thick.
11. The method according to claim 10, characterized in that the depth of the recesses is approximately 20 µm.
12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the average thickness of the metal coating is approximately 33 µm.
13. The method according to claim 3, characterized in that the tube after the treatment of the surface of the starting material to form depressions is passed through a calibration device and is only then immersed in the bath.
14. The method according to claim 13, characterized in that the starting material is a steel strip.
15. Metal pipe manufactured by the method according to claim 1, characterized in that it has a fire-metallized coating on a metal surface with at least approximately evenly distributed depressions.
This invention relates to a method for producing a metal tube according to the preamble of patent claim 1 and a metal tube according to the preamble of patent claim 15.
It is known to process the starting material before the forming process into a tube and before the subsequent metal dip coating in such a way that it has a series of impressions with a depth of a few microns up to several hundred microns and a diameter of several hundred microns. A uniform distribution of these impressions enables a stronger metal coating during the subsequent metal coating process, and this with an improved adhesive strength of the layer and with a better appearance.
The pipe, which has been welded over its entire length, is continuously fed into a temperature control device that optimizes the heat distribution over the pipe circumference in such a way that effective and uniform pickling can take place in the next work step, without excessive strength at certain points on the pipe surface or weak pickling occurs. During the pickling process, the oxide film that has formed on the weld seam is removed, but the heat of welding is retained in the pipe in a corresponding heat distribution over the pipe circumference. Because the pickling process is now accelerated by the heat, the oxide layer is also removed in a short time.
Metal dip-coated steel pipes can be produced in a known manner by immersing pipes cut to length in the molten metal, or else by continuously running a pipe length through the molten metal bath.
If, according to the first-mentioned type, the starting material is provided with a metal coating in a continuous immersion process, the material is immersed and removed vertically to the bath with the molten metal, because the material can be easily bent in this bath. The adhering excess coating metal then drips back into the bath because the sheet or wire is pulled upward out of the molten metal bath, so that no uneven metal coating can form on the surface.
On the other hand, if a steel pipe is continuously drawn through the bath in accordance with the second-mentioned type, the dripping of excess metal melt on the surface of the pipe leads to an uneven metal coating that extends over the pipe circumference, because the pipe is led out of the bath with the metal melt in the horizontal direction.
To avoid this uneven coating caused by dripping or running of the molten metal adhering to the pipe surface, the excess molten metal should be blown off by means of an air jet or a gas jet immediately after the pipe emerges from the molten metal bath. However, this makes the application of a thicker metal coating with a higher corrosion resistance so difficult because the existing surface of the steel pipe is too smooth to be able to hold enough molten metal without droplets or without running.
The object of this invention is therefore to provide a method for producing a metal pipe so that metal pipes of beautiful appearance and strong corrosion resistance are obtained, small impressions with a depth of generally a few microns to a hundred microns and a diameter of a few hundred microns being uniform over the pipe surface can be incorporated in order to enable the application of a thicker metal coating with better adhesion of this layer.
According to the invention, this object is achieved by the features in the characterizing part of patent claim 1. A metal pipe is characterized in claim 15.
This invention is described below with reference to the drawing
tion illustrated embodiment explained in more detail.
The drawing shows in:
Fig. 1 to 3 an embodiment of the method for producing steel pipes, and in accordance with this invention.
Fig. 4 An example of the impressions incorporated into the steel pipe surface.
Fig. 5a A photo with the cross section of a steel tube surface that has been galvanized or hot-dip galvanized without prior incorporation in the dip process.
Fig. 5b A photo with the cross section of a hot-dip galvanized or hot-dip galvanized steel pipe surface which has been provided with a series of impressions before the metal coating. This method is an embodiment of this invention.
Fig. 6 An enlarged photo of a typical galvanized steel pipe surface made using the method of this invention.
1 to 3 show: a decoiler 1, which has to feed the steel strip from a coil, a strip end welding device 3 and a sling storage device 5, which then has to feed the steel strip continuously and without interruption when the trailing end of the expired bundle is connected to the leading end of the then following bundle by means of the band end welding device 3.
The general reference number 7 stands for a belt cleaning device in which the belt is cleaned of oil, rust, water and the like which adhere to the belt.
The device marked with the reference number 9 is a sand or shot peening machine which has to produce a series of impressions in a uniform distribution over the surface of the steel strip. This sand or shot peening machine consists of three chambers.
The middle chamber 15 is the actual blasting chamber, in which the blasting wheels 17a, 17b, 17c and 17'a, 17'b are each arranged above and below the steel belt in such a way that the grinding particles on both sides of the Steel belt are hurled. The jet wheels 17a, 17c, and 17'a and 17'c located near the inlet and outlet of the aforementioned sandblasting chamber or shot blasting chamber 15 are designed in such a manner that they throw the abrasive inward and thereby leakage or loss of the abrasive prevent.
The round of each of the jet wheels 17a, 17b, 17
17'a, 1 7'b, 1 7'c amount of abrasive thrown away is in accordance with the belt throughput speed, the belt material and the surface quality of the
Band controlled remotely. During a transitional period in which the tape is repeatedly moved and stopped, too strong or too weak is prevented
Abrasive action on the belt The abrasive flow is controlled and regulated by an automatic control and regulation system.
The front and rear chambers 13 and 19 are closed chambers which are intended to prevent the emergence of grinding particles from the sandblasting or shot peening machine 9. In the rear chamber 19 there is a belt cleaning device 21 which
Steel belt cleans the scale and grinding powder (iron powder) and then prevents the escaping or taking away abrasives.
The belt guides 1 la, 1 ib, 11 c and 11 d, each at the inlet and outlet of the
Sandblasting or shot peening machine 9 or arranged in this sand blasting or shot peening machine 9 guide the belt so that it can move quickly through the sand or shot peening machine and is evenly and effectively processed by the abrasives hitting the surface.
The continuously supplied steel strip is formed into a tube by the tube forming machine which is identified by the general reference number 23 and works in the cold rolling process, the slot which was still open by means of the seam welding device 25 being welded over the entire length of the tube. In a temperature control device 27, the tube is then cooled to the temperature required for the pickling process with appropriate heat distribution over the tube surface or over the tube circumference.
After welding, the steel tube heats up very strongly at the weld seam and, if it is not cooled in water before pickling, takes a lot of excess heat into the pickling device. The heat distribution over the pipe surface or over the pipe circumference is also corrected in such a way that a uniform pickling of this surface is guaranteed. However, the regulator also initiates the washing off of the iron powder and the scale, which have adhered to the surface since sandblasting / shot peening, the roll forming process or welding. This cleaning process is intended to prevent contamination and consumption of the acid. An air jet blower 29 is arranged at the outlet of the temperature control device and has to remove the water from the surface of the steel tube and thereby prevents the pickling solution from diluting.
The following now follow: the pickling device 31 for removing the oxide layer from the steel surface, a water rinsing device 33, a flux application device 35 for applying a flux agent and thus for preventing surface oxidation in the subsequent operations, a dry preheating device 37, a metal bath 39 for carrying out the metal - Dip coating, a blow-off device 41, which uses air or inactive gas to prevent the formation of drops by the molten metal on the surface of the pipe, to blow away the excess molten metal, a water cooling device 43, a straightening machine 45, which cold-rolled the pipe into the brings the desired shape or the desired cross-sectional dimensions, a straightening machine 47 for correcting the pipe curvature,
a surface treatment device 49 and a slitting device 51.
The function and mode of operation of the aforementioned devices and machines will now be explained in more detail below:
The steel strip running off the decoiler 1 is passed through the loop storage 5 and then through the strip cleaning device 7, in which the 01 adhering to the strip, the rust adhering to the strip and the strip moisture are removed. After passing through the cleaning device 7, the belt is introduced into the sandblasting or shot peening machine 9, where it is subjected to the action of the spun-on abrasive particles.
The particle size and the amount of the abrasive mixture that are thrown onto the steel strip by the sandblasting or shot-blasting wheels 17a, 1 7b, 1 7c and 17'a, 17'b, 17'c are in accordance with the strip material, with the surface condition of the tape and in accordance with the coating weight. Then, in a uniform distribution over the surface of the steel strip, a series of indentations or notches with a depth of a few microns to a hundred microns and a diameter of a few to a hundred microns are created. The material adhering to the belt after this processing operation, for example scale and iron powder etc., is removed in the rear chamber 19 by means of the cleaning device 21.
The steel strip, the surface of which now has indentations or notches, is now drawn in the tube forming machine 23 and there is formed into a tube in the cold rolling process, the open slot of which is welded over the entire length of the tube by means of the seam welding method.
The welding heat creates an oxide layer on the seam and in the vicinity of the welding seam, the thickness of which is proportional to the surface temperature and is therefore not evenly distributed over the circumference of the tube.
This steel tube now arrives in the control device 27, where the heat distribution over the circumference of the tube is adjusted by means of water in such a way that pickling which covers the entire surface can take place at the same time, without pickling being too weak or too strong at certain points . The steel pipe set to this surface temperature is now led into the pickling plant 31 after the adhering water has been blown away by an air jet device 29. The pickling rate is proportional to the surface temperature of the steel tube, so the tube should be warm enough for an effective workflow when it enters the pickling device 31.
In contrast, if the pipe is too warm, it brings excess heat into the pickling device, i.e. into the pickling solution, causing excessive acid consumption. The heat distribution over the circumference of the pipe is to be set in such a way that the places with a thicker oxide film are correspondingly warmer than the places where the oxide layer is not so thick, so that it is possible to uniformly pipe the pipe in a predetermined or over the entire circumference to heat the predetermined time.
After the pickling process, the steel tube is rinsed and washed in a water rinsing device 33 and then passed on to the flux coating device 35.
Because of the large number of impressions or notches produced by sandblasting or shot-peening, the steel tube can now hold a thicker layer of the flux on the surface, so that the maintenance of the higher temperatures for a longer period of time supports the following operations.
The tube coated with the flux now passes through a dry heating device 37, which in turn is followed by the metal bath 39 with the molten metal. To avoid droplet formation, the excess molten metal adhering to the tube is removed by means of the blow-off device 41. However, this means that a thicker metal layer can be applied without creating an alloy layer, because due to the indentations or indentations, the steel pipe, which now has a larger surface, can hold more molten metal on its surface without the formation of drops.
A first-class metal coating is achieved, not only with regard to the increased corrosion resistance, but also with regard to the mechanical and physical properties, because the growth of an alloy layer with poor mechanical properties is kept as small as possible because of the number of impressions or Notches on the base metal surface increase the adhesive strength of the coating.
For example, in dip galvanizing, the base metal, i. H. the surface of the tube, an alloy layer consisting of iron and zinc, on which the layer of pure zinc is then deposited. In accordance with this invention, a thicker zinc coating can be achieved without this iron-zinc alloy because the electroplated coating of this invention essentially creates a pure zinc layer over a relatively thin alloy layer. This also reduces the diving time, so that a much higher production rate can be achieved with a smaller system.
The tube now passes through a blow-off device 41, in which the weight of the deposit layer is also determined, and then reaches the device 43 for cooling in water. In the post-forming machine 45, the tube is cold-rolled to the desired shape or cross-section. In this step, the metal coating, which is softer than the base metal, is subjected to a plastic deformation and is thereby bonded even more firmly to the base metal, so that the final metal coating finally has a firm and fine structure. In addition, this applied metal layer is smooth, shiny and has a beautiful silver surface.
The steel tube now passes through the straightening machine 47, which corrects and reverses all curvatures of the tube after the last shaping. The pipe is finally cut to length in a separating device 51.
In summary, the following can be said about the method developed with this invention: (1) The sandblasting or shot peening machine 9 does not have a belt drive device, rather the tape is pulled through the tube forming machine 23, in such a way that when passing through the sandblasting or shot peening device 9 a appropriate and constant tape tension is guaranteed. When passing through the sandblasting or shot peening device 9, a series of impressions or notches are produced on the surface of the blasting belt, in a uniform distribution. Because of the acting strip tension and because of the strip guide system in the sandblasting device, strip vibration and / or strip twisting are kept to a minimum despite the high strip throughput speed.
The impressions or indentations produced on the surface of the strip in a uniform distribution when the strip passes through the sandblasting or shot-blasting machine 9 have a depth of a few to a hundred microns and a diameter of a few to a hundred microns.
As can be seen from Fig. 4, the impressions or indentations incorporated into the band differ from a microscopic point of view, whereas from a macroscopic point of view the surface roughness of the steel band is uniform or uniform. 4, the indentations or indentations which are formed by the spinning of a first particle are identified by a and b, while the indentation identified by c resulted from the impact of a second particle in an indentation a, b already produced by a first particle, wherein the second particle is unlikely to deepen the indentation because its surface has been hardened by the first particle. Thus, as can be seen from FIG. 6, uniform notches are consistently produced on the belt surface.
(2) The oxide layer has so far been mechanically removed from the weld seam and its surroundings, for example by rotating brushes or similar devices. With this method, however, with regard to the removal of the oxide layer due to the wear of the brushes or the like, uniform and reliable processing is not always guaranteed. For this reason, the pickling process was selected in the context of this invention to remove the oxide layer, the heat of welding being retained in the tube.
The higher temperature brought about by the welding process on the surface of the steel tube is controlled and regulated by the control device 27 and adjusted in such a way that the tube has a temperature distribution that corresponds to the thickness of the oxide layer. Because the pickling speed is now proportional to the temperature, the pipe, if it has the correct or corresponding temperature distribution, is pickled uniformly by the pickling device 31, without locally weak or excessively strong pickling spots on the pipe surface.
(3) In the area of the sandblasting or shot peening machine 9, a mixture of abrasives is thrown onto the surface of the steel strip in such a way that a series of impressions or indentations are formed, each with a depth of a few to a hundred microns and a diameter of a few to a hundred microns to have. These small impressions or small notches are very important for the subsequent work processes.
(i) in the flux application device 35, the steel tube can receive a stronger and more uniform flux layer without droplet formation on the surface, so that this surface is protected against oxidation for a longer time during the subsequent operations at higher temperatures.
(ii) During the metal plating immersion process, more molten metal adheres to the surface of the steel pipe, so that a thicker metal layer can be applied without growing an alloy layer. This metal coating is then not only connected to the steel tube surface by an alloy, but also by a mechanical bond. In addition, this metal coating also has an optically beautiful appearance due to the presence of the notches in an even distribution.
An exemplary embodiment of the steel tube produced using the aforementioned method is described and given below: (Conditions for sand or shot blasting) * Steel strip quality: Hot-rolled strip --- SPHT 3 * Surface condition of the steel strip:
Strong mill scale, but without rust on the steel strip surface.
* Abrasive particles: steel scrap S-60 * Abrasive centrifugal speed: 88 m / sec.
* Abrasive quantity thrown: 80 kg / m2.
(Conditions for the galvanizing process) * Temperature of the molten zinc bath: 450 "C.
According to the previously described manufacturing method, as can be seen from FIG. 5b - a photo - impressions or indentations with a depth of 20 microns were produced on the surface of the steel strip, so that a metal coating with an average thickness of 33 was applied to the steel tube Micron could be applied. Corresponding to the photo shown with Fig. 5a, a steel tube - this is cold-rolled sheet with a rust-free surface - was produced and its surface provided with a metal coating. This steel tube, which did not have the notches, had only a metal coating approximately 15 microns thick, which is very thin compared to that of this invention.
Another version of the system design is that the surface treatment device 49 from FIG. 2 is replaced by a paint application or plastic application device 53 (FIG. 3), so that then a paint application or a plastic application on the metal-coated steel pipe is possible in a continuous process.