DE2315437C2 - Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlbandoberflächen vor dem Glühen - Google Patents

Description

a) 10 bis 50 g/l Alkalimetallhydroxid.

b) 2 bis 15 g/l Alkalimctallsilikate. bere». unet als SiO₂,

c) 0,05 bis 5 g/I Alkanolamine mit mindestens drei Hydroxylgrupper, im Molekül

enthalten, und

d) unter gleichzeitiger Anwendung von elektrischem Strom bei einer Stromdichte von 3 bis 25 A/dm²

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlbandoberflächen vor dem Glühen durch eine Reinigung in wäßrigen alkalischen Lösungen mit oder ohne Anwendung von elektrischem Strom.

Kaltgewalzte Stahlbänder werden im allgemeinen vor dem Glühen gereinigt Hierbei sollen alle Verunreinigungen, vornehmlich Fette und Öle sowie Walzabricb, die Fehler bei der Glühe bzw. anschließenden Vergültingsprozessen hervorrufen können, beseitigt werden. Die Reinigung wird durchweg mit alkalischen Lösungen im Spritzen, Tauchen — teilweise unier Einschaltung von Bürstzonen — durchgeführt Vielfach Durch die erfindungsgemäße Behandlung wird eine erheblich bessere Reinigungswirkung erzielt Walzabrieb und Pigmentverschmutzungen sowie Fette und Mclallseifen werden von der Oberfläche schneller und besser entfernt. Hierdurch ist eine Verkürzung der Behandlungszeif möglich. Eine Steigerung der Qualität ' der Oberflächen zeigte sich bei Veredlungsverfahren nach der Glühe, z. B. dem Galvanisieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine größere Sicherheit bei der Veredlung durch Verringerung von Fehlern erzielt.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwen- _; deten alkalischen Reinigungslösungen müssen einen j pH-Wert über 13 aufweisen. Dieser pH-Wert wird meist ]

dadurch erreicht, daß die Reinigungslosungen Kaliumhydroxid oder vorzugsweise Natriumhydroxid enthalten. Im allgemeinen beträgt die Menge 10 bis 50 g/L Die Menge ist jedoch im gewissen Umfang von der Alkalität des verwendeten Alkalisilikats abhängig. Die alkalischen Reinigungslösungen enthalten Aikalimetallsilikate in einer Menge von 2 bis 15 g/I. berechnet als SiO>. in Form von Kalium-, vorzugsweise Natriumsilikaten mit Molverhältnissen von NajO bzw. K>O : SiO? wie I : 03 bis 1 :4. Vorzugsweise finden Sesqui- und/oder Metasilikate Anwendung. Als Alkanolamine mit mindestens 3 Hydroxylgruppen im Molekül, die in einer Menge von 0,05 bis 5 g/l eingesetzt werden, kommen Verbindungen wie beispielsweise Triäthanolamin. Triisopropanolamin. Tri-n-propanolamin und N. N. N'.N'.-Tetrakis-(2-hydroxyäthyl)-äthylendiamin in Betracht.

Die Reinigung wird bei gleichzeitiger Anwendung von elektrischem Strom bei einer Stromdichte von 3 bis 25 A/dm² durchgeführt. Die elektrolytische Behandlung wird hierbei meist t- Wechselpolarisation vorgenommen.

Als alkalistabiie. schwach schäumende Netzmittel kommen vorzugsweise Anlagerungsprodukte von 3 bis 10 Mol Propylenoxid pro OH-Gruppe an Polyalkohole mit 4 und mehr OH-Gruppen, wie beispielsweise Pentaerythrit. Dipentaerythrit und Polyglycerin. in Betracht und/oder Anlagerungsprodukte von 3 bis 10 MoI Propylenoxid pro reaktionsfähigem Wasserstoff aiom an aliphatische Amine oder Polyamine mit mindestens 3 reaktionsfähigen Wasserstoffatomen wie Triäthylentetramin. i'riäthanolamin und Triisopropanolamin und/oder endgruppenverschlossene Kondensalionsprodukte des Äthyienoxi'js, wit beispielsweise endgruppenverschlossene Alkylphe ol-Äthylenoxid Addukte. Derartige endgruppenverschlossene Produkte werden dadurch erhalten, daß man die freie Hydroxylgruppe des Äthylenadduktes mil Alkylierungsmittel wie Alkylchloriden. vorzugsweise mit 1 bis 4 C-Atomen, mit Dimethylsulfat oder Diäthylsulfat umsetzt. Ebenfalls kann eine Umsetzung zu Acetalen erfolgen. Die Netzmittel können einzeln oder im Gemisch zugesei/t werden.

Es ist bereits bekannt. Rost von Metalloberflächen mit wäßrigen lösungen zu inifernen (alkalische Entrostung), die Alkalimetallhydroxid in Mengen von wenigstens 7. vorzugsweise mindestens 35% und Tnalkanolamine in Mengen von 3, vorzugsweise 15% enthalten. Demgegenüber handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um solche Bäder, bei denen mit erheblich geringeren Konzentrationen Alkalimetallionen und Trialkanolamin gearbeitet wird. Darüber hinaus sollen die Bäder für das erfindungsgemäße Verfahren obligatorisch bei einer bestimmten Stromdichte durchgeführt werden. Aufgrund dieses hpkanrttpn VprfahrF-ης Ifonntp rlpr Fachmann Iprliclirh

erwarten, daß eine Verringerung der Konzentration der Baoi.-ihaltsstoffe zu einer Verlängerung der erforderlichen Reinigungszeit führen würden. Das Gegenteil ist jedoch i'nter den genannten Bedingungen der FaIi.

Der erfindungsgemäßen Reiriigungslösungen können weiterhin zur Verbesserurig der Reinigungswirkung 0,05 bis 10 g/l, vorzugsweise 0,1 bis 5 g/ί, Glucon- oder Heptagluconsäure bzw. deren Salze oder Borsäurekomplexe zugesetzt werden. Es hat sich auch gezeigt, daß in vielen Fällen durch einen Zusatz von 0,1 bis 10 g/l an Äikaiiphosphäten, insbesondere polymeren Phosphaten, wie Alkalipyrophosphaten und Alkalipolyphosphaien, eine Erhöhung der Entfeltungs- und Reinigungswirkung zu erzielen ist.

Wendet man als Reinigungskomponer.te ausschließlich die oben genannten Zusätze wie Gluconat und Alkaliphosphat, einzeln oder im Gemisch, in Verbrn-

• dung mit Alkalisilikat an, so erreicht man zwar auch eine Verbesserung der Entfettung und Pigmentschmutzentfernung, aber bei weitem nicht den Effekt wie mit der erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren. Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise werden Pigmente, vie

'" Walzabrieb, weitgehendst entfernt und der zurückbleibende metallische Pigmentschmutz, der vierfach zu Störungen führen kann, sowie auch die Restbefettung wird stark vermindert. Cine die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird ferner in keinem Fall eine Konditio-

'■ nierung der Stahlbandoberfläche für weitere Verfahrensschritte erzielt.

Zur weiteren Verbesserung der Reinigungs- und Entfeuungswirktsng können den Reinigungslösunge?¹ vorzugsweise wenn mineral ölbefettete Oberflächen

in gereinigt werden sollen, alkalistabile schwach schäumende Netzmittel in Konzentration von 0,03 bis 1 g/l zugesetzt werden.

Beispiel I

In einer Bandstahlentfettungsanlage wurde kaltgewalztes Stahlband vor der Glühe elektrolytisch gereinigt. Zum Walzen wa^r ein weitgehend verseifbares Fett verwendet worden. Im Reinigungsbad wurde eine Lösung verwendet, die 20 g/I NaOH, 10 g/l NajSiOs,

^s<i 1.5 g/l Natriumtriphosphat. 1,5 g/l Triäthanolamin, 1 g/I Nairiumglukonat enthielt und einen pH-Wert von 133 besaß. Die Betriebstemperatur des elektrolytischen Rc-inigungsbades betrug 75^CC und die Stromdichte ca. 15 A/dm-'. In der vorgegebenen Aniage, die mit einer Bandgeschwindigkeit von 150 m/Min, arbeitete, konnte bei Überprüfung der Reinigungswirkung eine deuiliche Verminderung des Restfetigehaltes und des Eisenabriebs auf dem Band gegenüber der Fahrweise mit einem üblichen Bandstahlentfettungsmittel beobachtet werden. Auch die Verschmutzung der Anlage, vornehmlich im Hinblick auf das Absetzen von Ei'enabrieb und Metallseifen, war deutlich geringer, wenn mit dem vorgenannten erfindungsgeaäßen Reinigungsmittel gearbeitet wurde.

Beispiel 2

Ein mit einer mineralölhaltigen Emulsion kaltgewalztes Stahlband wurde in e'iuer Reinigungsanlage zunächst stromlos vorentfettet und anschließend elektrolytisch feinentfettet. Sowohl in der stromlosen wie in der elektroiytischen Entfettung wurde mit einer Lösung gearbeitet, die 30 g/l NaOH. 7.5 g/l Na₂SiOj. (O g/l Natriumtriphosphat, 0,5 g/l Triäthanolamin und 0.15 g/l pinpr Npt/mittelkombination. bestehend aus einem

- Anlagerungsprodukl von 4 Mol Propylenoxid pro OH-Gruppe an Polyglycerin und eines durch Umsetzung mit Alkylchlorid endgruppenverschlossenen A'ilagerungsproduktes von 15 Moi Äthylenoxid an Non>l-

phenol, enthielt. Der pH-Wert der Reinigungslösung lag zwischen 13,5 und 14. Die Betriebstemperatur in den Bädern betrug 80°C; die Stromdich'e im elektrolytischen Bad 10 A/dm². In der vorgegebenen Bandstahlentfettungsanlage konnte aufgrund der erfindurigsgemäßen Reinigungslösung eine Steigerung der Bandgeschwindigkeit um ca. 50% gegenüber der Arbeitsweise mit herkömmlichen Bandstahlentfettungsmittein erzielt werden. Die Qualität der Reinigung war einwandfrei.

Beispiel 3

Stark verschmutzte Stahlbänder wurden in einer Reinigungsanlage, die aus einer stromlosen Vorentfettung und einer e'ektrolytischen Feinentfettung bestand, vor einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren gereinigt. In beiden Reinigungszonen wurde eine Lösung verwendet, die 25 g/i NaOH, 5 g/l Natriumsesquisilikat, 3 ^/I Tri-isopropanolamin und 0,6 g/l einer Netzmittelkombination, bestehend aus einem Anlagerungsprodukt von 7 Mol Propylenoxid pro reaktionsfä-

higem Wasserstoffatom an Triäthanolamin und einem endgruppenverschlossenen Nonylphenol +20 AO, enthielt. Der pH-Wert des Reinigungsbades lag bei 13,S; die Betriebstemperatur bei 70 bis 75° C. Im elektrolytischen Entfettungsbad wurde mit ein*.- Stromdichte von ca. 15 A/dm² gearbeitet. Das Stahlband zeigte gegenüber der Arbeitsweise mit herkömmlichen Bandstahlentfettungsmittein eine deutlich verbesserte Oberflächenreinheit, und das Bad war durch ciie im Reinigungsverfahren vorgenommene Konditionierung besonders gut für eine galvanische Veredlung nach der Glühe geeignet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Vorbehandlung von Slahlbandoberflächen vor dem Glühen durch eine Reinigung in wäßrigen alkalischen Lösungen, die einen pH-Wert von über I ä aufweisen und AlkalimeUiilsilikate sowie Alkanolamine mit mindestens drei Hydrox> !gruppen im Molekül enthalten, bei Tempetd:uren im Bereich von 50⁰C bis zur Siedetemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit alkalischen Losungen.die

   a) 10 bis 50 g/l Alkalimetallhydroxid,

   b) 2 bis 15 g/l Alkalimetallsilikate, berechnet a!s

   SlO₂.

   c) 0.05 bis 5 g/l Alkanolamine mit mindestens drei Hydroxylgruppen im wioieküi

   enthalten, und

   20

   d) unter gleichzeitiger Anwendung von elektrischem Strom bei einer Stromdichte von 3 bis 25 A/dm*

   durchführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die zusätzlich 0,05 bis 10 g/l Giucon- oder Heptagluconsäure beziehungsweise deren Salze oder Borsäurekomplexe enthalten. »
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ^kennzeichnet daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die zusätzlich 0,1 bis JO g/l Phosphate, insbesondere polymere Phosphate, enthalten. 3J
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die zusätzlich 0,03 bis 1 g/I schwachschäumende alkalistabile Netzmittel enthalten
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Ldrange·'. durchführt, die als Netzmittel Anlagerungsprodukte von 3 bis 10 Mol Propylcnoxid pro OH-Gruppc an Polyalkohole mit 4 und mehr OH-Gnippcn und/oder Anlagcrungsprodukte von 3 bis IdMoI Propylenoxid pro reaktionsfähigem WasscrMoffatom an aliphatische Amine oder Polyamine mit mindestens drei reaktionsfähigen Wassersloffalomcn und/oder endgruppenverschlossene Kondensationsprodukte des Äthylenoxids enthalten.

   wird die Reinigungswirkung durch eine Elektrolyse verstärkt. Die Rcinigungsoperation kann auch in 2 Zonen erfolgen, wobei in der /weiten Zone eine elektrolytische Feinreinigung durchgeführt wird. Für die Reinigung we» den alkalische Lösungen verwendet, die neben Ätzalkali. Ortho- oder Polymerphosphat bzw. Silikate enthalten können. F.s ist auch bekannt, Gluconsäure oder Gluconat Reinigungsmitteln zur Verbesserung der Wirkung zuzusetzen. Bei der Re>nigung der Stahlbandoberflächen vor dem Glühen sino nicht nur alle Verunreinigungen zu entfernen, sondern gegebenenfalls können auch Deck- oder Schutzschichten, soweit diese gewünscht werden, aufgebaut werden.

   Für die Reinigung und die anschließenden Spül/onen sind gewisse Zeilen erforderlich, um eint- .-inwandfreie Reinigung zu gewährleisten. Die erforderlichen Mini malzeiten richten sich hierbei nach den zu reinigenden Oberflächen, deren Entfettungs- und Verschmutzungsgrad und den anlagetechnischen Gegebenheiten.

   Im Zuge einer Rationalisierung der Fertigung werden immer kürzere Behandlungs/.eiten gefordert aber gleichzeitig auch höhere Anforderungen an die Qualität der Oberflächenbehandlung gestellt. Mit den bisher bekannten Behandlungsverfahren waren aber eine Verkürzung der Behandlungszeit ohne Beeinträchtigung der Qualität bzw. eine Steigerung der Qualität ohne Verlängerung der Behandlf.ngszeit nicht zu erzielen.

   Es wurde nun gefunden, daß man die Behandlungszeit verkürzen bzw. die Qualität der Reinigung und die Sicherheit des Verfahrens erhöhen kann, wenn man sich der nachstehend beschriebenen Arbeitsweise bedient Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorbehandlung von Stuhlbandobcrflächen vor dem Glühen erfolgt durch eine Reinigung bei Temperaturen im Bereich von 50⁰C bis zur Siedeiemper lur. die einen pH-Wert von über 13 aufweisen und Alkalimeiallsiükate sowie Alkanolamine mit mindestens 3 Hydroxylgruppen im Molekül enthalten. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit alkalischen Lösungen, die