DE1452116A1

DE1452116A1 - Verzinnung

Info

Publication number: DE1452116A1
Application number: DE19651452116
Authority: DE
Inventors: Bentz Ronald Joseph; Laubscher Aner Nearhood
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1964-10-13
Filing date: 1965-10-12
Publication date: 1969-02-06
Also published as: US3331230A; GB1110071A; BE670763A; NL6513270A

Description

Ee ist bekannt, daß man Weißblech von außergewöhnlicher Dünne und Festigkeit herstellen kann, wenn man Bandmaterial aus Flußstahl auf eine Zwisohenstärke auswalzt, die größer

Q als die endgültige ist, das Band mit Zinn überzieht und dann

co das entstandene verzinnte Band auf die endgültige Uberzugs-

0> stärke und deren Gewicht kaltreduziert. Es handelt sich also

° um ein abebließend reduziertes Weißblech. Der abschließende to

_p^ Patentanwalto DipL-Ing. Mariin Licht, DipL-Wirtsdt.-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

I MÖNCHEN 2, THEREStENSTRASSE 33 · Telefon: 292182 · Telegramm-Adresse: Upafii/MOnchwi

■aakwHUMhMgMi »»fcJ Im* AG, Filial· München, Dep.-Kasw Viktualiwunarlcf, Konta-Nr. 71« 728 Bay*. ewn-l ι i. Ostar-von-Miltor-Iüno, Kto.-Nr. 882495 · Posfxcheck-Konto: Mönchen Nr. 163397

i PATENTANWALT DR. SEINHOLD SCHMIDT

Verfahrensschritt der Kaitredtafction erfordert das Auswalzen mit einem Kühl- rand Schmiermittel, das entfernt werden muß, damit die verzinnte Fläete korrosionsfest gemacht werden kann. Zur Erleichterung der Handhabung in den weiteren Herstellungsvorgängen muß die chemisch behandelte Oberfläche erneut mit einem Schmiermittel geölt werden_r das mit den verwendeten Lacken unü Emaillen verträglieh ist. Die Schmiermittelmenge ist entscheidend. Ein. Film von mehr als etwa 2 g auf eine Blecheinheit von 202 572 cm Größe (hase box) erschwert das Löten und Belacken. Da die genannte verzinnte

2 Blecheinheit eine Fläche von 202 572 cm einnimmt, muß man beim Ölen mit weniger als 2 g das Schmiermittel hauchdünn

2 und gleichmäßig auf eine Oberfläche von etwa insgesamt 404 000cm auftragen. Wenn man in der genannten Reihenfolge der Verfahrensschritte verfährt, dann, entstehen wegen der getrennten chemischen Bearbeitung und fies Ölens erhebliche Kosten beim Reinigen und der Bearbeitung des kaltreduzierten, verzinnten Bandes. Man hat deshalb zur Yerringerung der Kosten vorgeschlagen, daß ansteile ües üblicfeen Kühl—Sehmiermittels bei ler ab s c hl i eilenden Kalt reduktion eine Emulsion des abschließend verwendeten Öls in wässriger Lösung int Mittel zur chemischen Behandlung verwendet wird. Die erforderliche genaue Regelung des Ölniederschlags ist Magegen bei diesem Vorgehen lie erreicht worden«

Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, ein Verfahren zu Liefern, das die erwähnten Schwierigkeiten bei der Herstel-

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lung von Weißblech rait Kaltreduktion überwindet und zugleich im letzten Verfahrenssehritt die Kosten erheblich senkt.

Die nachfolgende Beschreibung wird im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, welche ein Beispiel für die Erfindung darstellen, diese und andere Aufgaben der Erfindung näher verdeutlichen.

Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 ein Schaubild der Verfahrensschritte nach der Erfindung bis zur abschließenden Kaltreduktion;

Fig. 2 ein Schaubild einer Kaltwalze und gewisser Hilfsvorrichtungen, die für das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung sind;

Fig. 3 ein Schaubild, das die Walzkraft in Abhängigkeit von der Kaltreduktion eines verzinnten Stahlbandes darstellt. Kurve A bezeichnet das herkömmliche Vorgehen, bei dem das verzinnte Band abgespült und nachfolgend mit einem Kühlschmiermittel in Lösung gewalzt wird. Die Kurven B, C, D, E und F zeigen das Ergebnis einer einzigen Schmierung mit einem Film von 0.20, 0.58, 0.69, 1-0 und i.2 g auf die genannte

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Blecheinheit (base box = 202 572 cm ). Es wurde geschmiert mit Baumwollsaatöl,das vor den Walzen entsprechend aufgetragen worden war.

Es ist gefunden worden, daß:

1. die Anwesenheit eines Ölfilms, inshesondere eines Films aus Baumwollsaatöl oder Palmöl, in einer Menge von i g je

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(base box) auf der Oberfläche eines verzinnten Flußstahlbandes eine ausreichende Schmierung für eine Kaltreduktion des Bandes um 80 - 90 ^c/o liefert ;

2. ein derartiger Ölfilm überwiegend proportional der Kaltreduktion des Bandes reduziert wird und daß dieses Ergebnis bei Filmen bis zu mindestens 5 g je Blecheinheit (base box) erzielt wird, selbst wenn das Band und die Walzen mit erhebliehen Mengen von Kühlwasser bespült werden;

3. die Anwesenheit derartiger Filme bis zu mindestens 5 g je Blecheiheit (base box) auf der Oberfläche eines verzinnten Bandes die Behandlung dieser Fläche mit wässrigen Lösungen von Chromsäure oder Chromaten oder beidem, die gewöhnlich als Korrosionsschutz verwendet werden, nicht beeinträchtigt.

Diese Feststellungen gestatten eine Änderung der Verfahrensschritte bei der Herstellung eines abschließend reduzierten Weißbleches und machen gewisse schwierige, bisher als unumgängiich erachtete Schritte überflüssig.

Fig. 1 ist das Schaubild des erfindungsgemaßen Verfahrens, bei dem ein Strang eines Flußstahlbandes von beliebiger, für Weißblech geeigneter Zusammensetzung, der vorher auf eine Zwischenstärke ausgewalzt, gereinigt und geglüht worden ist, von einer Abwickelvorrichtung 1 durch die herkömmlichen Vorrichtungen zum Ätzen und Verzinnen 2 und 3 geschickt wird. Das verzinnte Band wird dann durch die Vorrichtungen zum Spülen und Trocknen h und 5 in einen entsprechenden Ofen 6 geleitet, in

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dea der Zinnüberzug geschmolzen und glänzend gemacht wird. Der Streifen verläßt den Ofen durch einen Behälter 7, in dem er abgeschreckt wird, und wird in eine Trockenvorrichtung 8 geschickt. Die Vorrichtungen 6 und 7 werden übergangen, wenn mattes Weißblech gewünscht wird. Jetzt weicht das Verfahren von den üblichen "abschließend reduzierten" Verfahrensweisen ab. Der Streifen wird durch eine das Öl auftragende Vorrichtung 9 geschickt, in der entweder Baumwollsaatbl oder Palmöl als Film auf der Oberfläche aufgetragen wird, ehe der Strang auf einer Aufwickelvorrichtung 10 wieder aufgespult wird. Die Vorrichtung 9 kann entweder elektrostatisch oder mit einer Emulsion arbeiten. Sie muß aber für die Zwecke der Erfindung einen Ölfilm von 1.0 - 5.0 g je Blecheinheit (base box) liefern. Wird eine Ölvorrichtung, die mit einer Emulsion arbeitet, verwendet, dann sollte eine (nicht gezeigte) Warmlufttrockenvorrichtung zwischen der Ölvorrichtung und der Aufwickelvorrichtung 10 eingeschaltet werden.

Wie die Kurven der Fig. 3 zeigen, muß wenigstens 1.0 g je Blechahheit (base box) an Öl aufgetragen werden, damit eine ausreichende Schmierung beim Walzen gewährleistet ist. Ein Ölfilm von etwa 1.2 g je Blecheinheit (base box) liefert eine Schmierfähigkeit, die vollständig derjenigen beim herkömmlichen Walzen entspricht. Wie bereits angeführt, reduziert die Kaltreduktion den Ölfilm überwiegend proportional der Reduktion des Bandes und seines Überzugs. Die Stärke des Ölfilms

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auf dem Enderzeugnis kann also geregelt werden, indem man die Menge des vorläufigen Ölüberzugs im Verhältnis zum Prozentsatz der Reduktion im nächsten Verfahrensschritt wählt. Für einige Erzeugnisse ist ein endgültiger Ölfilm von weniger als 0.5 g je Blecheinheit (base box) ausreichend. In anderen Fällen kann ein Film von 1 g je Blecheinheit (base box) erforderlich sein. Wichtig ist jedoch, daß der endgültige Film nicht stärker als 2 g je Blecheinheit (base box) ist, wenn man Schwierigkeiten beim Löten und Lacken des Erzeugnisses ausschalten will. Im Bereich von 1 - 5 g Öl je Blecheinheit (base box), die für die vorläufige Auftragung verwendet werden können, sinkt also der Höchstwert mit dem Prozentsatz der Reduktion im nachfolgenden Verfahrensschritt der Kaltreduktion.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zu vervollständigen, wird das verzinnte und vorläufig geölte Band von der Aufwickelvorrichtung 10 durch eine Walzvorrichtung 11 (Fig. 2) geschickt. Eine geeignete Vorrichtung besteht aus zwei Walzgerüsten aus vier Walzen 12A und 12B in Tandemordnung, einer Abwickelvorrichtung 13> einer Aufwickelvorrichtung 20 und den üblichen Spannvorrichtungen 14A bzw. 14B, die auch dazu dienen, einen überwiegend waagerechten Lauf durch die Walzvorrichtung zu gewährleisten. Annähernd 99 % der für die endgültige Stärke des Bandes erforderlichen Reduktion und das Gewicht des Überzugs wird im ersten Walzgerüst 12A vorgenommen. Das Gerüst 12B dient vorwiegend der Glättung. Die Re-

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duktion kann in einem einzigen Durchgang herbeigeführt werden; es empfiehlt sich jedoch die geschilderte Reduktion in zwei Gerüsten, da diese Anordnung eine Verbesserung der Form und Oberfläche des Streifens ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird ein Paar Sprühdüsen 15A und 15B zwischen den Walzgerüsten 12A und 12B angebracht. Diese Leitungen werden so angebracht, daß die zur Behandlung des Bandes bestimmte Lösung unmittelbar auf die Oberflächen des Streifens auftreffen,wenn dieser aus dem Gerüst 12A austritt. Die Lösung kann eine beliebige wässrige, chromhaltige Lösung sein, die gewöhnlich für die Korrosionsbeständigkeit von Verzinnungen verwendet wird. Eine Lösung von 1-2 Gewichtsprozent Chromsäure ist besonders geeignet. Ein Behälter 16 dient als Vorratsbehälter für die Lösung,die durch eine Pumpe 17 den Düsen wird Da es sich empfiehlt,, eine tfarwe Lä'sun^ von

etwa 60 - 66° C anzuwenden, ist der Behälter 16 mit einer Heizvorrichtung 18 versehen, die aus einer thermostatisch geregelten Dampfheizspule bestehen kann. Der Überschuß der Lösung wird entfernt und das Band vor dem Eintritt in das Gerüst 12B mit Hilfe einer Warmlufttrockenvorrichtung 19 getrocknet. Geeignet ist eine Chevron-Trockenvorrichtung. Die überschüssige Lösung wird durch einen Luftstrom aus der Trockenvorrichtung vom Band abgezogen und kann dem Behälter 16 durch (nicht gezeigte) Leitungen und Leitwände aufgefangen und rückgeführt werden.

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Die verwendete Chromatlösung erfüllt zwei Aufgaben, indem sie die verzinnte Oberfläche behandelt und außerdem die beim Walzen erzeugte Wärme verteilt. Der Erfolg der Behandlung beruht lediglich darauf, daß sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des Bandes gründlich durchfeuchtet worden sind. Wie bereits erwähnt, beeinträchtigt der Ölfilm in keiner Weise die Wirkung der Lösung und wird auch nicht durch das Besprühen verletzt. Obwohl die Sprühdüsen in der Darstellung hinter dem Gerüst 12A angebracht sind (und diese Anordnung wird erfindungsgemäß bevorzugt), lassen sich gute Ergebnisse auch dann erzielen, wenn diese vor dem Gerüst 12A angebracht wurden.

Die Wirtschaftlichkeit des "abschließend reduzierenden" Verfahrens wird durch eine erhebliche Reduktion während des Verfahrensschrittes der Kaltreduktion begünstigt. Die Reduktion in % in der Walzvorrichtung 11 hingegen wird weitgehend durch die vom Enderzeugnis gewünschten mechanischen Eigenschaften bestimmt. Wenn auch eine Reduktion um 9Ofo erzielbar ist, ist doch die Verformbarkeit von Blech, das um mehr als 70°/i> reduziert wurde, begrenzt. Gegenwärtig liegt der günstigste Verfahrensbereich zwischen 30% und 60$, wobei bei 50% ein optimales Gleichgewicht der mechanischen Eigenschaften und der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens besteht. Die Stärke des Bandes, das dem Verfahren unterworfen wird, wird bestimmt durch die verlangte Stärke des Enderzeugnisses und den Prozentsatz der Reduktion während des abschließenden

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Walzens, wobei durch diesen, gemeinsam mit dem verlangten Gewicht des Überzugs, die Menge an Zinn bestimmt wird, die während des entsprechenden Verfahrensschrittes niedergeschlagen werden muß.

Eine bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist die folgende : ■

Hergestellt werden soll für Behälter für kohlensäurehaltige Getränke ein bestimmtes Weißblech mit 20.4 kg Grundgewicht und etwa 134 g Gewicht des Überzugs auf eine Blecheinheit (base box). Dazu unterwirft man Flußstahlband mit wenig Be- gleiteleaenten den angeführten Verfahrensschritten. Da der Verwendungszweck des Weißbleches ein optimales Verhältnis zwischen Festigkeit und Formbarkeit erfordert, sollte die Reduktion durch Auswalzen in der Vorrichtung 11 etwa 50/Ό betragen. Das Band wird also zunächst auf 40.86 kg Grundgewicht je Blechinhalt in einer Stärke von annähernd 0.25 mm ausgewalzt und wird elektrolytisch auf ein Überzugsgewicht von etwa 227 g je Bleeheinheit (base box) verzinnt. Nach der Plattierung und gegebenenfalls einer Wärmebehandlung zum Glänzen wird der vorher geölte Streifen durch eine elektrostatische Ölvorrichtung geschickt, die einen Ölfilm aus Baum- wollsaatöl von etwa 1.2 - 1.4 g je Bleeheinheit (base box) aufträgt. Die Ölmenge kann andererseits auch durch Behandlung des Streifens mit einer Emulsion von Baumwollsaatöl und «fässer behandelt werden. Das geölte Band wird dann um 50% kaltredu-

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ziert. Verwendet wird eine Walzanlage mit zwei Walzgerüsten in Tandemordnung, wobei in dem ersten etwa 99.5$> der Reduktion erreicht werden und im zweiten der Rest. Das Band wird unter Spannung gehalten und mit waagerechter Lage kaltgewalzt.

Beim Auswalzen eines verzinnten Stahlbandes empfiehlt es sich, im ersten Walzgerüst glatte Walzen und im zweiten leicht angerauhte zu benutzen. Wenn das Band das erste Walzgerüst verläßt, wird es gründlich mit einer 60°C warmen Lösung angefeuchtet, die 1.75 Gewichtsprozent Chromsäure enthält, die durch Düsen mit einer Geschwindigkeit von annähernd 40 1 pro Stunde auf die Ober- und Unterseite aufgesprüht wird. Die überschüssige Lösung wird entfernt und der Streifen vor Eintritt in das zweite Gerüst getrocknet. Beim Auswalzen wird der Streifen auf eine endgültige Stärke von etwa 0.127 mm (ca. 20,4 kg je Blecheinheit) und ein endgültiges Überzugsgewieht von etwa 114 g je Blecheinheit (base box) gebracht. Prüflingen liaben gezeigt, daß das entstandene Erzeugnis einen Film von etwa 0.7 g je Blecheinheit (base box) aus Baumwollsaafcöl und darunter einen Film besitzt,.der 0.5 - 0.6 mg

Chrom auf 0.09 m enthält,letzteres wahrscheinlich als komplexes Zinnoxyd. Dieser Film reicht aus, um die Oberfläche während der Lagerung überwiegend frei von einer Verfärbung zu halten, selbst wenn sie 20 Minuten lang an der Luft bei 2i6°C gebrannt wird. Die Schmierfähigkeit, Lackierfähigkeit und Lötbarkeit des Erzeugnisses sind ebenso gut wie bei bisher übliche» Weißblech, während beim Walzen eine geringere

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Kraft erforderlich ist, als wenn das Stahlband vor dem Verzinnen auf die endgültige Stärke reduziert wird. Die Ergebnisse sind überwiegend die gleichen, wenn an Stelle von Baumwollsaatöl Palmöl für das vorläufige Ölen verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht auf die beispielhaft erwähnten Weißblecharten beschränkt. Durch Abstimmung der Stärke des Ausgangsstahlbandes und der zur Verzinnung verwendeten Zinnmenge können andere Arten von Weißblech hergestellt werden, z.B. ein Blech von 29.5 oder 31.8 kg Grundgewicht mit 227 oder h^k g Zinn je Blecheinheit (base box). Die mechanischen Eigenschaften der Stahlunterlage können durch entsprechende Abstimmung der Kaltreduktion abgewandelt werden. Die Ölmenge auf dem Enderzeugnis kann, wie bereits beschrieben, durch entsprechende Abstimmung der Filmstärke beim vorläufigen Ölen abgeändert werden.

Gewisse bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung wurden vorstehend beschrieben. Es versteht sich von selbst, daß im Rahmen der nachstehen! angeführten Patentansprüche die verschiedensten Abwandlungen möglich sind.

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Claims

Patentansprüche

±j Verfahren zur Herstellung von Weißblech, bei dem ein Stahlband auf eine Zwischenstärke ausgewalzt wird, der Stahl verzinnt wird und nachfolgend auf die endgültige Stärke und das abschließende Überzugsgewicht kaltreduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verzinnte Band vor der Kaltreduktion einen Ölfilm von 1.0 bis 5.0 g auf eine Blecheinheit von 202 572 cm² Größe je base box erhält und daß die geölte Oberfläche während der Kaltreduktion mit einer wässrigen ehromathaltigen Lösung behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl entweder Baumwollsaatöl oder Palmöl ist.

3. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Behandlung verwendete Lösung eine wässrige Lösung von i - 2 Gewichtsprozent Chromsäure ist.

Patentanwälia Dipl.-Ing. Martin üdit, DipI.-Wirtsdi.-ing. Axe! Hansmann, Dipi.-Phyi. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 292102 · Telegramm-Adresse: Lipaläi/MOnAen

Bankverbindungen: Deutsche Bank AG, Filiale Mündien, Dep.-Kasse Viktualienmarkt, Konto-Nr. 714728 Bayer. Verainsbank MDndien, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 682495 ■ Postscheck-Kontos München Nr. 143397

Oppencuer BOro': PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verzinnte und vorläufig geölte Band um etwa 30 kaltreduziert wird.

5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltreduktion des verzinnten Stahls in zwei Stufen vorgenommen wird und die wässrige Chromatlösung auf die geölte Oberfläche nach der ersten Stufe der Kaltreduktion aufgetragen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verzinnte und vorläufig geölte Band um etwa 30 -70% kaltreduziert wird, wobei annähernd 99$ der gesamten Reduktion in der ersten Stufe der Kaltreduktion erreicht werden.

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