DE2022884A1 - Process for the treatment of steel strips - Google Patents

Process for the treatment of steel strips

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DE2022884A1 DE19702022884 DE2022884A DE2022884A1 DE 2022884 A1 DE2022884 A1 DE 2022884A1 DE 19702022884 DE19702022884 DE 19702022884 DE 2022884 A DE2022884 A DE 2022884A DE 2022884 A1 DE2022884 A1 DE 2022884A1
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Shackleford Ralph Edward
Wale Robert Thomas
Whitton Richard Wilfred
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Australian Iron and Steel Pty Ltd
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Australian Iron and Steel Pty Ltd
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Description

Verfahren zur Behandlung von StahlbändernProcess for the treatment of steel strips

Die Erfindung bezieht sich auf die Phosphoranreicherung der Oberfläche von Stahl zur Erzeugung einer Oberfläche mit höherer als normaler Reaktionsfähigkeit und insbesondere auf die Erzeugung einer Oberfläche mit überlegenen Eigenschaften in Beziehung auf die Feueremaillierung.The invention relates to surface phosphorus enrichment of steel to create a surface with higher than normal responsiveness and especially to the creation a surface with superior properties in relation to fire enamelling.

Die bisher in der Feueremaillierungsinduetrie verwendeten Stähle zeigen den Nachteil, daß sie wesentliche Beizzeiten erfordern und häufig Schwierigkeiten bei der Erzielung einer guten Haftung zwischen Stahl und Emaillschicht zeigen.The steels previously used in the fire enamelling industry show the disadvantage that they require substantial pickling times and often experience difficulties in achieving good adhesion between the steel and the enamel layer.

Der Einbau von Phosphor in die Oberfläche von Stahl reduziert die Peueremailleindringzeiten durch wesentliche Vergrösserung der Beizgeschwindigkeit, Verbesserung der Vernickelungsgeschwindigkeiten und liefert eine Oberfläche, die zu einer besseren Emaill-Stahl-Bindung fUhrt.The incorporation of phosphorus into the surface of steel reduces the fire enamel penetration times by significantly increasing the Pickling speed, improving nickel plating speeds and providing a surface that leads to a better enamel-steel bond leads.

Die PJrfindung bezieht sich auf eine beträchtliche Verbesserung dieser Eigenschaften und ermöglicht es die Stahloberflächen gegenüber den bisher erhältlichen Stählen merklich zu verbessern. Um die erforderlichen Verbesserungen zu erzielen muß eine wesentliche Menge an Phosphor in die Oberfläche des Stahles eingebaut werden, da geringe Phosphormengen In der Stahloberfläche nicht ausreichen,The invention relates to a considerable improvement in these properties and allows the steel surfaces to be opposite to improve the steels available up to now noticeably. In order to achieve the necessary improvements, one essential Amount of phosphorus to be built into the surface of the steel, since small amounts of phosphorus in the steel surface are not sufficient,

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um die wesentlichen Verbesserungen hinsichtlich der Feueremailliereigenschaften des Stahles zu erzielen.the essential improvements in terms of fire enamelling properties of steel.

Das Verfahren zur Erzeugung solcher an Phosphor angereicherter Oberflächen besteht im wesentlichen darin, daß man auf die Stahloberfläche eine wässrige lösung eines Phosphorsalzes aufbringt und dann das derart erhaltene Produkt in einer inerten, entkohlenden oder reduzierenden Atmosphäre solange erhitzt, bis die erwünschte Tiefe der Diffusion erreicht ist.The process of producing those enriched in phosphorus Surfaces consists essentially in applying an aqueous solution of a phosphorus salt to the steel surface and then the product thus obtained is heated in an inert, decarburizing or reducing atmosphere until the desired Depth of diffusion is reached.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Stahlbändern zur Erzeugung einer Stahloberfläche mit verbesserten Beiz-, Vernickelungs- und Bmaillierungseigenschaften vorgeschlagen, das sich aus folgenden Stufen zusammensetzt:According to the present invention there is a method of treatment proposed of steel strips to produce a steel surface with improved pickling, nickel-plating and enameling properties, which is made up of the following levels:

Aufbringen einer wässrigen;, phosphat enthalt enden Lösung auf die Oberfläche des Stahlbandes9 wobei die Lösung Phosphor in einer Menge von 1,0 bis 2,8 Gew.$ / Volumen und einen pH-Wert von 2,0 bis 8,0 aufweist, so daß ein Film mit 0,010 bis 0,080 Gramm Phosphor pro QuadratfuS auf der Oberfläche des Stahlbandes ent=·Applying an aqueous solution containing phosphate to the surface of the steel strip 9 , the solution having phosphorus in an amount of 1.0 to 2.8% by weight / volume and a pH of 2.0 to 8.0, so that a film with 0.010 to 0.080 grams of phosphorus per square foot on the surface of the steel strip ent = ·

dif.
steht, und anschließendesjiffadieren des Phosphors aus dem PiIm in die Oberfläche des Stahlbandes durch Wärmebehandlung des Stahlbandes bei einer Temperatur von 6000G bis 8000C in einer neutralen, reduzierenden oder entkohlenden Atmosphäre, wobei die Wärmebehandlung für einen Zeitraum von 2 bis 24 Stunden in einem absatzweisen Anlaßverfahren oder für eine Periode.von 30 bis 60 Sekunden in einem kontinuierlichen AnlaSverfahren durchgeführt wird.dif.
and then jiffadieren the phosphor from the PiIm into the surface of the steel strip by heat treatment of the steel strip at a temperature of 600 0 G to 800 0 C in a neutral, reducing or decarburizing atmosphere, the heat treatment for a period of 2 to 24 hours in an intermittent starting process or for a period of 30 to 60 seconds in a continuous starting process.

Das bevorzugte Verfahren umfasst das Besprühen oder Abspülen des des Stahlbandes mit einer Lösung eines löslichen Phosphates, beispielsweise Tetranatriumpyrophosphat zur Erzeugung eines kontinuierlichen Phosphatfilmes auf der Stahloberfläche oder alternativ die Bildung eines Phosphatfilmes durch eine handelsübliche Phosphatisierungslösung. Das Wasser wird durch Verdampfen entfernt, wobei die Restwärme im Band oder eine äussere Wärmequelle, wie beispielsweise ein warmer Luftblasstrahl zum Einsatz kommen. Die Anwendung kann durchgeführt werden nach den üblichen Beizvorgängen auf heißgewalzten Stahlbändern, d, h, der Phosphatfilm wird nach dem Abbeizen und Spülen aufgebracht. Gegebenenfalls kann der Phosphatfilm auch auf ein kaltgewalztes StahlbandThe preferred method comprises spraying or rinsing the steel strip with a solution of a soluble phosphate, for example tetrasodium pyrophosphate to produce a continuous Phosphate film on the steel surface or alternatively the formation of a phosphate film by a commercially available one Phosphating solution. The water is removed by evaporation, the residual heat in the strip or an external heat source, such as a warm air jet, are used. The application can be carried out according to the usual pickling processes on hot rolled steel strips, i.e. the phosphate film is applied after stripping and rinsing. If necessary, the phosphate film can also be applied to a cold-rolled steel strip

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aufgebracht werden, nach dem die restlichen Walzschmiermittel durch übliche Verfahren, wie heiße alkalische lösungen entfernt sind. Der Phosphatfilm wird nach den Reinigungs- und Spülvorgängen, jedoch vor der anschliessenden Wärmebehandlung, wie dem Anlassen oder Entkohlen aufgebracht. Eine weitere Möglichkeit für die Aufbringung des Phosphors auf die Stahloberfläche besteht darin, daß man eine ausreichende Phosphatverbindung in dem restlichen Walzschmiermittelfilm einbaut, wenn solche Filme nicht vor der Wärmebehandlung entfernt werden.are applied, after which the remaining rolling lubricants are removed by conventional methods, such as hot alkaline solutions are. The phosphate film is after the cleaning and rinsing processes, but before the subsequent heat treatment, such as the Tempering or decarburizing applied. There is another possibility for applying the phosphorus to the steel surface in incorporating a sufficient phosphate compound in the residual rolling lubricant film when using such films not be removed before heat treatment.

Die' Phosphorlösung besteht grundsätzlich aus einen wasserlöslichen PhosphatC welches ausserdem Phosphorsäure und ein Netzmittel enthalten kann. Die Phosphorsäure wird so angewendet, daß * der pH-Wert in den Eereich von 2,0 bis 8,0 eingestellt wird und man kann ein nicht ionisches Benetzungsmittel hinzufügen, um die Verteilung der frisch aufgebrachten Phosphatlösung zu unterstützen. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration des Phosphates. Man muß eine hohe Phosphatkonzentration aufrechterhalten, um zu der gewünschten Wirkung zu kommen. Die bevorzugte Phosphatkonzentration ausgedrückt in Phosphor liegt im Bereich von 1,0 bis 2,8 Gew.^/Volumen. Diese Lösung wird bei Flüssigkeitsfilmdicke aufgebracht, so daß zwischen 0,010 und 0,080 Gramm Phosphor pro Quadratfuß entstehen. Gegebenenfalls kann eine handelsübliche Phosphatisierungslösung, welche die Bildung einer umgesetzten Phosphatschicht auf der Stahloberfläche begünstigt, verwendet werden, | um zwischen 0,010 und 0,080 Gramm Phosphor pro Quadratfuß zu erhalten.The 'phosphorus solution basically consists of a water-soluble phosphate C which can also contain phosphoric acid and a wetting agent. The phosphoric acid is applied so that * the pH is adjusted in the Eereich of 2.0 to 8.0 and you can add a non-ionic wetting agent, to assist in the distribution of the freshly applied phosphate solution. An essential feature of the present invention is the concentration of the phosphate. A high concentration of phosphate must be maintained in order to achieve the desired effect. The preferred concentration of phosphate, expressed in terms of phosphorus, is in the range from 1.0 to 2.8 w / v. This solution is applied at liquid film thickness such that between 0.010 and 0.080 grams of phosphorus per square foot is produced. If necessary, a commercially available phosphating solution, which favors the formation of a converted phosphate layer on the steel surface, can be used, | to get between 0.010 and 0.080 grams of phosphorus per square foot.

Nach der Aufbringung des Phosphatfilmes diffundiert der Phosphor in die Oberfläche des Stahles durch die Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung wird in Anwesenheit einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre durchgeführt, beispielsweise eines Gemisches von 5 f> Wasserstoff in Stickstoff. Die Diffusion lässt sich während der normalen Wärmebehandlung ausführen, beispielsweise während des Anlassens oder der Entkohlung unter Verwendung einer üblichen Einrichtung, einer diskontinuierlichen Anlaßeinrichtung, kontinuierlich arbeitender Anlaßeinrichtungen oder Anlaßeinrichtungen mit offener Spule. In den diskontinuierlichen Anlaßverfahren wird die Wärmebehandlung im Bereich von 6000C bisAfter the phosphate film has been applied, the phosphorus diffuses into the surface of the steel as a result of the heat treatment. The heat treatment is carried out in the presence of a neutral or reducing atmosphere, for example a mixture of 5 f> hydrogen in nitrogen. Diffusion can be carried out during normal heat treatment such as tempering or decarburization using conventional equipment, batch tempering equipment, continuous tempering equipment, or open coil tempering equipment. In the discontinuous tempering process, the heat treatment is in the range from 600 0 C to

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800°C für die Zeit von 2 bis 3D Ofenstunden durchgeführt. Beim kontinuierlichem AnIaßverfahren wird das Band Temperaturen im Bereich von 60O0C bis 8000C für 30 bis 60 Sekunden lang ausgesetzt.800 ° C for the time from 2 to 3D oven hours. In the continuous tempering process, the strip is exposed to temperatures in the range from 60O 0 C to 800 0 C for 30 to 60 seconds.

Die Tiefe der Diffusion lässt sich durch die Konzentration des Phosphors an der Oberfläche vor dem Anlassen und die Zeit und Temperatur der Wärmebehandlung kontrollieren. Die Diffusionstiefe liegt vorzugsweise im Bereich von 0,0005" bis 0,003". The depth of the diffusion can be determined by the concentration of phosphorus on the surface before tempering and the time and Check the temperature of the heat treatment. The depth of diffusion is preferably in the range from 0.0005 "to 0.003".

-Patentansprüche:--Patent claims: -

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Claims (6)

PatentansprücheClaims 1.; Verfahren zur Behandlung eines Stahlbandes zur Erzeugung einer Stahloberfläche mit verbesserten Beiz-, Vernickelungs- und Emaillierungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet , daß eine wässrige phosphatenthaltende Lösung auf die Oberfläche des Stahlbandes aufgebracht wird, wobei diese Lösung Phosphor in Mengen von 1,0 bis 2,8 Gew.^/Volumen enthält und einen pH-Wert von 2,0 bis 8,0 aufweist, zur Bildung eines Filmes mit 0,010 bis 0,080 Gramm Phosphor pro Quadratfuß auf der Oberfläche des Stahlbandes, und daß anschliessend der Phosphor aus dem Film in die Oberfläche des Stahlbandes diffundiert wird I durch Wärmebehandlung des Stahlbandes bei einer Temperatur von 6000C bis 8000C in einer neutralen, reduzierenden oder entkarbonisierenden Atmosphäre, wobei die Wärmebehandlung für einen Zeitraum von 2 bis 24 Stunden in einem diskontinuierlichen Anlaßverfahren oder für einen Zeitraum von 30 bis 60 Sekunden in einem kontinuierlichen AnIaßverfahren durchgeführt wird.1.; Process for treating a steel strip to produce a steel surface with improved pickling, nickel-plating and enamelling properties, characterized in that an aqueous phosphate-containing solution is applied to the surface of the steel strip, this solution being phosphorus in amounts of 1.0 to 2.8 wt . ^ / Volume and has a pH of 2.0 to 8.0, to form a film with 0.010 to 0.080 grams of phosphorus per square foot on the surface of the steel strip, and that then the phosphorus from the film into the surface of the Steel strip is diffused I by heat treatment of the steel strip at a temperature of 600 0 C to 800 0 C in a neutral, reducing or decarbonizing atmosphere, the heat treatment for a period of 2 to 24 hours in a discontinuous tempering process or for a period of 30 to 60 seconds in a continuous tempering process. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , daß die phosphathaltige Lösung aus einer wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Phosphatsalzes, Phosphorsäure und eines nicht ionischen λ Benetzungsmittels besteht.2. The method according to claim 1, characterized in that the phosphate-containing solution consists of an aqueous solution of a water-soluble phosphate salt, phosphoric acid and a non-ionic λ wetting agent. 3. Verfahren nach Anspruch 2, da durchgekennzeichnet , daß das wasserlösliche Phosphatsalz Tetranatriumpyrophosphat ist.3. The method according to claim 2, characterized as that the water-soluble phosphate salt is tetrasodium pyrophosphate. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die phosphathaltige Lösung auf die Oberfläche eines heißgewalzten Stahlbandes nach dem Abbeizen und Spülen aufgebracht wird.4. The method according to one or more of claims 1 to 3 » characterized in that the Phosphate solution applied to the surface of a hot-rolled steel strip after pickling and rinsing will. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die5. The method according to one or more of claims 1 to 3 » characterized in that the 00 9-8 A 8./ 1 8 07 6_00 9-8 A 8. / 1 8 07 6 _ phosphathaltige lösung auf die Oberfläche eines kaltgewalzten Stahlbandes nach Entfernen des restlichen Walssehmiermittels aufgebracht wirdο'Phosphate solution on the surface of a cold rolled steel strip after removing the rest Whale-containing agent is applied o ' 6. Verfahren nach Ansprach 19 dadurch g e - kennzeichnet 9 daß der Film aus der phosphathaltigen Lösung durch Einbau einer Phosphatverbindung in den Film des restlichen Walζschmiermittels hergestellt wird9 das auf der Oberfläche des kaltgewalzten Stahlbandes verbleibt.6. The method according spoke 1 9 characterized ge - 9 indicates that the film of the phosphate-containing solution by incorporation of a phosphate compound wird9 produced in the film of the remaining Walζschmiermittels remaining on the surface of the cold-rolled steel strip. 009848/1807009848/1807
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