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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen mit Aluminiumpulver beschichteter
Stahlplatten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mit Aluminiumpulver
beschichtete Stalllplatten, wobei beide Oberflächen eines Stahlbandes gereinigt,
mit einer Aluminiumpulver und Wasser enthaltenden Schlemme beschichtet, getrocknet,
gewalzt, wärmebehandelt und nachbehandelt werden, um dem Band Korrosionsfestigkeit
zu geben.
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Bekanntlich wir eine mit Aluminiumpulver zu beschichtende Stahlplatte
in einem Medium mit sehr niedriger Wärmeleitfähigkeit> wie einer oxydierenden,
einer nicht oxydierenden oder einer reduzierenden Atmosphäre erwärmt.
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Zum Beispiel beschreibt die, US-Patentschrift 5 )82 o85 ein Verfahren
zum Beschichten eines 2,5 mm dicken und 152 mm breiten aufgewickelten Bandes mit
Aluminium, wobei os in einem Halbmuffelofen bei 500°C eine Stunde lang erwärmt wird.
Die französische Patentschrift 66 915 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von
Stahlplatten mit einem Gemisch aus Zink- und Aluminiumpulver, wobei die Platten
in einer 100% igen Wasserstoffatmosphäre entweder bei 316 bis 454°C für eine Dauer
von 6 Stunden oder bei' 316 bis 357°C für einen Zeitraum von 24 bis 48 Stunden erwärmt
werden. Die japanische Auslegeschrift Nr. 40/4131 beschreibt, daß eine Stahlplatte
mit Aluminium beschichtet werden kann, indem sie einer mechanischen Bearbeitung
mit einer Dickenabnahme von 35 bis 70% unterworfen und auf eine beliebige Temperatur
innerhalb des Bereichs von 400 bis 700°C für eine beliebige Zeitdauer innerhalb
des Bereichs von einer Sekunde bis zu einer Stunde erwärmt wird.
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Damit soll bei der Herstellung der Beschichtung die Bildung einer
Legierungsauflage verhindert oder eine solche Legierungsauflage begrenzt werden,
so daß sie durch die Wärmebehandlung weniger als 3 µ dick ist. Nach der Beschreibung
der japanischen Auslegeschrift 44/20841 kaiin eine Stahlplatte mit Aluminium beschichtet
werden, indem sie in einer nichtoxydierenden Atmosphäre oder/einer reduzierenden
Atmosphäre kurzzeitig auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Aluminiums
erwärmt wird, zur eirl vorausgehenden Sintern durchzuführen und dann die Aluminiumschicht
bei einem Druck mit einer Abminderungsrate von weniger als 10 % zusammengedrückt
wird und sowohl auf 350 bis 5000C erwärmt als auch gesintert wird.
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Nach diesen bekannten Verfahren dauert es eine beträchtliche Zeit,
die Stahlplatten allS eine vorbestimm Temperatur (Wärmebehandlungstemperatur) zu
erwärmen, weil die Stahlplatten in einem Gas mit einer sehr niedrigen Wärmeleitfähigkeit
erwärmt werden. Eine fortlaufende Bearbeitung vom Walzen bis zur Wärmebehandlung
erfordert folglich das Erwärmen auf eine unnötig hohe Temperatur oder in einem Ofen
mit einer erheblichen Ofenlänge.
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Solch ein Ofen erfordert hohe Baukosten-und das kurzfristige Erhöhen
der Atmosphärentemperatur steigert die IIerstellungskosten ebenfalls.
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Beim IIerstellen mit solchen Metallpulvern, wie Aluminiumpulver,
beschichteter Stahlplatten werden die Stahlplatten einer Vorbehandlung, wie dem
Einfetten mit alkalischen Chemikalien, Waschen in Wasser, Beizen usw. unterworfen.
Dann werden sie mit einer Schlemme bestehend aus Metallpulver und Wasser bedeckt,
getrocknet, gewalzt und erwärmt.
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Mit den bekannten Techniken ist es schwierig, eine schnelle und fortlaufende
Behandlung wirksam durchzuführen, weil die entsprechenden Behandlungsschritte des
Trocknens, Walzens und der Wärmebehandlung sämtlich beträchtliche Zeit erfordern.
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Bei jedem der oben erwähnten bekannten Verfahren wird beim Trocknen
der die Stahlplatten bedeckenden Metalipulverschlemme soviel Dampf erzeugt, daß
die Trocknungsgeschwindigkeit erheblich verlangsamt wird, insbesondere wenn das
Trocknen nur durch Induktionsheizung durchgeführt wird. So wird das Trocknen unwirtschaftlich.
Um das Trocknen zu bescllleunigen, muß der erzeugte Dampf schnell aus dem Ofen entfernt
und gleichzeitig Luft eingebracht
werden. In einem zum Trocknen
von Schlemme, Schichten aus Metallpulver, und zur Wärmebehandlung nach dem Walzen
verwendeten Ofens müssen die Aufheizgeschwindigkeiten, Temperaturen usw. abhängig
von den Banddicken, Behandlungsgeschwindigkeiten, der Art der Beschichtungsmetalle
und der Dicken der Schichten einstellbar sein. Der herkömmliche Hochfrequenzinduktionsofen
wurde oft nur zur Wärmebehandlung verwendet. Ein durchgehender Heizofen für Bänder
zum Trocknen von Schichten, welche hauptsächlich aus wässrigen Lösungen bestehen,
bei welchen die Temperatur beliebig einstellbar ist, wurde bisher nicht vorgeschlagen.
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Beim Beschichten mit Metallpulvern werden mit Wasser gemischte Metallpulver
ader Lösungen und Bindemittel in Form einer Schlemme auf Stahlplatten aufgestrichen
oder elektrostatisch aufgebracht. In jedem Fall werden die beschichteten Stahlplatten
vor dem Walzen einer Wärmebehandlung zum Trocknen und Sintern der Auflageschicht
unterworfen und die mit Metallpulver beschichteten Stahlplatten nach der Wärmebehandlung
fortlaufend gewalzt.
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Bisher wurden die Oberflächen der Walzen beim Walzen solcher aufgeheizter
Stanlplatten mit Wasser oder einem Walzenschmieröl gekühlt und geglättet. Wenn die
Walzen jedoch von der Außenseite her gekühlt werden, kann das die Stahlplatten beschichtende
Metallpulver möglicherweise von denselben herunterfließen und verhindert so die
Bildung der gewUnschten Beschichtung. Wenn nicht gektUilt wird, wird die Temperatur
der Walzenoberfläche zu hoch, so daß das Metallpulver
leicht an
den Walzen haftet. Dadurch ist es unmöglich, eine gleichmäßige und glatte Schicht
zu erzielen. Darüberhinaus werden die Schmiereigenschaften der Fette in den Kugellagern
bei hohen Temperaturen gestört.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum durchgehenden Herstellen
aluminiumbeschichteter Stahlplatten mit besonderer Haftfähigkeit zu schaffen.
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Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß das Walzen so durchgeführt
wirdo daß das Aluminiumpulver auf dem Stahlband so stark gewalzt wird, daß im wesentlichen
die theoretische. Dichte von Aluminium erreicht wird und daß die Wärmebehandlung
bei 450 bis 7000C für ein bis fünf Sekunden durchgeführt wird.
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Die mit Aluminium zu beschichtenden Stahlplatten werden dabei so
gewalzt, daß das Aluminiumpulver feingemahlen und dadurch auf eine Dichte nahe der
theoretischen Dichte verdichtet wird. (derselben Dichte wie des reinen Aluminiums).
So wird eine durchgehende Aluminiumschicht gebildet, die anschließend einer schnellen
Wärmebehandlung unterworfen wird.
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Weiter wird mit der Erfindung ein schnelles und durchlaufendes Verfahren
zum Herstellen aluminiumbeschichteter Stahlplatten geschaffen. Außerdem werden mit
der Erfindung die Fehler der bekannten zum Herstellen mit Metallpulver beschichteter
Stahlplatten verszendeten Öfen vermieden.
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Weiter Werden mit der Erfindung neue hohle
Verdichtungswalzen
geschaffen, bei welchen Kühlwasser zum Kühlen derselben in einen Kreislauf gebracht
wird und deren Kugellager mit drehbaren Anschlüssen versehen sind, welche die Zufuhr
und Abfuhr von Wasser und zu und von den Lasern erleichten, während sich die Walzen
drehen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung zum besseren Verständnis näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das gesamte
Verfahren zum Herstellen mit Aluminiumpulver beschichteter Stahlplatten, Fig. 2
ein Diagramm, in welchem die Bedingungen zur Wärmebehandlung dargestellt sind, Fig.
3 ein Diagramms welches die Temperaturanstiege bei verschiedenen Heizöfen darstellt,
Fig. 4 einen Längs schnitt eines Hochfrequenzinduktionsofens, Fig. 5 einen Querschnitt
des Ofens der Fig. 4 entlang der Linien V-V, und Fig. 6 eine Ansicht eines hohlen
Walzenpaares, wobei eine der Walzen längs/geschnitten ist.
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Beispiel 1: In Fig. 1 wird ein Stahlband A durch eine Abgabehaspel
1, eine ZuSUhr- und Richstation 2, eine Klemmwalzen- und Schereinrichtung 3, eine
Schweißmaschine
4, eine erste Federbride 5, einen Eingangsschleifenbildner 6, eine zweite Federbride
7 und eine Spanneinrichtung 8 zu. einem Vorbehandlungsbehälter 9 gefördert. Im Vorbehandlungsbehälter
-9 wird das Band einer Entfettung unterworfen, indem es mit alkalischen Chemikalien
behandelt, in Wasser gewaschen, gebeizt, wieder in Wasser gewaschen und mit Wasser
gescheuert wird. Das Entfetten und Beizen kann entweder nach dem Tauchverfahren
oder elektrolytisch durchgeführt werden, abhängig von den Oberflächenbedingungen
des Stahlbandes. Nach der-Vorbehandlung wird von einem Trockner 10 heiße Luft auf
das Band geblasen, um dessen Oberflächen schnell zu trocknen, damit ein Rosten verhindert
und das Aufstreichen einer Schlemme von Aluminiumpulver und Wasser im folgenden-Verfahren
erleichtert wird.
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Das getrocknete Band A wird über eine dritte Federbride 11 einer
Beschichtungseinrichtung 12 zugeführt, damit es mit einer aus Aluminiumpulver und
Wasser bestehenden Schlemme beschichtet werden kann.
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Die Beschichtungseinrichtung vom Umkehrtyp ist mit Einrichtungen zum
Mischen von Aluminiumpulver mit Wasser und zum Umwälzen der Schlemme eingerichtet,
um die vorbereitete Schlemme der Beschichtungseinrichtung zuzuführen. Wenn die Schlemme
lange Zeit.
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vor dem Beschichten vorbereitet gehalten wird, besteht die Moglichkeit,
daß das Aluminiumpulver mit dem Wasser reagiert, wodurch die Schlemme nicht mehr
verwendbar wird. Um diese Reaktion zu verhindern, werden der 5 ehlemme stabilisierende
Chemikalien, wie Phytinssture, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat und Malonsäure
zugegeben. Wenn das Stahlband mit niedriger Geschwindigkeit zugeführt wird, kann
trihrc:nd des Verfclhrens in der Zeit zwischen dem
Beschichten des
Bandes mit Schlemme und dem Trocknen Rost auftreten. Solches Rosten wird wirksam
durch Zufügen eines Korrosionshemmers, wie Natriumnitrit und Natriumbenzoat verhindert.
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Das mit Schlemme beschichtete Band A wird einem schnell erwärmenden
Trockenofen zugeführt, aus welchem das verdampfende Wasser schnell abgesaugt wird,
um das Trocknen in einer so kurzen Zeit wie möglich durchzuführen. Der Trocknungsgrad
an den oberen und unteren Flächen des Bandes muß ohne eine Schleifenführung des
Bandes im Ofen gleich sein.
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Das durch ein Tragelement für diese Schleife verursachte Abblättern
getrockneten Aluminiumpulvers muß verhindert werden. Ein Hochfrequenzinduktionsofen,
welcher mit einer Einrichtung zum Absaugen der Dämpfe versehen ist, erfüllt die
zuvor beschriebenen Anforderungen. Der Aufbau des Heizofens wird später beschrieben
werden.
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Das vom Trockenofen 13 gelieferte Stahlband wird darin einem Walzständer
14 zugeführt, wo das Aluminiumpulver endbearbeitet und zum Haften an der Oberfläche
des Stahlbandes gebracht wird. Beim Walzen des Bandes klebt ein beträchtlicher Teil
des Aluminiumpulvers an den Walzen des Walzständers 14 und verschlechtert nicht
nur die Oberfläche des Stahlbandes, sondern zerstört auch die Gleichförmigkeit des
Schichtmetalls. Um diese Fehler zu verhindern, werden hohle Walzen verwendet, deren
Oberflächen von innen her gekühlt werden. Zusätzlich i;t eine Walzenreinigungsvorrichtung
an der Abgabeseite der Walzen vorgesehen, um die Oberfläche der Walzen zu säubern
und an ihnen anhaftendes Aluminlumpulver zu entfernen.
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Das vom Walzständer 14 abgegebene Stahlband wird dann dem Ofen zur
Wärmebehandlung zugeführt, in welchem das Band schnell und gleichmäßig einer Wärmebehandlung
unterworfen wird, um die Aluminiumbeschichtung widerstandsfähig gegen Biegen, Zug
usw. zu machen. Zeit und Temperatur der Wärmebehandlung hängen von der Dicke des
Bandes und der Aluminiumschicht auf demselben ab. Es ist notwendig, für die Wärmebehandlung
entsprechend dem Wechsel in der Produktion eine schnelle Temperaturänderung vorzusehen.
Bei einem Ausführung'sbeispiel der vorliegenden Erfindung werden ein hochfrequenzinduktionsbeheizter
durchgehender Heizen 15 und ein Ofen 16 vom Strahlungsrohrtyp als Heizofen verwendet,
jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei dem Ausführungsbeispiel wird
nur der Hochfrequenzinduktionsheizofen 15 verwendet, wenn das Band dünn und schnell
mit Schlemme bedeckt ist, während sowohl der Strahlungsrohrofen 16 ebenso wie der
Hochfrequenzinduktionsofen verwendet werden, wenn das Band dick und mit langsamer
Geschwindigkeit läuft, mit einer Schlemme bedeckt ist und für lange Zeit beheizt
werden muß, um die gewünschte Temperatur aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise wird
die Temperatur für die Wärmebehandlung fortwährend entsprechend den wechselnden
Bedingungen bei der Wärmebehandlung aufgrund der änderungen der Streifendicke und
Beschichtungsgeschwindigkeit eingestellt, indem diese zwei Öfen entsprechend kombiniert
werden. Dadurch ist es -möglich, die Wärmebehandlung in einem einfachen Fertigungsablauf
durchzuführen und die Anlagekosten zu verringern.
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Das von den Öfen 15, 16 zur Wärmebehandlung abgegebene Stahlband
wird einem Wasserabschreckbehälter 17 zugeführt, welcher mit einer Wasserumwälzeinrichtung
mit einer Düse versehen, um die Temperatur des Wassers an der Eintrittsseite des
Wasser abschreckbehälters 17 auf einem konstanten Wert zu halten, und mit einer
Abstreifwalze an der Ausgangsseite versehen ist. Die Temperatur des Wassers zum
Kühlen des Bandes ist entsprechend den Anforderungen des Trocknungsvorganges einstellbar.
Das Band wird weiter über einen Trockner 18 einem Nachbehandlungsbehälter 19 zugeführt,
in welchem das Band korrosionswiderstandsfähig gemacht wird. Der Trockner 18 wird
abhängig von der Art der chemischen Behandlung verwendet, welche dem Band im Nachbehandlungsbehälter
19 erteilt werden soll. Als Verfahren zur Nachbehandlung kann zwischen einer Chromsalzbehandlung,
einer Chromsalzbehandlung mit löslichen, organischen hochmolekularen Verbindungen
usw., sowie zwischen Tauchen und Sprühen gewählt werden.
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Das von dem Nachbehandlungsbehälter 19 abgegebene Band läuft über
einen Trockner 20 mit heißer Blasluft, eine vierte Federbride 21, einen Schleifenbildner
22 an der Abgabeseite, die fünfte Federbride 23 und eine Schere 24 an der Abgabeseite
und wird einer Zugrolle 25 zugeführt, wo das Band als fertiges Produkt aufgewickelt
wird.
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So wie bis hierher beschrieben wurde, verkürzt das Verfahren nach
der Erfindung das Trocknen und die Wärmebehandlung und bringt; allf diese IJelse
eine schnelle und fortlaufende Herstellung aluminiumbeschichteter Stahlplatten zuwege.
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-Die schnelle Wärmebehandlung wird im folgenden in weiteren Einzelheiten
beschrieben.
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-Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen der Temperatur einer Stahlplatte
und der Behandlungszeit.
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Die obere Linie in Fig. 2 stellt die obere Grenze der Wärmebehandlungstemperatur,
dar, bei welcher keine Legierungsschicht von Eisen und Aluminium an der Berührungsfläche
der Aluminiumschicht und der Stahlplatte gebildet wird. Wenn die harte und spröde
Le--gierungsschicht von Eisen und Aluminium gebildet wird, werden bei einer Verformung
einer Stahlplatte in der Beschichtung leicht Brüche hervorgerufen.
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Darüberhinaus hat eine unter solchen Bedingungen, bei welchen eine
Eisen-Aluminiumlegierungsschicht gebildet wird, mit Aluminium beschichtete Stahlplatte
nicht den Aluminium eigenen Glanz und erhält eine gelbliche Farbe. Folglich ist
eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb der erwähnten oberen Grenze unerwünscht.
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Die untere, in Fig. 2 dargestellte Linie stellt die untere Grenze
der Wärmebehandlungstemperatur dar. Unterhalb dieser Grenze ist ein Haften zwischen
der Aluminiumschicht und der Stahlplatte nicht ausreichend gewährleistet, so daß
ein Abblättern der Aluminiumschicht oder sehr kleine Brüche in derselben während
der Bearbeitung der mit Aluminium beschichteten Stahlplatte verursacht werden.
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So ist der dazwischenliegende Teil zwischen den in Fig. 2 gezeigten
oberen und unteren Linien der optimale Beeicli für die Wärmebehandlung. Aluminiumbeschiclitete
Stahlplatten mit ausgezeichneten
Eigenschaften, bei welchen keine
Brüche in der Aluminiumschicht verursacht werden, werden durch Wärmebehandlung unter
den Bedingungen innerhalb des oben beschriebenen Bereichs erzielt. Bei weiterer
Untersuchung des genannten Bereichs, um bessere und wirtschaftlichere Bedingungen
für ein fortlaurendes Verfahren zum Herstellen aluminiumbeschichteter Stahlplatten
einschließlich Bestreichen, Walzen und Wärmebehandlung zu erzielen, wurde der Bereich
B gefunden, wie er mit den senkrechten Linien in Fig. 2 bezeichnet ist. Die Erfindung
zeichnet sich durch schnelle Wärmebehandlung unter den Bedingungen innerhalb des
Bereichs B aus.
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Die Wärmebehandlung unter diesen Bedingungen ist mit herkömmlichen
Erwärmungsverfahren mit Gasen unmöglich.
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Um eine solche Wärmebehandlung für die Erfindung zu schaffen sind
die folgenden Heizverfahren die zweckmäßigsen: a) Heizen der Aluminium-beschichteten
Stahlplatten mit einem Metall, welches sowohl eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist
als auch nicht mit Aluminium reagiert, b) Hexen mit Induktionsheizung, wie sie unter
Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, oder c) schnelles Aufheizen der Stahlplatte
auf eine vorbestimmte Temperatur durch Induktionsheizung und Halten derselben auf
dieser Temperatur in einem Gas enthaltenden Ofen. Schnelle Wärmeleitung wird durch
ein
Metallbad z.B. ein Bleibad bewirkt, oder durch einen Induktionsofen. So können Stahlplatten
innerhalb kurzer Zeit auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt werden. Fig. 3
zeigt die Art und Weisen in welcher die Temperatur in einigen Heizöfen ansteigt.
In Figo 3 zeigt (a) das Erwärmen in einem Bleibad, (b) das Erwärmen in einem Induktionsofen,
(c) das Erwärmen bei einer Kombination eines Induktionsofens und eines Silikonitofens
und (d) in einem Silikonitofen.
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Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beschrieben.
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Beispiel 2: Eine Schlemme aus staubförmigem Aluminiumpulver mit Partikeln
mit einer ungefähren Größe von 15/u und einer wässrigen Lösung von NaNO2 mit einer
Konzentration von 10-3 ³ Mol/1 wurde in einem Mischungsverhältnis von 6:4auf eine
Stahlplatte mit einer Beschichtungseinrichtung mit einer Um kehrwalze aufgebrachtO
Die Beschichtungsrate betrug 80 g/m20 Dann wurde die Stahlplatte getrocko net und
in einem Walzständer gewalzt, um die Stärke der Stahlplatte um 5% zu verringern.
Die so erhaltene, mit Aluminium beschichtete Stahlplatte wurde nach einer -Wärmebehandlung
von drei Sekunden in einem Bleibad, welches auf einer Temperatur von 60000 gehalten
wurde, einer Abschreckung mit Öl unterworfen. Die so erhaltene Stahlplatte hatte
den metallischen Glanz wie Aluminium und es wurden bei Biegeversuchen bis zu einem
Winkel von 1800 keine Brüche in der Beschichtung festgestellt. Bei einem Salzsprühtest
(Japanese Industrial Standard Z-2371) trat an keiner Stelle und sogar nach einer
Behandlungszeit
von 200 Std. kein roter Rost auf.
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Das beweist, daß die Stahlplatte eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit
aufweist.
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Beispiel 3: Eine in der gleichen Weise aluminiumbeschichtete Stahlplatte
wie im Ausführungsbeispiel 2 wurde einer Wärmebehandlung von 5 Sek. in einem Bleibad
von 550°C ausgesetzt und dann mit Wasser abgeschreckt.
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Die aluminiumbeschichtete Stahlplatte hatte dieselben Eigenschaften,
wie sie beim Beispiel 2 erzielt wurden.
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Beispiel 4: Eine Schlemme mit denselben Bestandteilen wie beim Ausführungsbeispiel
2 wurde gleichmäßig auf ein kaltgewalztes Band mit einer Dicke von 0,8 mm und einer
Breite von 100 mm mit einer Beschichtungseinrichtung mit einer Umkehrbeschichtungswalze
mit einer Beschichtungsrate aufgebracht, deren Trockengewicht 80 g/m2 betrug. Das
beschichtete Band wurde getrocknet und unter 5% Verminderung der Dicke gewalzt.
Das Band wurde dann 2 Sekunden lang mit einer Heizrate von 2500/sek. mit einer Eingangs
leistung von 7 kW in einem Induktionsofen mit einer Frequenz von 10 iz aufgeheizt,
7 Sekunden lang bei 5500C mit 0,5 kW gehalten und mann mit Wasser abgeschreckt.
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Die so erhaltene, mit Aluminium beschichtete Stahlplatte hatte dieselben
ausgezeichneten Eigenschaften wie das Ausführungsbeispiel 2, einen schönen Metallglanz,
eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und Korrosionswiderstand.
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Beispiel 5: Die gewalzt, mit Aluminium beschichtete Stahlplatte, welche
in derselben Weise wie beim AusfiShrungsbeispiel 4 erhalten wurde, wurde 2 Sekunden
lang mit einer Eingangs leistung von 7 kW im Induktionsofen mit einer Frequenz von
ca. 10 kHz so aufgeheizt, daß die Temperatur an der Oberfläche der Stahlplatte .5COOC
betrug, und dann für 7 Sekunden bei 5000C in einem Ofen in der Atmosphäre erwärmt.
Die so erhaltene Stahlplatte hatte einen Metallglanz an der Oberfläche und es waren
bei einem Tiefziehtest keine Schäden an der Schichtfläche festzustellen. Obwohl
in einer Feuchtigkeits-Versuchskammer bei 50°C und bei 100% Feuchtigkeit weißer
Rost hervorgeruSen wurde, trat auch nach 3000 Std. Prüfzeit kein roter Rost auf.
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Es wurde bisher beschrieben, daß das die Stahlplatte beschichtende
Aluminiumpulver verdichtet wurde, um eine ungefähr theoretische Dichte herzustellen
und einer Wärmebehandlung ausgesetzt wurde, bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches
von 4500C bis 7000C für eine Zeit von 1 bis 5 Sek. Als Ergebnis geht aus dem Vorhergehenden
hervor, daß die Wärmebehandlungszeit bemerkenswert verkürzt wurde. Ferner ist es
möglich, die Ofenlänge zu verkürzen und eine schnelle und durchgehende Behandlung
durchzufahren. Darüberhinaus wird die Behandlung leicht und mit niedrigen Kosten
durchgeführt, weil die Wärmebehandlung in der Atmosphäre durchgeführt wird und das
Aufheizen in einer nicht - oxydierenden oder reduzierenden Atmosphäre nicht notwendig
ist. Die Wärmebehandlung unter diesen besonderen Bedingungen verhindert die Bildung
einer harten und brüchigen Legierungsschicht, welche den Aluminium eigenen Itetallglanz
zerstört oder ein ungenügendes Haften verursanht.
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Die Erfindung zeichnet sich durch die oben erwähnte schnelle Wärmebehandlung
aus. Ein Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzinduktionsofens wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 der Zeichnung beschrieben.
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In Fig. 4 ist eine auf beiden Seiten mit einer Schlemme aus Aluminiumpulver
und Wasser beschichtete Stahlplatte dargestellt,welche einem Heizofen 41 zugführt
wird. Der Heizen ist an seiner Eingangsseite mit einer Blaseinrichtung 42 für Blasluft
ausgerüstet, wo die auf 800 bis 1000C aufgeheizte Luft auf die in den Heizofen 41
eintretende Stahlplatte aufgegeben wird, um das Trocknen zu beschleunigetb Mit 43a,
43b und 43c sind Spuler zur Hochfrequenzinduktignsheizung bezeichnet. Die Induktivität
der entsprechenden Spulen 43a, 43b, 43c wird fortlaufend verstellt, um eine fortlaufende
Ende rung der Temperaturkurve bei den entsprechenden Spulen unabhängig voneinander
durch entsprechend unabhängig voneinander arbeitende Steuersysteme herzustellen.
So kann die Eingangs leistung der entsprechenden Spulen zum Heizen beim Beschicken
eingestellt werden. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, weisen die Spulen 43 eine äußere
isolierende Schutzwand 44 als mechanischen Schutz der Spule gegen Staub und andere
Gefahr auf, und eine innere isolierende Schutzwand 45, welche zum mechanischen Schutz
der Spulen 43 dient und bei Beschädigung des Bandes 4o ausgetauscht werden kann.
So wird die noch nicht getrocknete Schlemme daran gehindert, direkt auf die Innenseite
der Spulen 43 zu tropfen und an ihnen zu haften. Verbindungseinrichtungen 46a, 46b
und 46c für die Absaugungen sind an der Abgabeseite
des Heizofens
41 und zwischen den entsprechenden Spulen 43a, 43b und 43c vorgesehen. Diese Verbindungseinrichtungen
46, welche mit Absauggebläsen verbunden sind, beschleunigen das Trocknen durch Absaugen
der Dämpfe und Gase, welche beim Heizen erzeugt werden, von dem oberen und unteren
Ende der Verbindungseinrichtungen 46. Fenster 47a, 47b und 47c sind an den Verbindungseinrichtungen
46a, 46b und 46c vorgesehen, um das Stadium des Trocknens innerhalb der Spulen 43
zu beobachten, so daß die Belastung der Spulen eingestellt werden kann, wenn es
notwendig ist.
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Wie oben beschrieben wurde, umfaßt der Hochfrequenzinduktionsofen
nach der Erfindung eine Mehrzahl Hochfrequenzinduktionsheizspulen, welche die unabhängige
Steuerung der Temperaturkurve durch voneinander unäbhängige Steuersysteme erleichtern,
sowie Blaseinrichtung für Heiß luft an der Eingangsseite des Hochfrequenzinduktionsofens
und die Verbindungseinrichtungen zum Absaugen zwischen entsprechenden Spulen und
an der Abgabeseite des Ofens.
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So wird ein großer Anteil des durch die Aluminiumpulver enthaltende,
das Stahlband bedeckende Schlemme erzeugten Dampfes und Gases durch die Absaugvorrichtung
abgesaugt, um das Trocknen und eine wirksame Heizung zu unterstützen. Beim Trocknen
und der Wärmebehandlung nach dem Walzen werden die Heizgeschwindigkeit und Temperatur
eingestellt, um die optimalen Bedtagungen für jedes 3and abhängig von seiner Dicke,
der Anzahl der unabhängig voneinander zu steuernden Spulen, der Art des beschichteten
Metalls und der Dicke der Beschichtung herzustellen.
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Ein Ausführungsbeispiel der beim Walzen verwendeten Walzen wird im
folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.
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In Fig. 6 sind eine untere Arbeitswalze 51 und eine obere Arbeitswalze
52 dargestellt. Ein aluminiumpulverbeschichtetes und wärmebehandeltes Stahlband
wird zwischen den unteren und den oberen Arbeitswalzen 51 bzw. 52 gewalzt. Die Arbeitswalzen
sind in Kugellagern 53 gelagert.
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Die Arbeitswalzen 51 und 52 sind mit einem hohlen Abschnitt 54 versehen,
welcher sich in axialer Richtung erstreckt und an einem Ende geschlossen ist.
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In diesem hohlen Abschnitt ist ein WasserzufUhrungsrohr 55 in einer
AuSnahme 56 am geschlossenen Ende des hohlen Abschnittes 54 konzentrisch gelagert.
Eine Mehrzahl Wasserzuführöffnungen 57 ist in dem Wasserzuführrohr 55 vorgesehen.
Kühlwasser wird der Innenseite des hohlen Abschnittes 54 durch die Öffnungen 57
des Wasserzuführrohres 55 zur Kühlung der Walzen 51> 52 zugeführt.
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Ein drehbarer Anschluß 58 ist am offenen Ende des hohlen Abschnitts
54 der Walzen 51 bzw. 52 angeschlossen. Er enthält doppelte drehbare Hülsen 60,
61, welche in dem festen Gehäuse 59 angeordnet sind.
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Kugellager 62, 63 lagern die zwei drehbaren Hülsen 60, 61 und flexible
Schläuche 64, 65 zur Versorgung der Hülsen mit Kühlwasser.
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Das Ende der Walzen 51, 52 ist an der äußeren drehbaren Hülse 60
fest und flUssigkeitsdicht befestigt,
und der Spalt zwischen der
äußeren drehbaren Hülse und der inneren drehbaren Hülse 61 ist mit dem hohlen Abschnitt
54 und dem flexiblen Schlauch 65 zum Ableiten des in dem hohlen Abschnitt s4 zugeführten
Kühlwassers verbunden. Das Wasserzuführrohr 55 ist mit Xder inneren drehbaren Hülse
61 an ihrem einen Ende verbunden und das andere Ende der inneren drehbaren Hülse
61 ist zu einem Deckel 66 hin offen, der an dem festen Gehäuse 59 befestigt ist
und an dem der flexible Schlauch 64 zum Zurühren des Wassers angeschlossen ist.
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Durch den flexiblen Schlauch 64 zugeführtes Kühlwasser wird dem Wasserzuführrohr
55 über die drehbare innere Hülse 61 und den hohlen Abschnitt 54 von den Wasserzuführöffnungen
57 zugeführt. Das dem hohlen Abschnitt 54 zugeführte Wasser kühlt die Walzen 51,
52 und wird über den flexiblen Schlauch 65 durch den Spalt 67 in der äußeren drehbaren
Hülse 60 abgelassen.
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Wie oben beschrieben, werden die Walzen von innen her gekühlt. Daher
wird das zur Beschichtung verwendete Aluminiumpulver nicht wieder vom Kühlwasser
oder vom Schmieröl, wie es früher oft vorkam, abgewaschen noch haftet es an den
Walzen und zerstört die gleichförmige Oberfläche des gewalzten Stahlbandes.
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Kurz zusammengefaßt handelt es sich hier um ein Verfahren zum schnellen
und gleichmäßigen Herstellen aluminiumpulverbeschichteter Stahlplatten, wobei die
Platten gereinigt und mit einer Schlemme aus Aluminiumpulver beschichtet,
getrocknet,
zwischen besonderen, innen mit Wasser gekühlten Walzen gewalzt werden, um eine im
wesentlichen theoretische Dichte des zum Beschichten verwendeten Aluminiums zu erreichen,
und dann zwischen einer Temperatur von 4500C und 7000C für ein bis fünf Sekunden
wärmebehandelt werden, entweder in einem besonders gesteuerten Hochfrequenzinduktionsofen
oder einem Strahlungsrohrofen oder einer Kombination beider Öfen.