DE2258589B2

DE2258589B2 - Verfahren zum Vorbehandeln eines durch Tauchen zu beschichtenden Bandes oder Bleches

Info

Publication number: DE2258589B2
Application number: DE2258589A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Asakawa; Misao Ohbu
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1971-12-01
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE2258589A1; US3843417A; JPS5426497B2; JPS4860028A

Description

Die Erfindung bezieht „ich auf ein Verfahren zum )5 Vorbehandeln eines durch Tauche . zu beschichtenden Bandes oder Bleches mit ausgezeichnetem Haftvermögen aus aluminiumberuhigtem Stahl durch Warmwalzen, Haspeln, Säurebeizen, Kaltwalzen, Heißentfetten, reduzierendes Glühen und Kühlen.

Bleche aus Stahl, bei deren Fertigung nach dem Abgießen unberuhigte Randzonen entstehen, während der Kern mit Aluminium beruhigt ist, liegen außerhalb der Erfindung, weil ihr Verhalten beim Aufbringen von Oberzügen durch Tauchen ohnehin sehr gut ist. Die Erfindung zielt auf Stähle mit einem Stickstoffgehalt über 0,003% ab.

In den letzten Jahren wurden Stahlbleche üblicherweise in der Weise feuerverzinkt, daß das Blech nach entsprechender Vorbehandlung beispielsweise einem >o Sendzimirwalzen oder einem nichtoxydierenden Glühen einer oxydierenden oder nichtoxydierenden Oberflächenreinigung Urid einem reduzierenden Glühen, sowie nach einem Kühlen auf eine geeignete Tauchtemperatur in ein Zinktauchbad eingebracht wird. v>

Weil dabei eine schwerwiegende Wärmebehandlung in Form eines Schnellerhitzens und -abkühlens stattfindet, kann ein aluminiumberuhigter Stahl im Gegensatz zu kaltgewalzten Stählen sein hervorragendes Tiefzieh- und Alterungsverhalten kaum befriedigend entfalten. ><<> Deshalb wird bei diesen Verfahren der billige und hervorragend vefzinkbare uflberuhigte oder gedeckelte Stahl verwendet.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 62 037 is» ein Verfahren zum Herstellen kaltgewalzten Tiefzieh- »· blechs bekannt, bei dem ein aluminiumberuhigter Stahl mit unter 0.08% Kohlenstoff, unter 0,40% Mangan und mindestens 0,020% Aluminium, Rest Eisen mit einer Endtemperatur über 800° C warmgewalzt, bei 630 bis 730° C gehaspelt, kaltgewalzt und schließlich 20 bis 300 Sekunden bei Temperaturen von 650° C bis zur Aj-Temperatur kontinuierlich geglüht wird.

Ein Verfahren zum Herstellen tauchplattierbaren Tiefziehblechs ist aus der US-Patentschrift 32 48 270 bekannt; es besteht darin, einen Stahl mit höchstens 0^0% Kohlenstoff, 0,20 bis 1,7% Mangan und höchstens je 0,040% Phosphor, Schwefel und Silizium zu Band warmzuwalzen, entkohlend zu glühen und unter Vermeidung eines bestimmten kritischen Verformungsbereichs so kaltzuwalzen, daß sich beim kontinuierlichen Glühen eine bestimmte Korngröße ergibt Das Verfahren schließt ein Haspeln bei Temperaturen unter 699° C, bei niedriggekohlten Stählen über 704° C ein und zielt darauf ab, ein Blech mit höherer Duktilität und Verformbarkeit zu schaffen sowie beim Plattieren eine dünne Zwischenschicht zu gewährleisten.

Aus der US-Patentschrift 32 60 623 ist ein Verfahren zum Herstellen von Tiefziehblech mit hoher Steifigkeit und guter Verformbarkeit bekannt, bei dem warm- und kaltgewalztes Band aus einem beruhigten oder unberuhigten Stahl 10 bis 25 Sekunden bei einer Temperatur von 538 bis 760" C kontinuierlich geglüht wird, um die Karbide zu sphäroidisieren. Das Kaltband wird anschließend mit einer Querschnittsabnahme von 10 bis 23% kaltgewalzt und gegebenenfalls verzinnt

Die US-Patents* hrift 32 95 199 beschreibt schließlich ein Verfahren zum Herstellen von zu plattierendem, weichem Tiefziehblech, bei dem ein titanstabilisierter Stahl zunächst oxydierend und dann bei einer Temperatur über 899° C reduzierend geglüht sowie alsdann in einem aluminiumhaltigen Zinkbad tauchplattiert wird. Dieses Verfahren ist zum einen darauf gerichtet, durch das stabile Abbinden des Kohlenstoffs mit Titan eine geringe Härte des Blechs zu gewährleisten sowie zum anderen die Bildung einer intermetallischen Eisen-Zink-Zwischenschicht beim Tauchplattieren zu unterdrücken.

Es ist auch bekannt, aus Sirang^ußstahl hergestellte Bänder beim Feuerverzinken und anderen Plattierungsverfahren einzusetzen. Weil jedoch das Stranggießen von unberuhigtem Stahl schwierig ist, muß der Stahl desoxydiert und dabei ein billiges und wirkungsvolles Desoxydationsmittel, beispielsweise Aluminium oder Silizium zugesetzt werden. Während der Gebrauch anderer Desoxydationsmittel ebenfalls in Betracht gezogen werden kann, wurden die verschiedensten Untersuchungen im Hinblick auf das Verhalten aluminiumberuhigten Stahls beim Feuerverzinken durchgeführt.

Für Stahlblech ist beim Feuerverzinken zum mindestens ein Überzug ohne Oberflächenporen oder freie Stellen erwünscht. Ferner muß das Haftvermögen des Überzugs auf dem Blech gut sein, damit der iiberzug beim Verformen des Blechs nicht abplatzt. Ebenso muß das Blech selbst ohne Rißgefahr hervorragend verformbar sein.

Bezüglich des Verhaltens der Legierungsbestandteile beim Feuerverzinken ist allgemein folgendes zu sagen:

Während es bekannt ist, daß Legierungsbestandteile die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Eisen und Zink beschleunigen, was zur Bildung dicker Legierungsschichten führt, wenn das Tauchbad keim Aluminium enthält, ist die Wirkung der Legierungsbestandteile in bezug auf die Reaktion zwischen Eisen und Zink in Tauchbädern mit Aluminium noch nicht geklärt, weil das Verhalten sehr komplex ist. Die Beurteilung der

Feuerverzinkbarkeit aluminiumberuhigten Stahlblechs aufgrund des Verhaltens beim Zinkplattieren nach dem Sendzimir- oder anderen Verfahren ist nicht zuverlässig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Haftvermögen aluminiumberuhigter Stähle für eine Tauchplattierung zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß der Aluminiumgehalt und der Kohlenstoffgehalt des Stahls unabhängig von der Art der Weiterbehandlung im Anschluß an das Warmwalzen Lid Haspeln in entscheidender Weise die Haftfestigkeit einer Tauchplattierung bestimmen. Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß Wannband aus einem Stahl mit über 0,02% Kohlenstoff, über 0,003% und 0,0t bis 0,05% löslichem Aluminium bei über 650°C gehaspelt und auf eine ASTM-Komgrößenzahl unter 9,5 sowie ein Kornachsenverhältnis unter 13 eingestellt wird.

Im Rahmen von Versuchen konnte festgestellt werden, daß durch Einstellen der Haspeltemperatur beim Warmwalzen die Verzinkbarkeit aluminiumbemhigier Siähie fnerkiich verbessert werden kann. Es wurde dabei festgestellt, daß sich der Krisldllisationsgrad, die Ausscheidungsbedingungen des Aluniniumnitrids, des Karbids und anderer Verbindungen sowie die Menge des ausgeschiedenen Aluminiumnitrids mit der Haspeltemperatur verändern. Daraus resultiert eine unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit des Stahlblechs. Deshalb hat die Haspeltemperatur einen großen Einfluß auf die Reaktion zwischen Eisen und Zink wie auch auf das Haftvermögen des Überzugs.

Das Diagramm der F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen der im bei 550°C gehaspelten Warmband gelösten Aluminiummenge und dem Haftvermögen einerseits und der Dicke der Legierungsschicht beim Feuerverzinken andererseits. Das Diagramm der F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit des Haftvermögens von der Korngröße des Stahls beim Feuerverzinken. Die Kurve der F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen Haspeltemperatur und dem Haftvermögen nach dem Feuerverzinken. Die Km tie der F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit des Haftvermögens von der im bei 650" C gehaspeltem Band gelösten Aluminiummenge. Im Diagramm dtr F i g. 5 ist die Anzahl der Poren aus einer Blei-Zinn-Legierung im Oberzug in Abhängigkeit von im Stahl gelösten Aluminium bei verschiedenen Haspeltemperaturen aufgezeichnet. In F i g. 6 ist die Anzahl der Poren des Zinnüberzugs in Abhängigkeit vom im Stahl gelösten Aluminium bei verschiedenen Haspeltemperaturen aufgetragen. In F i g. 7 ist die Abhängigkeit der Korngröße von der Haspeltemperatur bei verschiedenen Glüharten (kontinuierliches Glühen und Topfglühen) dargestellt. Die Kurven der Fig.8 geben den Zusammenhang zwischen der Korngröße und der Haspeltemperatur bei verschiedenen Glüharten wieder. Das Diagramm der F i g. 9 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffgehalt des Stahls und dem Haftvermögen bei verschiedenen Haspeltemperaturen. Die Aufnahmen der Fig. 10a und b zeigen die Legierungsschicht beim Feuerverzinken mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten des Stahls. Die Aufnahmen der Fig. 11a und b zeigen die Änderung der Legierungsschicht in unmittelbarer Nähe des Grundmetalls beim Feuerverzinken von Stahlblech oder -band in Abhängigkeit vom Aluminiumgehalt. Die Aufnahmen der Abb. 12a, b und c zeigen die Auswirkung des Aluminiumgehaltes und der Haspeltemperatur auf die Beschaffenheit der Legietungsschicht beim Tauchen in eine Blei-Zinn-Legierung.

Fig. 1 veranschaulicht die Wirkung von in aluminiumberuhisten Stahl gelösten Aluminium auf die durchschnittliche Legierungsschichtdicke sowie auf das Haftvermögen des Überzugs beim Feuerverzinken. Das Ergebnis zeigt, daß unterhalb einer im Stahl gelösten Aluminiummenge von 0,02% die Legierungsschichidikke nahezu konstant bleibt Steigt die gelöste Aluminiummenge über 0,02%, wird die durchschnittliche Legie- ningsschichtdicke geringer, mit der Tendenz, bei 0,07 bis 0,08% Aluminium nahezu konstant zu werden.

Dieses zeigt, daß die Reaktionsfähigkeit zwischen Eisen und Zink in Abhängigkeit von dem im Stahl gelösten Aluminium abnimmt, wenn die gelöste

is Aluminiummenge 0,02% übersteigt Es ist daher anzunehmen, daß das im Mischkristall gelöste Aluminium bei der Oxydations-Reduktions-Vorbehandlung mit den atmosphärischen Gasen reagiert, wobei Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrid und andere Verbindungen an der Stahloberfläche entstehen, die sowohl die Benetzbarkeit des Gnindmetalls dir h das schmelzflüssige Überzugsmetaii als auch die keiktion zwischen Eisen und dem Überzugsmetall behindern. Dadurch wird die Bildung der Legierungsschicht beeinträchtigt.

Wie sich aus F i g. 1 ergibt, ist andererseits der Überz-'g unterhalb von 0,02% im Stahl gelösten Aluminiums ausgezeichnet und verschlechtert sich sehr schnell mit zunehmendem Aluminiumgehalt Das Verhalten ist gerade entgegengesetzt der durchschnilt-

)o liehen Legierungsschichtdicke.

Fig. 10 zeigt die Beschaffenheit der Legierungsschicht auf feuerverzinktem Stahlblech mit Spuren von gelöstem Aluminium bzw. mit 0,08% gelöstem Aluminium (in der Aufnahme ist die Schicht um so dicker, je

)ϊ dunkler sie aussieht). Während bei Spuren von gelöstem Aluminium die Legierungsschicht gleichmäßig über die gesamte Oberfläche ausgebildet ist, ist die Schicht bei 0,08% gelöstem Aluminium unterbrochen, wobei einige Teile überhaupt keinen Überzug haben (in der

Aufnahme weiß).

Obwohl mit steigendem Aluminiumgehalt die durchschnittliche Legierungsschichtdicke geringer wird (Fig. 1), ist das Grundmetall nicht gleichmäßig dünn über die gesamte Oberfläche überzogen, sondern es

*'< treten örtlich Fehlsteilen auf. Im Mittel ist die Legierungsschicht jedoch dünn.

Deshalb ist zu erwarten, daß sich der Überzug noch verbessern läßt, wenn durch Auflösung der aus Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrid und anderen Verbin-

">') düngen bestehenden dünnen Oberflächenschicht die Bildung der Legierungsschicht beschleunigt wird. Die störende Oberflächenschicht bildet sich vermutlich während der Vorbehandlung vor dem Tauchen. Zur Beschleunigung der Schichtbildung kommen folgende

γ. Wege infrage: Unvollständiges Kühlen des Stahls nach dem ReduktionsgiLhen und Eintauchen in tin Bad bei Temperaturen, die über der Badtemperatur liegen oder Verringerung de:, Aluminiumgehaltes im Tauchbad, um das Schrumpfvcrhalten der Legierungsschicht unter

"· Kontrolle zu halten.

Aber gerade wenn die Dicke der Legierungsschicht auf diese Weise im Durchschnitt auf I bis 2 μπ\ gebracht wird, zeigen sich besonders große Schwankungen im Haftvermögen des Überzugs. Beim Erforschen der

• > Ursachen wurde festgestellt, daß sich bei einer großen gelösten Aluminiummenge die Beschaffenheit der Legierungsschicht in diesem Fall notwendigerweise bezüglich des Haftvermögens unterscheidet.

Während sich die feinkörnige Legierungsschicht, wie in F i g. 11 gezeigt wird, über die gesamte Oberfläche erstreckt, wenn im Stahl nur Spuren von Aluminium vorhanden sind, besteht die Legierungsschicht bei Aluminiumgehalten von 0,08% aus großen plattenförmigen Kristallen. Die Ursache kann als Folge eines Mangels an Kristallisationskeimen gedeutet werden, die die Legierungsschichtbildung einleiten.

Das Haftvermögen des Überzugs ist geringer, wenn sich die flachkörnige Legierungsschicht bildet. Um die Ausbildung solch einer Legierungsschicht zu verhindern und um die Fe-Zn-Reaktion sich über die ganze Oberfläche ausbreiten zu lassen, ist es wirkungsvoll, die Aktivierung der Reaktion zu erhöhen. Die Erhöhung der Temperatur beim Reduktionsglühen auf über 850⁰C erbrachte in dieser Hinsicht eine leidliche Wirkung, aber diese Maßnahme war deshalb ungenügend, weil das Haftvermögen immer noch nicht befriedigte.

Wenn die Legierungsschichtdicke ungefähr 2 bis 3 μπι erreicht, ist die Fe-Zn-Reaktion voll abgelaufen und sind Unterbrechungen der Legierungsschicht bei gutem Haftvermögen nicht mehr vorhanden. Wenn jedoch die Legierungsschicht dicker als 3 μιη ist, wird das Haftvermögen infolge der Schichtbrüchigkeit schlechter. Darüber hinaus ist bei industrieller Produktion galvanisierter Stahlbleche die Kontrolle einer Legierungsschicht mit einer Dicke von 2 bis 3 μιη praktisch schwierig.

Zweifellos ist dieses Verfahren jedoch ein wirksames Mittel, das Haftvermögen von Zinküberzügen auf aluminiumberuhigtem Stahl zu verbessern.

Die Analyse der verschiedenen Faktoren auf das Haftvermögen beim Galvanisieren von aluminiumberuhigtem Stahl ergibt folgendes: Es wurde festgestellt, daß die Korngröße des Stahls wie in F i g. 2 gezeigt, eine der wichtigsten Einflußgrößen in bezug auf das Haftvermögen ist. Dabei verschlechtert sich das Haftvermögen mit steigender Korngröße.

Weshalb ein Anwachsen der Korngröße, d. h. eine Reduzierung der Korngrößen-Zahl das Haftvermögen wirksam verbessert, ließe sich, obwohl der Reaktionsmechanismus bis jetzt noch nicht im einzelnen geklärt ist, wie folgt deuten:

Einerseits besitzt die an der Korngrenze gebildete Legierungsschicht ein geringes Haftvermögen und beginnt das Abblättern des Überzugs an Rissen in der Nachbarschaft der Korngrenze; oder in anderen Worten: Mit wachsender Korngröße verringern sich die Korngrenzen, die Ausgangspunkte für eine Rißbildung sind, so daß das Haftvermögen in gleichem Maße verbessert wird. Andererseits ist man hinsichtlich des Korngrößenwachstums ebenfalls auf Vermutungen angewiesen. Die Temperaturdifferenz beim dem Warmwalzen folgenden Haspeln steht in enger Beziehung zum Zustand der im Stahl befindlichen Legierungsbestandteile, die entweder in Mischkristalle gelöst oder in unmittelbarer Nähe der Oberfläche ausgeschieden sind. Der Unterschied zwischen Hochtemperaturzyklus und dem Halten beim Reduktionsglühen verändert das Ausscheidungsverhalten der im Stahl befindlichen Legierungsbestandteile. Damit wird auch die Fe-Zn-Reaktionsaktivität an der Stahloberfläche beeinflußt

Als Beweis der obigen Zusammenhänge wurde bereits angeführt, daß die Fe-Zn-Reaktion zügig abläuft und sich ein gutes Haftvermögen bei Temperaturen des Reduktionsglühens oberhalb 850° C ergibt

Bsi der indastrieüen Produktion ist es nicht zu empfehlen, die Korngröße dadurch merklich zu verändern, daß beim Vorbehandeln die Bedingungen des Oxydations ReduklioMsgliilicMs geändert werden.

Der Zustand oder die Korngröße der Legierungsbestandteile (insbesondere Aluminium) im Stahl können -, einfach eingestellt werden, durch die Bedingungen der dem Feuerverzinken vorangehenden Verfahren, insbesondere beim Warmwalzen. Bei der herkömmlichen Herstellung kaltgewalzten Bandes aus aluminiumberuhigten Stahl wird das Ausscheiden des Aluminiumnitrids

in durch Haspeln bei niedrigen Temperaturen unter 600°C gesteuert. Durch eine geeignete Aufheizgeschwindigkeit und Glühtemperatur beim dem Kaltwalzen folgenden Glühen (Topfglühen) wird das Ausscheiden des Aluminiumnitrids und die Bildung eines flachen

r> Korns beschleunigt. Dadurch ergibt sich eine ausgezeichnete Verformbarkeit.

Wenn aluminiumberuhigter Stahl bei einem kontinuierlichen Glühen, beispielsweise nach dem Sendzimir-Verfahren verwendet wird, können sich keine flachen

>n Krirnp.r hilHpn. wpil rlahoi «phr «_'h.neü aufgehcizi wird.

Deshalb besteht auch keine Notwendigkeit bei niedrigen Haspeltemperatureii unter 600°C zu bleiben, wie es beim Herstellen von kaltgewalztem Stahlband angewendet wird.

2^r> Des weiteren wurde untersucht, welche Sorgfalt dem einfachen Einstellen der Korngröße durch die Haspeltemperatur gewidmet werden muß und welcher Zusammenhang zwischen Haspeltemperatur und Haftvermöge'« besteht. Das Ergebnis ist aus F i g. 3 zu

jo ersehen. Danach ist offensichtlich, daß das Haftvermögen durch eine Erhöhung der Haspeltemperatur nach dem Warmwalzen verbessert wird. Ein genügend hohes, für das praktische Arbeiten tragbares Haftvermögen ergibt sich bei Haspeltemperaturen über 650°C.

ι > F i g. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen der gelösten Aluminiummenge und dem Haftvermögen bei einer Haspeltemperatur von 650° C. Der Vergleich mit Fig. 1, die auf einer Haspeltemperatur von 550°C basiert, zeigt, daß das Haftvermögen merklich besser ist.

•in Mithin ergibt sich ein für die Praxis genügendes

Haftvermögen, wenn bei einer \m Stahl gelösten Aluminiummenge von 0,01 bis 0,05% bei hohen Temperaturen gehaspelt wird. Wie oben festgestellt, verbessert sich die Reaktionsfä-

•n higkeit bei der Reaktion zwischen Eisen und Zink merklich, wenn ein aluminiumberuhigter Stahl bei Temperaturen über 650°C gehaspelt wird. Dies ist völlig neu, und die theoretische Grundlage ist dementsprechend noch nicht gesichert. Es lassen sich jedoch

-)<> abgesehen von der Ursache, die Ergebnisse dahingehend verallgemeinern, daß die Beschaffenheit des Überzugs bei aluminiumberuhigtem Stahl in ei em wichtigen Zusammenhang mit der Korngröße steht Ferner kann festgestellt werden, daß der Überzug durch

3) Einstellen der Haspeltemperatur beim Warmwalzen verbessert wird, was ein praktisches Verfahren ist, die Korngröße auf einfache Weise einzustellen.

Des weiteren wurde bei der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Haspeltemperatur beim

«i Warmwalzen und der Beschaffenheit des Überzugs nach dem Feuerverzinken verschiedener Stahlblechsorten festgestellt, daß das Haftvermögen verschiedener anderer, nicht aluminiumberuhigter Stahlbleche, wie in F i g. 1 gezeigt, durch Erhöhung der Haspeltemperatur

.> "· beim Warmwalzen verbessert wird.

Dies ist allerdings für unberuhigten Stahl nicht so wichtig, da dieser ohnehin ein gutes Haftvermögen besitzt Mithin handelt es sich bei der Erfindung um

einen technischen Kunstgriff, dessen gewichtiger Wert nur auf aluminiumberuhigten Stahl zutrifft.

Die Veränderung der Plattierungsfähigkeit verschiedener Stahlblechsorten nach dem Feuerverzinken bei verschiedenen ! !aspeltemperaturcn ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle I.

Tabelle I

Unberuhigter Stahl
SS 41
SS 51

Blcchdicke: 1,6 mm

Überzugsmenge: 300-330 g/m²
g/m²

Haspeltemperatur	700⁰C
550° C	1
1,5	1,5
4,0	1,5
4,1

Warmwalzen bei 550°C gehaspelt wurde. Dagegen vermindert sich die Porenzahl bei Haspeltemperaturen von 650⁰C. Das ist besonders deutlich in dem Bereich unterhalb von 0,05% Aluminium. Die Tendenz ist ähnlich wie beim Feuerverzinken und beim Überziehen einer Blei-Zinn-Legierung.

Wie bereits erwähnt, wird der Überzug bei aluminiumberuhigtem Stahl merklich verbessert, wenn nach dem Warmwalzen bei Temperaturen oberhalb 65O⁰C

ίο gehaspelt wird, ungeachtet ob nach dem Kaltwalzen kontinuierlich geglüht wird oder nicht. Die Korngröße des Stahls ergibt sich aus den F i g. 7 und 8. Aus diesen Darstellungen ist ersichtlich, daß der Einfluß der Aufheizgeschwindigkeit auf das Kornwachstum aluminiumberuhigten Stahls merklich verringert wird, wenn bei Temperaturen oberhalb 650⁰C gehaspelt wird. Dementsprechend ist es dann möglich, unabhängig von der Aufheizgeschwindigkeit Kristalle mit einer Kornzahl kleiner als 9,5 zu erhalten. Darüber hinaus können

2ö cH:;e

Eine Verbesserung des Überzugs beim Tauchen in andere Metallbäder ist ebenfalls zu erwarten.

In Fig.5 ist der Einfluß des im Stahlblech gelösten Aluminiums bei verschiedenen Haspeltemperaturen auf das Auftreten von Poren aufgezeigt, wobei das Tauchen in eine Weißblechlegierung mit 15% Zinn und 85% Blei erfolgte. Dabei wurde ein aluminiumberuhigter Stahl vorher bei 700⁰C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von IO"C/h und einer Haltezeit von 5 Stunden topfgeglüht und dann in üblicher Weise nach einer Flußmittelbeham lung bei einer Badtemperatur von 35O⁰C, 20 Sekunden in die Schmelze getaucht.

Da die Poren bei einer Haspeltemperatur von 550⁰C merklich zunehmen, wenn der im Stahl gelöste Aluminiumgehalt 0,01% übersteigt, zeigt sich, daß der Überzug aus einer Weißblechlegierung minderwertiger wird. Die Anzahl der Poren verringert sich jedoch bei einer Haspeltemperatur von 650⁰C. Dies zeigt sich ganz besonders deutlich im Bereich eines Aluminiumgehalts von weniger als 0,05%.

In den Aufnahmen der Fig. 12 ist die Beschaffenheit der durch Blei-Zinn-Bäder erhaltenen Legierungsschicht zu sehen. Während die Legierungsschicht auf Stahl mit Spuren gelösten Aluminiums tadellos und dicht ist, zeigen sich in der Legierungsschicht nur hier und da vereinzelt große, säulenförmige Körner, wenn der 0,045% gelöstes Aluminium enthaltende Stahl bei einer niedrigen Temperatur von 550⁰C gehaspelt wird. Der letztere Fall zeigt, daß die Reaktionsfähigkeit des Stahlblechs mit der Weißblechlegierung schlecht ist. Wenn jedoch bei höheren Temperaturen von 650⁰C gehaspelt wird, ergibt sich auf der gesamten Oberfläche eine völlig dichte Legierungsschicht Die Reaktionsfähigkeit des Stahlblechs ist also durch die höhere Haspeltemperatur verbessert worden.

Der Überzug aus der Blei-Zinn-Legierung ist somit besser und die Poren sind vermindert worden. Wird nach dem Warmwalzen auf diese Weise bei höheren Temperaturen gehaspelt, so ergibt sich eine hervorragende Reaktionsfähigkeit nicht nur beim kontinuierlichen Glühen, sondern auch beim Topfglühen nach dem Kaltwalzen.

F ig. 6 zeigt den Einfluß von in Stahlblech gelöstem Aluminium und der Haspeltemperatur auf das Auftreten von Poren beim Feuerverzinnen. Die Porenzahl nimmt merklich zu, wenn der im Slahi gelöste Aluminiumgehalt 0,02% übersteigt, wenn nach dem c'jng eines tlac.cn riorns sogar cc: niedrigen

Aufheizgeschwindigkeiten (konstante Aufheizgeschwindigkeit) reguläre Kristalle erhalten werden.

In Fig. 9 ist der Zusammenhang zwischen Kohlenstoffgehalt und Haftvermögen dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß sich bei Kohlenstoffgehalten über 0,02% die Wirkung der hohen Haspeltemperatur über 65O⁰C bemerkbar macht. Wird bei niedrigen Temperaturen von 550⁰C gehaspelt, ist das Haftvermögen bei Kohlenstoffgehalten unterhalb von 0,02% zunächst befriedigend, wird aber mit ansteigendem Kohlenstoffgehalt rasch schlechter. Bei hohen Haspeltemperaturen ist andererseits das Haftvermögen ausgezeichnet, wie aus der gestrichelten Kurve zu sehen ist.
Mithin ist das Haspeln bei hohen Temperaturen nur dann wirksam, wenn der Kohlenstoffgehalt des Stahls über 0,02% liegt. Ist der Kohlenstoffgehalt dagegen geringer, dann besteht meistens kein Unterschied zwischen dem Haspeln bei hohen und niedrigen Temperaturen. Deshalb wird der Kohlenstoffgehalt im Stahl erfindungsgemäß auf über 0,02% beschränkt.

Wenn auch noch nicht sicher ist, ob die obenerwähnte Kristallstruktur direkt das Haftvermögen verbessert, so kann doch die Gefügeausbildung möglicherweise ein Maß für die Verbesserung des Verhaltens beim Aufbringen von Metallüberzügen auf aluminiumberuhigtem Stahl sein.

Somit ist der Überzug eines warmgewalzten und bei einer höheren Temperatur als 650° C gehaspelten, aluminiumberuhigten Stahls merklich besser, wenn das

so Gefüge aus beinahe tesseralen Kristallen besteht, die ihrerseits Korngrößenzahlen unter 9,5 und ein Achsenverhältnis unter 1,5 aufweisen.

Für die Verformbarkeit wäre es wünschenswert, wenn die Abnahme beim Kaltwalzen mehr als 50% betrüge. Unterhalb von 50% wird die Verformbarkeit schlechter wegen der Ausbildung eines abnormen Gefüges. Unter Berücksichtigung allgemeiner Überlegungen sollte der Stickstoffgehalt im Stahl über 0,003% liegen.

Der Metallüberzug beim Tauchplattieren läßt sich durch eine Erhöhung der Haspeltemperatur nach dem Warmwalzen, beim Überziehen mit den besagten Metallen in denjenigen Fällen hinreichend verbessern, bei denen die Reaktion zwischen dem Überzugsmetall und der Oberfläche nach einem Galvanisieren erfolgt, wie z. B. bei galvanisch aufgebrachten Überzügen aus Aluminium und Zinn.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

809 550/133

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorbehandeln eines durch Tauchen zu beschichtenden Bandes oder Bleches mit s ausgezeichnetem Haftvermögen aus aluminiumberuhigtem Stahl durch Warmwalzen, Haspeln, Säurebeizen, Kaltwalzen, Heißentfetten, reduzierendes Glühen und Kühlen, dadurch gekennzeichnet, daß Warmband aus einem Stahl mit über ι ο 0,02% Kohlenstoff, über 0,003% Stickstoff und 0,01 bis 0,05% löslichem Aluminium bei über 65O°C gehaspelt und auf eine ASTM-Korngrößenzahl unter 9,5 sowie ein Kornachsenverhältnis unter 14 eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Querschnittsabnahme beim Kaltwalzen von über 50%.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchen in einem Zinkbad erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchen in einem Blei-Zink-Bad erfolgt

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchen in einem Zinnbad erfolgt.

6. Verfahren nach einem aer Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein stranggegossener Stahl verwendet wird.