DE2240521A1 - Verfahren zum entzundern bzw. aboxydieren von metalloberflaechen - Google Patents

Verfahren zum entzundern bzw. aboxydieren von metalloberflaechen

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DE2240521A1
DE2240521A1 DE19722240521 DE2240521A DE2240521A1 DE 2240521 A1 DE2240521 A1 DE 2240521A1 DE 19722240521 DE19722240521 DE 19722240521 DE 2240521 A DE2240521 A DE 2240521A DE 2240521 A1 DE2240521 A1 DE 2240521A1
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DE19722240521
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Ernst Alfred Siemssen
Charles Alexander Turner
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Selas Corp of America
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Selas Corp of America
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B24C1/086—Descaling; Removing coating films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
    • B21B45/06—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing of strip material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/82—Descaling by thermal stresses

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Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN 22,
Drpl.-Ing. K. GUNSCHMANN Te|efon: ,, .29ίόβ4 Dr. rer. nat.W. KÖRBER
PATENTANWÄLTE 17. Aug. 1972
SBLAS CORPORATION OF AMERICA Dresner, Pennsylvania / V.St.A,
Patentanmeldung
"Verfahren zum Entzundern bzw. Aboxydieren von Metalloberflächen"
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Metallreinigung und insbesondere auf das Trockenentzundern von Warmgewalzten Kohlenstoffstahl, obwohl das Verfahren auch zum Entzundern von Stahl anderer Arten Verwendung finden kann.
Die Oberfläche eines Stahlbandes muß sauber sein, insbesondere wenn sie galvanisiert oder mit einem Anstrich versehen werden muß. Herkömmlich wurde diese Reinigung durch Blankbeizen des Metalls in einem Säurebad.erzielt. Dieses Verfahren ist kostspielig und mit einem beträchtlichen Raumbedarf verbunden. Noch wichtiger ist aber heute das Problem des Wegwerfens der verbrauchten Beizflüssigkeit.
Es sind Versuche ohne großen Erfolg gemacht worden, um das Metall mechanisch zu Entzundern^ wie z.B. mit Hilfe von Bürsten oder durch Sandstrahlen, sowie durch Herstellung
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von Oxyden, die leichter als der übliche Zunder, welcher Magnetit ist, entfernt werden können.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Veifehrens zum Reinigen warmgewalzter Stahlbänder auf kontinuierliche Weise. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Durchführung einer Reihenfolge von Arbeitsgängen an einem sich kontinuierlich bewegenden Stahlband zur Beseitigung des Oxydes von dem Band.
Der auf der Oberfläche einer Metallplatte oder eines Bleches gebildete gewöhnliche Zunder ist vorwiegend Magnetit mit einer dünnen Aussenschicht aus Hämatit. Die Oxyde dieser Art sind hart und.nicht porös. Daher ist das Entzundern durch Säurebeizung ein schwieriges Problem und kostspielig. Ein Oxyd oder Zunder einer dritten Art ist Wustit, wobei dieser Zunder verhältnismäßig porös ist leichter als die anderen aus dem Metall entfernt werden kann.
Erfindungsgemäß wird auf der Oberfläche des Stahls befindlicher Zunder zumindest teilweise durch eine Wärmebehandlung vom Magnetit in Wustit umgesetzt und dann mechanisch entfernt. Die Umsetzung und Beseitigung werden hintereinander und Kontinuierlich durchgeführt.
Die verschiedenen Neuheitsmerkmale, die die vorliegende Erfindung kennzeichnen, sind insbesondere in den Patentansprüchen herausgestellt, die beigefügt sind und einen Teil der vorliegenden Patentanmeldung bilden. Zum besseren Verständnis der Erfindung bzw. seiner Vorteile und der besonderen Ziel$, die mit der Anwendung der Erfindung erreicht werden, wird jedoch Bezug auf die beigefügte Zeichnung in Verbindung mit einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform genommen.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen
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Verfahrens.
Eine Rolle eines warmgewalzten Stahlbandes 1 wird durch einen Ofen 2 hindurchbewegt, in welchem sie genügend erhitzt wird, um die Beschaffenheit des Zunders zu ändern. Unmittelbar nach Verlassen des Ofens wird das Stahlband zwischen zwei Kühlluftstrahldüsen 3 geleitet, die das Band rasch unter einer Zunderumsetzungstemperatur abkühlen. Dann bewegt sich das Band 1 um die Walzen 4, 5» 6 und 7 herum, welche das Band genügend biegen, um am Stahlband vorhandenen Zunder aufzu reißen, jedoch nicht genug, damit das Band kalt bearbeitet wird und seine physikalische Eigenschaften ändert. Dann wird das Band durch einen mechanischen Reiniger 8 geleitet, in welchem der Zunder durch Abschleifen beseitigt wird. Das gereinigte Band wird dann beispielsweise bei 9 zu einer Rolle gewickelt oder unmittelbar einer Stelle zur weiteren Verarbeitung zugeleitet.
Ein warmgewalztes Stahlband hat auf seiner Oberfläche Zunder, der neben dem Grundmetall Magnetit mit einer dünnen Schicht aus Hämatit auf der Oberfläche aufweist. Wenn das Band durch den Ofen 2 hindurchgeleitet wird, wird es auf eine Temperatur von über 1OOO°F und unterhalb der Ac--Umwandlungstemperatur oder etwa 1400°F erhitzt. Innerhalb dieses Temperaturbereiches und vorzugsweise bei etwa 135O°F wird der Magnetit in Wustit umgewandelt. Das Oxyd dieser Art ist weicher und poröser als Magnetit und kann leichter entfernt werden. Das Band kann auf eine höhere Temperatur als die Ac1-Temperatur erhitzt werden, ohne die Umwandlung in Wustit zu beeinträchtigen. Dies ist jedoch in den meisten Fällen unerwünscht, da die höhere Temperatur die physikalischen Eigenschaften des Metalls ändert und einen größeren Ofen erfordert.
Die Umwandlung des Magnetits beginnt an der Grenzfläche zwischen dem Zunder und dem Grundmetall und schreitet in.Richtung auf. die Oberfläche des Zunders nach aussen fort. Die Umwandlung schreitet mit einer von der Zeit und der Temperatur ab-
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hängigen Geschwindigkeit fort, wobei die Umwandlung zunächst offensichtlich von der Art der Atmosphäre unabhängig ist, in welcher das Band erhitzt wird. Daher kann der ofen 2 bei der normalen Atmosphäre der Brenngase mit dem Brennstoff erhitzt werden, die entweder zu jeder Seite der Neutralen schwanken oder jene eines elektrischen Ofens sein kann. Da die Grenzfläche der wichtige Punkt beim Entzundern ist, muß die Umsetzung nicht unbedingt vollständig in der Magnetitschicht stattfinden, obwohl dies zufriedenstellend sein würde. Der Umsetzungsgrad nach Erreichung einer Temperatur seitens des Bandes hängt von der Geschwindigkeit der Bandbewegung durch den Ofen bei einer gegebenen Temperatur ab.
Die Rückumwandlung von Wustit in Magnetit findet bei der größten Geschwindigkeit bei 9OO°F statt, wobei jedoch die Rückumwandlung zweckmäßig verlangsamt wird, um die Wustitbildung anzuhalten, indem das Band auf eine Temperatur von unterhalb 60O0F und vorzugsweise auf im wesentlichen Umrgebungstemperatur rasch abgekühlt wird. Aus diesem Grunde wird das Band durch Luftstrahlen aus den Düsen 3» unmittelbar nachdem es den Ofen 2 verlassen hat, rasch gekühlt.
Gleich ob der Zundeyauf dem Metallband restlos in Wustit umgewandelt wurde oder noch eine dünne Magnetitoberfläche aufweist, kann er leichter entfernt werden, wenn das Band gebogen wird, um den Zunder zu spalten bzw. zu brechen. Zu diesem Zweck wird das gekühlte Band um Biegewalzen 4, 5» 6 und 7 herumgeleitet. Diese Walzen haben eine solche Größe, daß das Band nicht kritisch belastet bzw. beansprucht wird. Ein Biegen über diese Grenze hinaus ergibt eine unerwünschte Kaltverfestigung. Das Biegen kann durchgeführt werden, indem Walzen mit einem Durchmesser von 10,16 cm verwendet werden, wobei der unterste Punkt der Oberfläche der Walzen 5 und 7 in der selben Höhe wie die Achsen der Walzen 4 und 6 liegt,.
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Nun kann das Entzundern leicht mit mechanischen Mitteln, wie z.B. durch Kugelchenstrahlen, v/ie bei 8 gezeigt, erfolgen. Diese Einrichtung ist allgemein bekannt. Dabei wird Schrot oder ein anderes Schleifmittel mit hoher Geschwindigkeit gegen das Band geschleudert. Unter Berücksichtigung der Vorbehandlung des Metallbandes wird dadurch das Metallband vollständig entzundert. Dann wird das Band in Rollen eingewickelt oder unmittelbar einer Stelle zur Verwendung oder zur weiteren Bearbeitung zugeführt.
Der Verfahrensschritt der Umwandlung des Zunders zumindest an der Metallgrenzflache in Wustit, einem weichen' porösen Zunder, ergibt einen glatten Grenzbereich zwischen dem Metall und dem Zunder. Zusammen mit dem Aufreißen oder Aufbrechen des Zunders ergibt dies einen Zunder, der leicht entfernt werden kann. Das Schrotstrahlen ist eine Form einer mechanischen Reinigung, die rasch und wirtschaftlich durchgeführt werden kann» Als Ergebnis wird ein Band mit einer sauber-en Oberfläche erhalten; welche frei ist von festgehaltenen, eingebetteten oder eingekapselten Zündern, so daß diese Oberfläche jener überlegen ist, die durch Beizen in einem Säureband erzielt wird«
Patentansprüche;
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Claims (7)

Patent a n Sprüche
1.!Verfahren zum Entzundern bzw. Aboxydieren von Metalloberflächen eines Metallbandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband kontinuierlich durch eine Bahn hindurch bewegt wird, die eine Vielzahl von Stationen aufweist, die an in Abstand voneinander liegenden Stellen entlang dieser Bahn angeordnet sind, wobei das Metallband an einer ersten Station (2) auf eine Temperatur von mindestens 1OOO°F in einer normalen Ofenatmosphäre erhitzt, das Metallband an einer zweiten Station (3) die an einem Punkt entlang der besagten Bahn unmittelbar nach der ersten Station angeordnet ist, auf eine Temperatur unterhalb 6000F rasch in der Luft abgekühlt, das Band bei seiner Bewegung an einer Station (4, 5t 6, 7) vorbei, die hinter der Kühlstation (37) angeordnet ist, in entgegengesetzten Richtungen gebogen und das Band an einer Station (8), die hinter der Biegestation in der Bewegungsbahn des Bandes angeordnet ist, durch Schleifmittel mechanisch gereinigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Bandes in einem mit Gas geheizten Ofen (2) in Gegenwart von Verbrennungsgasen durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen des Bandes durchgeführt wird, indem Luftschichten gegen entgegengesetzte Oberflächen des Bandes geblasen werden.
4· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen des Bandes durchgeführt wird, indem das Band teilweise um eine Anzahl von
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parallelen Walzen (4, 5, ·6, 7) -herum geleitet wird, deren Achsen in der Richtung der Bandoberfläche versetzt sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Reinigung des Bandes durchgeführt wird, indem seine Oberflächen mit Schleifmaterial beaufschlagt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Bandes während einer bestimmten Zeitspanne fortgesetzt wird, die genügend ist, um die Natur des Zunders zumindest an der Grenzfläche zwischen dem Zunder und dem Grundmetall zu verändern.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Bandes bei einer Temperatur zwischen 10Oi
temperatur durchgeführt wird.
einer Temperatur zwischen 10000F und der Ac1-Umwandlungs-
Der Patentanwalt
HiM
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L e e r s e i t e
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GB2145432B (en) * 1983-08-19 1986-11-26 Hss Sands & Eng Ltd Improvements in metal coating and marking processes
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