DE1796348C3

DE1796348C3 - Verfahren zum Feuerverzinken eines Stahlbandes

Info

Publication number: DE1796348C3
Application number: DE1796348A
Authority: DE
Inventors: M. Bourand; M. Hubert; M. Ville D'avray Tuzet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1967-03-03
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE1796348B2; DE1796348A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feuerverzinken eines Stahlbandes, bei dem das Band in ein Metallbad auf Zinkbasis eingetaucht und anschließend zwischen Trockenwalzen und Kühlwalzen hindurchgeführt wird.

Bei diesem bekannten Verfahren wird das Metallband zum Schutz gegen Korrosion mit einem dünnen Zinkbelag überzogen. Das Metaiiband wird nach verschiedenen thermischen Vorbehandlungen kontinuierlich in die Zinkschmelze getaucht und aus dieser herausgeführt und anschließend, wie beispielsweise in der GB-PS 4 84 983 beschrieben, durch ein erstes Kühlwalzenpaar und dahinter entlang einer bogenförmigen Führungsbahn durch ein zweites und ein drittes Kühlwalzenpaar bewegt. Bei diesem Vorgehen soll ein glatter, keine Fremdkörpereinschlüsse aufweisender Zinküberzug gebildet werden. Damit wird aber die bei allen bekannten Verfahren dieser Art auftretende Kristallisation des Zinks, die sogenannte Zinkblumenbildung, nicht verhindert, die das Aussehen des verzinkten Metallbandes stören und einen gewünschten dekorativen Effekt beeinträchtigen kann. Beim elektrolytischen Verzinken von Metallgegenständen werden wohl keine Zinkblumen gebildet, doch sind solche galvanischen Verfahren kostspielig und daher in vielen Fällen nicht tragbar.

Es wurde versucht, Zinkblumenbildung auf feuerverzinkten Metallbändern dadurch zu beseitigen, daß das aus dem Zinkbad austretende Band in komplizierten und kostspieligen Vorrichtungen nachbehandelt wurde. Dabei wurde das verzinkte Band zwischen Walzen hindurchgeführt, die vorhandene, bereits verfestigte Unebenheiten zerdrückt und plattgequetscht haben. Es hat sich aber gezeigt, daß dieses Kaltwalzen nicht nur unwirtschaftlich, sondern auch nachteilig ist, da der Zinküberzug leidet und nicht mehr ausreichend einheitlich bleibt, um einen gleichen Korossionsschutz sicherzustellen wie ein verzinktes aber nicht in dieser Weise nachbehandeltes Metallband.

Es ist ferner in das Fachwelt allgemein bekannt, daß das Auftreten dendritischer Kristalle und damit die Ausbildung von Zinkblumen bei einem durch Eintauchen in ein Zinkschmelzbad verzinkten Metallgegenstand durch rasches Abkühlen des Gegenstandes nach dem Feuerverzinken verringert werden kann. Dies kann durch Eintauchen in Wasser geschehen, wobei jedoch ein solches Vorgehen bei einem Kontinuierlich zu verzinkenden Metallband praktisch nicht anwendbar ist Zur Unterdrückung der Zinkblumenbildung auf einem verzinkten Metallband sind eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen worden, die jedoch alle kein wirklich zufriedenstellendes Ergebnis bringen.

So beschreibt die FR-PS 14 46 335 ein Verfahren, bei dem auf den Zinkschichten des aus dem Zinkbad austretenden verzinkten Metallbandes eine große Anzahl von Keimen oder Kristallisationszentren er zeugt werden, um die Zinkblumenbildung zu verringera Dabei werden zwischen dem Zinkbad und einer lotrecht über Quetschwalzen angeordneten Kühleinrichtung auf die beiden gegenüberliegenden Zinkschichten diametral entgegengesetzt sehr feine Partikel auf der Basis von Metallen oder Legierungen mittels eines Druckluftstromes, gegebenenfalls gekühlt, aufgesprüht Hierbei ist es aber sehr schwierig, wenn nicht überhaupt unmöglich, die Einwirkung so zu steuern, daß eine gleichmäßige Verteilung der Kristallisationskeime auftritt, die zur Unterdrückung der Zinkblumenbildung wichtig und erforderlich ist Dies ergibt sich daraus, daß der zum Aufsprühen verwendete Luftstrom Druckschwankungen unterliegt und daher nicht gleichmäßig isL Ferner wird oberhalb des Bades gearbeitet, wo eine höhere Temperatur als in der weiteren Umgebung herrscht, wodurch eine Luftzirkulation auftritt, die zu Ablenkungen des Luftstrahles führen kann. Außerdem wird in einer Umgebung gearbeitet, in der die Temperatur nicht stabil ist und die dadurch entstehenden Luftströme auf

J5 die zum Aufsprühen der Partikel verwendeten Luftstrahlen einwirken können.

Aus der US-PS 20 94 583 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Zinkblumenbildung eines feuerverzinkten Metallbandes mit Hilfe eines Nebels oder sehr feinen

«ο Sprühstrahls aus Wasser oder Dampf bekämpft wird, der nach dem Austreten des Metallbandes aus dem Zinkbad aufgebracht wird. Auch bei dieser Behandlung erfolgt die Einwirkung von außen und eine gleichmäßige Steuerung ist praktisch nicht möglich.

Ein weiteres Verfahren zur Beeinflussung von Kristallbildung auf metallbeschichteten Metallbändern ist der US-PS 31 48 080 zu entnehmen. Das zu beschichtende Metallband wird in und durch eine Metallschmelze geführt und kurze Zeit nach dem Austritt aus dem Schmelzbad mit feuchtem Dampf in Berührung gebracht. Dabei wird ein Luftstrom gegen das Metallband gerichtet, wenn es aus dem Schmelzbad nach oben durch den Kühlturm bewegt wird. Das Behandlungsmedium ist demnach feuchter Dampf, der durch Düsen auf das beschichtete Metallband vor dem Erhärten der Beschichtung geblasen und dabei rasch gekühlt wird. Dabei ist zu beachten, daß-die Zeitdauer und die Temperaturen bei der Dampfbehandlung kritisch sind. Bei dieser Behandlung wird die Blumenbil-

w> dung nicht ausgeschaltet, sondern es entsteht eine Vielzahl sehr kleiner Blumen, die das Aussehen der metallbeschichteten Oberfläche gleichmäßiger machen. Die Wirkung hängt vom Dampfdruck, dem Feuchtigkeitsgehalt des Dampfes, den Düsenabmessungen sowie

⁽'^r> dem richtigen Zeitpunkt des Aufblasens ab.

Schließlich sei noch das Verfahren gemäß der US-PS 20 86 278 erwähnt, bei dem beabsichtigt ist, die Ausbildung von Zinkblumen auf feuerverzinkten Me-

tallbändern so zu steuern, daß die Kristallbildung im wesentlichen gleichmäßig auf beiden Seiten des beschichteten Bandes verteilt wird. Dies soll dadurch erreicht werden, daß das verzinkte Blech nach Austritt aus dem Bad zwischen zwei gezahnten Walzen hindurchgeführt wird. Die Zähne dienen einerseits dazu, die Beschichtung lokal zu kühlen und andererseits Kristallisationszentren für die Zinkblumenbildung zu schaffen. Eine Verringerung oder Unterdrückung der Zinkblumen wird dabei nicht erreicht

Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zum kontinuierlichen Feuerverzinken eines Stahlbandes zu schaffen, bei dem in einem Arbeitsdurchgang auf einfache Weise im Trockenverfahren Zinkblumenbildung ausgeschaltet und ein einwandfreier, für vielfältige dekorative Zwecke geeigneter Zinküberzug gebildet wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das verzinkte Stahlband nach dem Austritt aus dem Zinkbad und nach dem Durchgang durch die unmittelbar über dem Zinkbad angeordneten Trockenwalzen, aber vor dem Auftreten von Zinkblumenbildung, zwischen Kühlwalzen unter, durch eine teilweise Umschlingung der Kühlwalzen hervorgerufener Flächenberührung mit dem Mantel der Kühlwalzen geführt und dabei stark gekühlt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Stahlband zum plötzlichen Abkühlen um die und zwischen den Kühlwalzen in einer Ebene geführt, die etwa in der Mitte, oder unterhalb dieser Mitte, des Abstandes zwischen der Oberfläche des Metallbades und der Zone des Auftretens von Zinkblumenbildung liegt

Ein so verzinktes Metallband weist eine einwandfreie glatte Oberfläche ohne jede Kristallisation auf, die nicht nur dem kaltgewalzten, sondern auch dem elektrolytisch verzinkten Metallband vergleichbar ist und die gleichen guten antikorrosiven Eigenschaften aufweist wie das letztgenannte.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein Stahlband kontinuierlich, in einem einzigen Arbeitsdurchgang verzinken, wobei auf direktem Weg die Ausbildung von Zinkblumen vollständig verhindert und ein glatter, durchgehender Schutzüberzug geschaffen wird. Es ist ein Trockenverfahren und erfordert keine besondere Nachbehandlung oder Spezialarbeit, die außerhalb des Galvanisierungsvorganges liegt Ferner gestatten diese einfachen Verfahren auch die Verwendung von Kühlwalzen mit besonderer Oberflächenausbildung, so daß in demselben Arbeitsgang auch das Aussehen der verzinkten Oberfläche des Stahlbandes nach Wunsch gestattet werden kann, derart, daß dieses beispielsweise ein glattes, sattiniertes, mattiertes, granuliertes oder irgendein anders geartetes Aussehen erhält. Zur Erzielung all dieser Vorteile ist lediglich eine einfache Vorrichtung erforderlich, um das Verfahren in kürzester Arbeitszeit mit optimalen Ergebnissen durchzuführen. Die chemische Zusammensetzung des Zinküberzuges und seine Haftung an der Stahlunterlage ist keiner Veränderung unterworfen. Außerdem wird für die gleiche antikorrosive Wirkung, wie sie bei den mit Zinkblumenbildung behafteten Überzügen gewährleistet ist, ein weniger dicker Ziniküberzug benötigt.

Das Verfahren wird an Hand der Zeichnungen näher < erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 eine schemaiische Ansicht einer Ausführungsform einer Anordnung der für den Durchgang des verzinkten Stahlbandes verwendeten Kühlwalzen;

Fig.2 eine Schnittansicht durch em verzinktes Stahlblech mit während des Verzinkens ausgebildeten Zinkblumen und

F i g. 3 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäß verzinktes Stahlblech.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Kühlwalzen lotrecht über dem Trockenwalzenpaar ίο angeordnet und in der Höhe und seitlich gegeneinander versetzt gelagert Natürlich kann diese Anordnung auch anders ausgeführt sein. Wesentlich ist daß das Stahlband den Mantel der Walzen flächig berührt

Das zu verzinkende Stahlband 1 wird zunächst durch den Walzenspalt eines unmittelbar über dem Zinkbad (nicht dargestellt) angeordneten Trockenwalzenpaares 6,7 und dann zwischen oberhalb dieses Trockenwalzenpaares angeordneten Kühlwalzen 8 und 9 hindurchgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Kühlwalzen 8 und 9 sowohl in der Höhe als auch seitlich zueinander verstellbar, wobei selbstverständlich auch der Abstand zwischen den Kühlwalzen nach Wunsch eingestellt werden kann. Die Verstellung des Abstandes zwischen den Kühlwalzen dient zur Anpassung an die Stärke des verwendeten Stahlbandes und des Zinküberzuges und an die gewünschten Ergebnisse des fertigen Produktes.

Jede Kühlwalze 8 und 9 ist zu diesem Zweck in

Lagerstützen 10 und 11 drehbar gelagert und weist bei 12 und 13 Durchgänge für die Kühlflüssigkeit auf. Die Lagerstützen 10 und 11 sind durch Steuerräder 16 und 17 mittels Spindeln 14 und 15 vertikal verschiebbar, die in Ansätzen 18 und 19 zweier Stützen 20 und 21 drehbar angeordnet sind. Die Stützen 20 und 21 bilden auch die Gleitbahnen für die Lagerstützen 10 und 11 und sind an unteren Blockelementen 22 und 23 befestigt, die in Sockeln 24 und 25 gegeneinander verschiebbar sind. Die Sockel sind kraftschlüssig mit höhenverstellbaren Auflagen 26 und 27 verbunden. Das Verschieben der Blockelemente 22 und 23 erfolgt durch Spindeln 28 und

29, die durch die Blockelemente gesteckt sind und durch entsprechende Handräder 30 bzw. 31 gesteuert werden.

Bei Betätigung der Handräder 30 und 31 werden die Kühlwalzen 8 und 9 horizontal verschoben, während bei Betätigung der Steuerräder 16 und 17 die Höhe der Kühlwalzen 8 und 9 eingestellt wird. Die Spindeln 14,25, 28 und 29 können unabhängig voneinander eingestellt werden, so daß die Kühlwalzen 8 und 9 in jeder für den speziellen Zweck erforderlichen oder gewünschten Lage zueinander versetzt werden können.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der waagerechte Abstand der Achsen der Kühlwalzen 8 und 9 kleiner ist als die Summe der beiden Radien der Kühlwalzen. Die Kühlwalze 8 ist auf einer tieferen Ebene angeordnet als die Kühlwalze 9. Auf diese Weise wird das lotrecht aus dem Walzenspalt des Walzenpaares 6, 7 geführte Stahlband 1 zwischen den Kühlwalzen 8 und 9 auf einer gekrümmten Bahn vorwärtsbewegt, so daß zunächst eine Seite des Stahlbandes die Fläche des Mantels der ho Kühlwalze 8 berührt, die unterhalb des Walzenspaltes liegt. Dann tritt das Stahlband in einem Winkel zur Lotrechten in den Walzenspalt ein und beim Austritt aus dem Walzenspalt berührt die andere Seite des Stahlbandes 1 die Fiäche des Mantels der /weiten ·· Kühlwalze 9, wobei die Bewegungsbahn des Stahlbandes Γ wieder lotrecht gelenkt wird. Entscheidend für die Wirksamkeit des Verfahrens ist die Flächenberührung zwischen Stahlband und den kalten Kühlwalzen, da die

plötzliche starke Abkühlung flächig erfolgt. Dabei ist die Oberfläche des verzinkten Stahlbandes , die den Mantel der unteren Kühlwalze 8 berührt, qualitätsmäßig besser als die Oberfläche, die am Mantel der oberen Kühlwalze 9 entlanggeführt wird.

F i g. 2 zeigt eine Schnittansicht durch ein Zinkblumen aufweisendes Stahlblech 32. Der Zinküberzug 33 weist die für Zinkblumen charakteristischen Unebenheiten auf, wobei schematisch gesehen verschiedene dicke Abschnitte A und ß abwechseln. Bei einem solchen nach dem klassischen Feuerverzinkverfahren überzogenen Metallband wird die Dicke B als technisches und wirtschaftliches Kennzeichen für die Qualität der Korrosionsbeständigkeit angesehen.

F i g. 3 zeigt dagegen ein nach dem crfindungsgcrnäßen Verfahren hergestelltes verzinktes Stahlblech 32, dessen Zinküberzug eine einwandfreie einheitliche Stärke aufweist. Die Dicke χ des Zinkiiberzuges 33 liegt dabei zwischen den Dicken A und B. Es ist also ersichtlich, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren der Zinküberzug 33 egalisiert wird. Es wurde gefunden, daß bei einem nach dem klassischen Verfahren feuerverzinkten Stahlband eine größere Zinkmenge benötigt wird als bei einem erfindungsgemäß feuerverzinkten Stahlband, wenn beide gleiche Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

Das folgende Beispiel gibt einige Oaten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an, mit denen einwandfreie Ergebnisse erzielt und verzinkte Stahlbänder ohne jede Zinkbildung oder Auftreten irgendwelcher Unebenheiten erhalten wurden.

Dicke des Stahlbandes nach dem

Beschichten 0,6 mm

Breite des Stahlbandes 1000 mm

Stundenertrag 4T/Std. Blech

Geschwindigkeit des Banddurchganges 14,20 m/mn

Temperatur des Zinkbades 452° C

Zinkbeschickung	150 g/m-'	Vorrichtung und anschließende Einstellung:	150 mm
erste Fläche	170 g/m·¹	Durchmesser der Kühlwalzen
zweite Fläche		Zustand der Oberfläche dieser Walzen	150-160
Zusammensetzung des Zinkbades		nach Körnungstabelle	Mikrozoll
Al 0,120%			15" C
Pb 0,230%		Temperatur der Kühlflüssigkeit (Wasser)
Fe 0,026%		Temperatur des Walzentisches bei der	40" C
Cd 0,014%		Arbeit
Cu 0,0008%		Abstand der Mantellinie der untersten	1450 mm
In 0,009%		Kühlwalze zu dem Zinkbad
Rest Zink	35°C
Zimmertemperatur
Abstand zwischen Oberfläche des Zink
bades und Zone, bei der normalerweise	3,300 m
Zinkblumenbildung auftritt

Senkrechter Abstand zwischen der Achse der untersten Kühlwalze und der Achse

der oberen Kühlwalze 12 mm

Horizontale Zwischenachse der beiden

Walzen 150,3 mm

Das erhaltene verzinkte Stahlband wies einen vollkommen gleichmäßigen und glatten Oberzug, ohne jede Zinkblumenbildung auf, dessen Aussehen einen feinen Glanz hatte und ohne jede weitere Behandlung direkt für Dekorationszwecke verwendbar war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feuerverzinken eines Stahlbandes, bei dem das Band in ein Metallbad auf Zinkbasis eingetaucht und anschließend zwischen Trockenwalzen und Kühlwalzen hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verzinkte Stahlband nach dem Austritt aus dem Zinkbad und nach dem Durchgang durch die unmittelbar über dem Zinkbad angeordneten Trockenwaben, aber vor dem Auftreten von Zinkblumenbildung, zwischen Kühlwalzen unter, durch eine teilweise Umschlingung der Kühlwalzen hervorgerufener Flächenberührung mit dem Mantel der Kühlwalzen geführt und dabei stark gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband in einer Ebene, etwa in der Mitte oder unterhalb dieser Mitte des Abstandes zwischen der Oberfläche des Metallbades und der Zone des Auftretens von Zinkblumenbildung um die und zwischen den Kühlwalzen geführt wird.