DE1803022C

DE1803022C - Schutzanstrich gegen Zunderbildung bei der Wärmebehandlung von Metallen

Info

Publication number: DE1803022C
Authority: DE
Inventors: Paul Victor; Trevor Hardy; Chur Graubünden Jones (Schweiz)
Original assignee: Foseco Trading AG, Chur, Graubünden (Schweiz)
Publication date: 1971-11-18

Description

Bei der Herstellung von z, B, Stahlbändern, Stahlplatten oder Stahlblechen werden die Brammen oder Platten und Barren aus Stahl einer Reihe von Wärmebehandlungsarbeitsgängen unterworfen, wobei das Wärmegut üblicherweise auf eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1250" C während einer geeigneten Zeitdauer zum Tempern oder Anlassen erwärmt werden. Dieses Erwärmen findet statt, während die Metalloberfläche mit Luft in Berührung ist. Es findet also eine atmosphärische Oxydation statt. Das sich to ergebende Oxyd, das gewöhnlich als anhaftender Zunder gebildet wird, muß nachfolgend entweder mechanisch oder durch Abbeizen entfernt werden. Diese Behandlungen sind zeitraubend.

Es ist bekannt, Schutzanstriche gegen Zunderbildung auf Metalloberflächen vor der Wärmebehandlung aufzubringen, die den Zutritt von Sauerstoff zu der Metalloberfläche verhindern. Diese bekannten Anstriche umfassen im allgemeinen einen mit organischen Kationen modifizierten Ton und feuerfestes ao Sinter- oder Frittenmaterial, das in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Toluol, dispergiert ist, um eine streichfähige oder sprühbare Mischung zu ergeben. Diese Zusammensetzungen bilden einen haftenden kontinuierlichen Überzug. Durch Einstellung des as Wärmeausdehnungskoeffizienten des so gebildeten Überzuges in der Weise, daß dieser von demjenigen des der Behandlung unterliegenden Metalls verschieden ist, kann erreicht werden, daß beim Abkühlen der überzug von der Metalloberfläche von selbst abplatzt und die Barren, Platten oder Brammen in sauberem Zustand, im wesentlichen nicht oxydiert und für den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang bereit, erhalten werden.

Die Herstellung geeigneter Schutzanstriche erforderte bisher die Modifizerung von Tonen mittels einer Ionen- oder Basenaustauschreaktion, um diese in einen organophilen Zustand überzuführen. Bei dieser Basenaustauschreaktion wird der Ton im allgemeinen mit einer »Onium«-Verbindung, beispielsweise mit einem Alkylammoniumsalz, umgesetzt, um die Katbnen an der Oberfläche der Tonteilchen, üblicherweise Alkali- oder Erdalkalikationen, durch ein langkettiges organisches Oniumkation. z. B. durch ein Dodecylammoniumkation, zu ersetzen. Diese modinzierten Tone sind für die Verwendung in Anstrichen und Überzugsmassen, insbesondere als Suspendiermittel, allgemein bekannt, und einige Arten, z. B. Alkylamtnnniummontmorillonit, werden in großem Umfang verwendet. Die modifizierten Tone sind je- so doch vergleichsweise teuer und bei den mit ihnen hergestellten Anstrichen können zuweilen Probleme hinsichtlich der Lagerbeständigkeit auftreten.

Der Frßndung liegt die Aufgabe zugrunde, Schutzanstriche gegen Zunderbildung bei der Wärmebehandlung von M ro Knallen, die nicht nur eine cute wobei das Frittenmaterial 20 bis 80 Gewichtsprozent des Anstriches ausmacht, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Suspendiermittel ein nichtionisches Cellulosederivat verwendet wird.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform kann das Cellulosederivat aus Hydroxypropylcellulose bestehen.

Es wurde gefunden, daß Schutzanstriche gegen Zunderbildung unter Verwendung von derartigen Cellulosederivaten außerordentlich gute Lagereigenschaften und eine sehr geringe Neigung zum Absetzen von festen Bestandteilen, auch bei längerem Stehen, besitzen. Außerdem ist die Trennung odsr Ablösung des Überzugs von dem überzogenen Metall beim Kühlen verbessert, verglichen mit Anstrichen, bei weichen Tone als Suspendiermittel verwerwi·?! werden.

Bevorzugte Cellulosederivate für die Verwendung gemäß der Erfindung sind Methyl-, Äthyl- und Propylcellulose und Hydroxypropylcellulose.

Das flüssige Medium der Anstriche gemäß der Erfindung besteht vorzugsweise aus einem niederen Alkohol oder Toluol, lsopropanol wird besonders bevorzugt.

Geeignete keramische Frittenmatcrialien, die bei den Schutzanstrichen gemäß der Erfindung verwendet werden können, haben die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

PbO . Al₁O₈ SiO, . Na₁O K₁O . CaO . MgO . B₁O₁ . ZnO . Fe₁O,

Fritte A Fritte B Fritte C Fritte D

61.0

7.0

32.0

9.37

62,0

3,6

2,73

7,31

0,15

14,84

6,7 65,8 5,44

3.68

2.2

15,35

0.9

6.95 83,5 5,9 1.8 1,58 0,08 0,1

0.03

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der AMAMiHt nach dam Abkanten ha-

t» wurde nunmehr gefunden, daB an MaHa von dar· *» nlmbrtdende MHtalfttr Schutwimrtebe gagen Zunder-

HtftraCtpJ vWHfpQM^VffVete VvTwvwQQf WmQf)H BvftfMtt·

Der Mmttanairteb gemnfl dar Erfindung gagen Zun- e§ derbildtMg bat dar Warmebehmtdning von Metalle«, Die Anstriche gemäß der Erfinde g werden auf die Metalloberfläche vor der Wärmebehandlung aufgebracht. Während der Behandlung schmilzt der überzug unter Bildung eines keramischen, gegenüber Sauerstoff undurchlässigen Überzugs auf der Metalloberfläche, der bei Kühlung von der Metalloberfläche abflockt oder abblättert, wobei eine saubere und glänzende Metaltoberfläche zurückbleibt.

Es wird angenommen, daß die Wirkung eines derartigen Überzugs im einzelnen wie folgt ist. Während de· Erwärmen» kann eine Obetflächenoxydation des

doeb bei höheren Temperaturen, t. B. bei etwa 800* C dar Übertut ta tcnmetsen beginnt und eine MeBflhige Glasur bildet, die »fen aber dia Metalloberfläche autbreitet und daa Oxyd darauf waajaet. Ct findet keine weiter« Oxydation Matt. Beim Kimen sJattt die Gtour auf Grund der unterKhied-Wärme)

irmeatNdahunpkoefAxienten de· MaUtt» und der Glasur ab und MBt eine taubere onvdfreie Metall·

Vp^bH^V a^ejH^fnf eXW/vvPvM*

Die UhertKfvnas<wn gentaB der Erfindung tind be· •vnden ab OberiMkhcnwhuU fur Nickel, Kobeh und

Claims

3 4

deren Legierungen und zahlreiche Stahllegierungen, PbO 61 °/_n

Insbesondere rostfreie Stahllegierungen, geeignet, Al_aO;, 7^q/₀

Es ist wichtig, die Eigenschaften der verwendeten SiO₈ 32°/_q

fritte oder Fritten mit Bezug auf das zu behandelnde ,

Metall abzustimmen. Im allgemeinen liegt der mittlere 5 H e ι s ρ ι e I I

lineare Ausdehnungskoeffizient der vorstehend auf- Ein Schutzanstrich gegen Zunderbildung wurde wie

jeführten Metalle und Legierungen im Bereich zwi- folgt hevgestellt (Gewichtsprozent).

fchen 14 und 17 · 10-· je ° C. Die verwendeten Fritten ßleisilicatfritte A 64 ·/„

besitzen jedoch im allgemeinen einen wesentlich nied- Hydroxypropylcelliilose 0.25 »/„

rigeren Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise in io [_t„_nrftn,_nni ₁₁₇«

ller Größenordnung von 5 · 16-· je ^QC. (Die Fritte A isopropanoi n,n /„

der vorstehenden Tabelle besitzt einen linearen Aus- Der Anstrich wurde in einer Dicke von etwa 101,6

dehnungskoeffizienten von 5,4 · 10"· je ⁰C.) bis 203,2μ auf ein Blech aus rostfreiem Stahl für eine

Oxydierbare Materialien können in die Anstriche ge- Anlaß- oder Temperbehandlung bei 1050° C während maß der Erfindung eingeschlossen werden, um das 15 Zeitdauern bis zu 10 Minuten aufgebracht. Nach der Oxydentfernungsvermögen des Anstrichs zu steigern. Wärmebehandlung schälte sich der Anstrich unter Aluminium und Ferrosilicium können für diesen Zurücklassen einer sauberen nicht angelaufenen Ober-Zweck eingeschlossen werden. fläche ab. die keine weitere Behandlung, wie /. B. ein

Es ist ferner wichtig, darauf zu achten, daß die Vis- Beizen, erforderte,

kosität der Zusammensetzung bei der maximalen »o .

Wäimebehantilungstemperatur nicht zu gering wird. Hei spiel

da sonst eine Neigung zu einem Wegbrechen des Über- Ein Schutzanstrich gegen Zunderbildung wurde wie

Zugs unter Zurücklassen von freigelegten Metallober- folgt hergestellt (Gewichtsprozent),

flächen besteht. Die Viskosität bei hoher Temperatur Bleisilicatfritfe A 40°;

kann durch Aufnahme eines teilchenförmigen feuer- a₅ Rydroxypropylcellulose .".''....'.'.'..'".' 0,25··.

festen Materials bis zu 35 Gewichtsprozent, be.sp.els- Magesiumoxyd 20»/₀

weise von Siliciumdioxyd, Magnesiumoxyd, Feldspat, Siliciumdioxyd 3°/

Aluminiumoxy<\ Zinkoxyd, Andalusit, Kyanit, Silli- Nephelin Syenit 10 0»

manit, Mullit, Talk, Olivin und Nephelin oder Syenit, Kaolinit (anwesend als feuerfestes' Mate- ' °

erhöht werden. 30 rial und nicht als Suspendiermittel) ... 2°/₀

Es ist auch wichtig daiur Son» zu tragen, daß der _Naturharz südlicher Kiefern (Säurezahl

Überzug eine geringe Oberflächenspannung besitzt, um ₉₄ Verseifungszahl 165) 1.2·/,

die Neigung zum Brechen des Überzugs bei hohen Tem- hopropylalkohol 23.55 ° „

peraturen auf ein Minimum zu beschränken. Fur diesen Zweck kann Chtomoxyd einverleibt werden. Um 35 Der vorstehend angegebene Anstrich wurde auf eine wirkungsvolle Anwendung der Überzugsmasse zu einen Barren aus rostfreiem Stahl aufgebracht, der gewährleisten, ist es erwünscht, auch eine geringe einer Wärmebehandlung bei 1250'C während 4 Stun-Menge eines Netzmittels einzuverleiben, wie z. B. Na- den unterworfen wurde. Der Anstrich wurde in einer triumsalze von Alkylarylsulfonaten oder sekundären Dicke von etwa 381 bis 5Ο8μ aufgebracht. Der An-Alkylsulfaten oder insbesondere Natriumdioctylsulfo- 40 strich fiel nach der Wärmebehandlung von der Metallsuccinat. oberfläche ab und ließ eine saubere glänzende Obcr-

Die voistehend angegebenen Bestandteile der Zu- fläche zurück. Das zugesetzte Harz diente der Steigesammensetzungen gemäß der Erfindung können in rung der Filmbildungseigenschaften des Anstrichs,
einem großen Bereich von relativen Verhältnissen oder _D ...
Anteilen vorhanden sein. Im allgemeinen stellt der 45 ratentansprucne:
erste Bestandteil vorzugsweise 20 bis 80° ₀, insbeson- 1. Schutzanstrich gegen Zunderbildung bei der dere bevorzugt 30 bis 70 Gewichtsprozent, des An- Wärmebehandlung von Metallen, bestehend aus Strichs dar. Das nichtionische Cellulosederivat ist einer Suspension eines keramischen Frittenmaterials lediglich in geringen Anteilen, z. B. von 0,1 bis l^o/„ in einem organischen Lösungsmittel, wobei das des Anstrichs, erforderlich. Wie vorstehend angege- 50 Frittenmaterial 20 bis 80 Gewichtsprozent des ben, kann das teilchenförmige feuerfeste Material, falls Anstrichs ausmacht, dadurch gekennvorhanden, bis zu 35°/₀ der Zusammensetzung aus- zeichnet, daß als Suspendiermittel ein nicht« machen. Die anderen vorstehend aufgeführten Be- ionisches Cellulosederivat verwendet wird,
standteile können in geringeren Anteilen vorhanden 2. Schutzanstrich nach Anspruch 1, dadurch gewin, wobei in jedem Fall der Rest auf 100° „von dem S5 kennzeichnet, daß das Cellulosederivat aus Hy- vtrwnd«Hn oraMiKhm Lotunpimuel nlicfvrt wild. droxypropylcellulo&e besteht.

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