DE2232724C3

DE2232724C3 - Process for enamelling workpieces made from general structural steels

Info

Publication number: DE2232724C3
Application number: DE19722232724
Authority: DE
Inventors: Hans Horst Dipl.-Ing. 4322 Sprockhoevel Behrenbeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-07-04
Filing date: 1972-07-04
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2232724A1; DE2232724B2

Description

3030th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Emaillieren von vds allgemeinen Baustählen mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt hergestellten Werkstücken, wobei auf den Werkstücken zunächst eine Zwischenschicht aus kohlenstoffärmerem Stahl erzeugt wird.The invention relates to a method for enamelling vds general structural steels with a relatively high Carbon content produced workpieces, with an intermediate layer on the workpieces lower carbon steel is produced.

Beim Emaillieren wird ein Werkstück, welches aus einem Grundwerkstoff und zonenweise aus erstarrtem Schweißput besteht, mit einer aufgebrachten Grund- «0 emailschicht geglüht, z. B. ein Werkstück aus Stahl bei etwa 920⁰C, um die Verbindung des Grundemails mit dem Grundwerkstoff und dem Schweißgut zu erzielen. Da die Grundemailschicht zahlreiche Hohlräume aufweist, wird auf sie eine Deckemailschicht aufgebracht, die die Hohlräume verschließt. Deckemailschichten werden bei Temperaturen bis zu 740°C aufgebracht, also bei niedrigeren Temperaturen als die Grundemailschicht. Bei dem für das Aufbringen der Grundemailschicht notwendigen Glühen setzten sich so die im erstarrten Schweißgut vorhandenen Gase in Bewegung. Das gilt für Stickstoff, der im Schweißgut bis zu einem Gehalt von 0,07% vorliegen kann, wie für Wasserstoff, dessen Gehalt schwankend aber niedriger als der des Stickstoffs ist. Da der Wasserstoff aus dem Schweißgut im Laufe kürzerer Zeit herausdiffundiert, liegt hauptsächlich der Stickstoff im Schweißgut als Fremdkörper vor. Weitere Gasverbindungen sind möglich, weil zwischen dem Schweißgut und dem Grundwerkstoff im Hinblick auf den Kohlenstoffgehalt μ Ungleichgewichte bestehen und der Kohlenstoff nach den Diffusionsgesetzen den Gleichgewichtszustand anstrebt. Alle Gase können sich unter der Grundemailschicht sammeln, z. B. in den zahlreichen Hohlräumen. Wird ein bestimmter Gasdruck an den Sammelstellen ^h> überschritten, kommt es zum Abplatzen des Emails. An diesen Stellen werden nach dem Emailabplatzen weiße kristallin glänzende Stellen sichtbar.When enamelling, a workpiece, which consists of a base material and zone-wise solidified weld metal, is annealed with an applied base layer of enamel, e.g. B. a workpiece made of steel at about 920 ⁰ C to achieve the connection of the base enamel with the base material and the weld metal. Since the base enamel layer has numerous cavities, a top enamel layer is applied to it, which closes the cavities. Top enamel layers are applied at temperatures of up to 740 ° C, i.e. at lower temperatures than the base enamel layer. During the annealing necessary for the application of the base enamel layer, the gases present in the solidified weld metal are set in motion. This applies to nitrogen, which can be present in the weld metal up to a content of 0.07%, as for hydrogen, the content of which is fluctuating but lower than that of nitrogen. Since the hydrogen diffuses out of the weld metal in the course of a shorter time, the nitrogen is mainly present in the weld metal as a foreign body. Further gas connections are possible because there are imbalances between the weld metal and the base material with regard to the carbon content μ and the carbon strives for a state of equilibrium according to the laws of diffusion. All gases can collect under the base enamel layer, e.g. B. in the numerous cavities. If a certain gas pressure is ^{exceeded at the collection points h} >, the enamel will flake off. After the enamel has flaked off, white, crystalline, shiny areas are visible in these areas.

Allgemeine Baustähle, das sind Stähle mit einem Kohlenwasserstoffgehalt zwischen 0,19% und 0,31%, lassen sich wie andere Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt nicht emaillieren. Vielmehr wird für emaillierfähigen Stahl eine obere Grenze von 0,12% Kohlenstoffgehalt angenommen — vergleiche hierzu die Tabelle in Hütte, Fertigungsverfahren, 1964, S. 191. Andererseits hat jeder Stahl in einem Bereich von 0,1% bis 1% Kohlenstoffgehalt und bei Temperaturen bis 1200⁰C eine höhere Warmfestigkeit gegenüber einem einen geringeren Kohlenstoffgehalt aufweisenden Stahl gleicher Restzusammensetzung. Ein wegen seiner Warmfestigkeit für das Emaillieren geeigneter allgemeiner Baustahl, also ein Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt, läßt sich also nicht als Grundwerkstoff für ein Emaillierverfahren verwenden, weil er wegen des hohen Kohlenstoffgehalts nicht emaillierfähig ist. Die daraus resultierenden möglichen KompromiBlosug^n sind nicht befriedigend: Die Verwendung eines emaillierfähigen Stahls geringeren Kohlenstoffgehalts würde eine geringere Warmfestigkeit des Grundwerkstoffs und damit erhöhte Wandstärken des Werkstücks bedingen; Großbehälter von einem bestimmten Durchmesser an könnten auf diese Weise nicht mehr hergestellt werden.General structural steels, i.e. steels with a hydrocarbon content between 0.19% and 0.31%, cannot be enamelled like other steels with a high carbon content. Rather, an upper limit of 0.12% carbon content is assumed for enamellable steel - compare the table in Hütte, Manufacturing Process, 1964, p. 191. On the other hand, every steel has a carbon content of 0.1% to 1% and at temperatures up to 1200 ⁰ C a higher heat resistance compared to a steel having a lower carbon content of the same residual composition. A general structural steel suitable for enamelling because of its high temperature strength, ie a steel with a higher carbon content, cannot be used as a base material for an enamelling process because it cannot be enamelled because of its high carbon content. The resulting possible compromises are unsatisfactory: The use of enamellable steel with a lower carbon content would result in a lower heat resistance of the base material and thus increased wall thicknesses of the workpiece; Large containers of a certain diameter could no longer be produced in this way.

Bei Erhöhung der Warmfestigkeit des Stahls durch Zusatz von Chrom, Molybdän, Titan, Wolfram und/oder Vanadin, sind die Ergebnisse nicht mehr Baustähle, überdies sind solche legierten Stähle schwer zu verarbeiten und wahrscheinlich ebenfalls nicht zu emaillieren.When increasing the heat resistance of the steel by adding chromium, molybdenum, titanium, tungsten and / or Vanadium, the results are no longer structural steels; moreover, such alloy steels are difficult to make process and probably not to be enamelled either.

Es ist bekannt (vergleiche »Betriebshütte 1« 1964, S. 188), ein Trägermetall in einem Plattierverfahren mit einem Überzugsmetall zu versehen. Eines der bekannten Plattierverfahren ist das Aufschweißverfahren. Bei dem Aufschweißverfahren erfolgt das Aufbringen des Plattiermetalls unter Verwendung von Schweißmitteln und eines Zusatzwerkstoffs, wobei der Zusatzwerkstoff die Plattierschicht bildet. Es wurde auch bereits vorgeschlagen (vergleiche DE-PS 2157 905), dem Zusatzmittel für ein Schweißgut von Lichtbogen-Schweißverfahren zur Abbindung des Stickstoffs in Schweißnähten oder Schweißspritzern an zu emaillierenden Werkstücken Vanadin bis zu einem Gehalt von 0,15% zuzusetzen. Vanadin läßt sich in das Schweißgut legieren. Es bindet den Stickstoff unter der Voraussetzung ab, daß das Schweißgut einer nachträglichen Wärmebehandlung unterzogen wird, was beim Emaillieren der Fall ist.It is known (see "Betriebshütte 1" 1964, p. 188) to use a carrier metal in a plating process to provide a coating metal. One of the known plating processes is the welding process. at With the welding process, the cladding metal is applied using welding means and a filler material, the filler material forming the clad layer. It was already proposed (see DE-PS 2157 905), the additive for a weld metal from arc welding processes to bind the nitrogen in weld seams or weld spatter on to be enamelled Add vanadium to workpieces up to a content of 0.15%. Vanadium can be found in the weld metal alloy. It binds the nitrogen under the condition that the weld metal has a subsequent Is subjected to heat treatment, which is the case with enamelling.

Aus der DE-PS 9 54 607 ist das eingangs genannte Verfahren bekannt, bei dem das zu emaillierende Werkstück in reduzierender Atmosphäre entkohlt wird. Hierbei findet jedoch keine Beschichtung der Oberfläche statt. Ein «..-lieblicher Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß hochwertige Stähle, die bei relativ hohem Kohlenstoffgehalt Legierungsbestandteile enthalten, z. B. Chrom oder Molybdän, nicht emailliert werden können.From DE-PS 9 54 607 the aforementioned method is known in which the to be enamelled Workpiece is decarburized in a reducing atmosphere. However, there is no coating of the surface instead of. A "..- lovely disadvantage of the known The process consists in the fact that high-quality steels which are alloy components with a relatively high carbon content included, e.g. B. chrome or molybdenum, cannot be enamelled.

Ferner ist das Aufbringen einer Zwischenschicht aus Eisen höchster Reinheit auf zu emaillierende Werkstükke bekannt (DE- PS 6 88 058).Furthermore, the application of an intermediate layer of iron of the highest purity to the workpieces to be enamelled is required known (DE-PS 6 88 058).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Werkstücke aus insbesondere hochwertigem Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt emailliert werden können. Diese Aufgabe wird unter Weiterbildung des eingangs genannten Verfahrens dadurch gelöst, daß das Werkstück mit einer die Zwischenschicht bildenden Schweißplatlierung aus einem vanadinhaltigen Stahl versehen wird, der einenThe invention is based on the object of creating a method with which workpieces are made In particular, high-quality steel with a higher carbon content can be enamelled. This task is achieved with a development of the method mentioned in that the workpiece with a the intermediate layer forming weld plating is provided from a vanadium-containing steel, the one

Kohlenstoffgehalt unter 0,12% und einen Vanadingehalt bis zu 0,15% aufweist, wonach in an sich bekannter Weise eine Grundemailschicht und eine Deckemailschicht aufgebracht werden.Carbon content below 0.12% and a vanadium content up to 0.15%, according to which a base enamel layer and a top enamel layer in a manner known per se be applied.

Das Ergebnis des Verfahrens nach der Erfindung sind Werkstücke, die eine erhöhte Festigkeit bei Emailliertemperatur haben und damit dünnwandiger oder bei gleicher Wandstärke größer herzustellen sind. Insbesondere können Behälter, die einen durch das Verfahren nach der Erfindung bedingten Aufbau aufweisen, ausgehend von Behältern nach dem Stand der Technik entweder aus Blechen geringerer Dicke oder mit größerem Volumen hergestellt werden. Die zu emaillierende Oberfläche weist den zum Emaillieren notwendigen geringen Kohlenstoffgehalt auf. Der durch die Schweißplattierung eingebrachte Stickstoff wird im Zuge der zur Emaillierung notwendigen Glühprozesse von dem Vanadin abgebunden und kann keine schädigende Wirkung ausüben. Die bei den Emaillierglühungen einsetzende Kohlenstoff-Diffusion wird durch Vanadin-Abbi/idung stark eingeschränkt. Ein Anstieg des Kohlenstoffgehalts auf über 0,12% in der Schweißplattierung kann bei üblichen Emaillier-Glühprozessen nicht vorkommen, so daß eine einwandfreie Emaillierung gewährleistet ist.The result of the method according to the invention are workpieces that have increased strength at the enameling temperature and are thus to be made thinner-walled or larger with the same wall thickness. In particular can containers that have a structure caused by the method according to the invention, starting from containers according to the prior art either made of sheets of smaller thickness or with larger volume can be produced. The surface to be enamelled has that necessary for enamelling low carbon content. The nitrogen introduced by the weld cladding is in the In the course of the annealing processes necessary for enamelling, it is bound by the vanadium and cannot exert a damaging effect. The carbon diffusion that occurs during the enamelling annealing is severely restricted by vanadium mapping. A An increase in the carbon content to over 0.12% in the weld cladding can be achieved in conventional enameling annealing processes do not occur, so that perfect enamelling is guaranteed.

In Ausgestaltung der Erfindung wird die Schweißplattierung mittels einer Stabelektrode aufgebracht. Die Stabelektrode enthält Vanadin bis zu 0,15% und einen Kohlenstoffgehalt unter 0,12%, vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt, der wesentlich unter der oberen Grenze liegt, um eine Diffusion des Kohlenstoffs des allgemeinen Baustahls in die Schweißplattiening zu berücksichtigen.In an embodiment of the invention, the weld cladding is applied by means of a stick electrode. the Stick electrode contains up to 0.15% vanadium and a carbon content below 0.12%, preferably one Carbon content, which is substantially below the upper limit, to allow diffusion of the carbon of the general structural steel to be considered in the weld plating.

ίο In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Schweißplattierung unter Zusatz von Gas und/oder Pulver mittels einer Drahtelektrode oder einer Bandelektrode aufgebracht. Auch hier enthalten die Drahtelektrode oder die Bandelektrode das Vanadin bis zu 0,15%. Die Elektroden enthalten überdies einen Kohlenstoffgehalt unter 0,12%, vorzugsweise aus den vorgenannten Gründen einen Kohlenstoffgehalt, der wesentlich unter der oberen Grenze liegt Außerdem kann ein Kohlenstoff abbrennendes Gas und/oder Pulver verwendet werden. Das Pulver kann auch einen Teil des Vanadins enthalten. Auch ein Verfahren mit Kombinationen der vorgenannten Maßnahmen ist möglich.ίο In another embodiment of the invention the weld cladding with the addition of gas and / or powder by means of a wire electrode or a strip electrode upset. Here, too, the wire electrode or the strip electrode contain up to the vanadium 0.15%. The electrodes also contain a carbon content below 0.12%, preferably from the For the aforementioned reasons, a carbon content that is significantly below the upper limit a carbon burning gas and / or powder can be used. The powder can also be a Part of the vanadium included. There is also a method with combinations of the aforementioned measures possible.

Claims

Patent claims:

1. Process for enamelling of general structural steels with a relatively high carbon content manufactured workpieces, with an intermediate layer of lower carbon on the workpieces Steel is produced, characterized in that the workpiece with a weld cladding forming the intermediate layer a vanadium-containing steel is provided, which has a carbon content below 0.12% and a Has a vanadium content of up to 0.15%, after which a base enamel layer and in a manner known per se a cover enamel layer can be applied.

2. The method according to claim 1, characterized in '5 shows that the weld cladding is applied by means of a stick electrode.

3. The method according to claim 1, characterized in that the weld cladding by means of a Wire electrode is applied with the addition of gas and / or powder.

4. The method according to claim 1, characterized in that that the weld cladding by means of a strip electrode with the addition of gas and / or Powder is applied.

5. Application of the method according to any one of claims 1 to 4, in the manufacture of enamelled Large capacity container.