DE2629109A1 - Verfahren und apparatur zum haerten und feuerverzinken von eisen- und stahlwaren - Google Patents

Verfahren und apparatur zum haerten und feuerverzinken von eisen- und stahlwaren

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DE2629109A1 DE19762629109 DE2629109A DE2629109A1 DE 2629109 A1 DE2629109 A1 DE 2629109A1 DE 19762629109 DE19762629109 DE 19762629109 DE 2629109 A DE2629109 A DE 2629109A DE 2629109 A1 DE2629109 A1 DE 2629109A1
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Description

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Raiiao Talikka, 27110 Irjanne, Pinnland
Verfahren und Apparatur zum Härten und Feuerverzinken von Eisen- und Stahlwaren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zum Feuerverzinken von Eisen- und Stahlwaren dienendes Verfahren, bei welchem die zu verzinkenden Gegenstände zunächst entfettet und sodann auf Austenitisierungstemperatur erhitzt werden, sowie eine Apparatur zur Verwirklichung dieses VerFahrens.
Das gegenwärtig angewandte sog. Tauchverfahren hat einen recht beschränkten Anwendungsbereich; was Schraubenerzeugnisse betrifft, so können mit ihm unvergütete Schrauben feuerverzinkt werden. Das Feuerverzinken gehärteter, d.h. in die Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 gehörender Schrauben nach dem Tauchverfahren gelingt nicht ohne Beeinträchtigung der Stahl-Festigkeitseigenschaften im Zusarrmenhang rnrfT'dem Verzinkungsprozess.
Als Nachteile des gegenwärtig üblichen Tauchverfahrens sind die Arbeitsbedingungen und Umweltschutz-Gesichtspunkte zu nennen. Der Arbeiter muss bei diesem Prozess mit Giften der Klasse II hantieren. Der Umgang mit Lauge und die Säurebehandlung führen zu Gefahrensituationen und machen ausserdem eine intensive zusätzliche Lüftung notwendig. Die im Laufe des Prozesses benutzten
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Laugen, Säuren und Spülwässer müssen einer Abwasserkläranlage zugeführt werden. Die Folge sind beträchtliche Mehrkosten.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Feuerverzinkungsverfahren geschaffen werden, das frei von den Mangeln des gegenwärtig üblichen Verfahrens ist: Qualitätsschwankungen, eng begrenzte Materialauswahl, unangenehme und gefährliche Arbeitsbedingungen sowie kostspielige Abwasserreinigung.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Apparatur zum Arbeiten nach diesem Verfahren, welche eine Waschvorrichtung zum Reinigen der zu behandelnden Gegenstände, einen Wärmebehandlungsofen sowie einen Zinkbehälter zum Verzinken der Gegenstände aufweist. Kennzeihnend für die erfindungsgemässe Apparatur ist, dass der Zinkbehälter so mit dem Wärmebehandlungsofen kombiniert ist, dass die zu behandelnden Gegenstände aus dem Ofen unmittelbar in das Zinkbad des Zinkbehälters gelangen, und dass der Zinkbehälter mit einer Fördereinrichtung zum Hinausbefördern der zu behandelnden Gegenstände aus dem Zinkbad nach Ablauf einer im voraus festgelegten Frist ausgerüstet ist.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung die Komponenten der zum Arbeiten nach dem erfindungsgemässen Verfahren dienenden Apparatur und Fig. 2 die Endpartie des Wärmebahandlungsofens sowie den Zinkbehälter in detaillierter Darstellung.
Das erfindungsgemässe Feuerverzinkungsverfahren umfasst die folgenden Hauptstufen:
1. Entfetten
2. Wärmebehandlung
3. Verzinken
4. Schleudern
5. Abkühlen
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Nach dem in herkömmlicher Weise 'erfolgten Entfetten gelangen die Gegenstände in kontinuerlichem, gleichmässigem Fluss in den Wärmebehandlungsofen. Im ersten Abschnitt des Ofens werden die sich langsam voranbewegenden Gegenstände in einer reduktiven Atmosphäre gereinigt. Im zweiten Abschnitt des Ofens, dem Aufheizabschnitt, erreichen die Gegenstände die für das im Zusammenhang mit dem Prozess erfolgende Härtungsglühen erforderlichen Temperaturen. Die Betriebstemperatur dieses Ofenabschnitts beträgt 850 bis 1000 C. In der dritten Zone des Ofens, der Abgleichzone, erfolgt ein passendes Abgleichen der Temperatur der Gegenstände bevor diese in den Zinkbehälter gelangen. Die Temperatur darf nicht unter eine bestimmte sog. Ap^-Temperatur absinken.
Als Schutzgas werden im Ofen verwendet: b) Aus Ammoniak hergestelltes Schutzgas mit 75 % H2
25 % N2
a) Aus Propan hergestelltes sog. Endo-Gas mit
29,0% H2 .
22,5% CQ
1,0% CO2
47,5% N2
Dem Schutzgas kommt die Aufgabe zu, die Oberfläche der Gegenstände zu reinigen und sie vor der Berührung mit Sauerstoff zu schützen, welcher die chemische Reaktion zwischen Zink und Stahl verhindern würde. Ausserdem bewahrt das Schutzgas den Stahl während des Glühens vor KohlenstoffVerlusten. Um eine gute Schutzwirkung zu gewährleisten muss das Schutzgas einen bestimmten Taupunkt haben. Zum Härten und Verzinken werden die Gegenstände über den Schacht 16 aus dem Ofen 3 in das im Zinkbehälter 4 befindliche geschmolzene Zink 28 gebracht. Im Behälter 4 sinken die Gegenstände langsam auf das Förderband 23 des am Behälterboden befindlichen Förderers 5. Wenn der Gegenstand mit dem geschmolzenen Zink 28 in Berührung korrmt, reagieren das Eisen (der Stahl) und
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das Zink miteinander. Eine Behandlung mit Flussmittel ist nicht erforderlich. Die Zinktemperatur im stählernen Behälter schwankt zwischen 450 und 460 C; falls mit einem keramischen Zinkbehälter gearbeitet wird, kann die Temperatur des geschmolzenen Zinks auch auf den Bereich von 520 bis 560 C eingestellt werden. Durch Zugabe bestirrmter Zusatzstoffe ins Zink lassen sich die Eigenschaften des Zinküberzugs verbessern. Als wichtigster Zusatzstoff ist Aluminium zu nennen, das dem Zink eine bessere Fliessfähigkeit verleiht. Auch Blei kann zugesetzt werden. Der Aluminiumgehalt beträgt 0,16 bis 0,18 %." Das Aluminium verhindert die Bildung einer Eisenzinkschicht. Im Hinblick auf das Härten dient das geschmolzene Zink auch als Abschreckmittel, wobei das Härtungsergebnis in hohem Grade von der Abschreckdauer, d.h. von der Verweilzeit des betreffenden Gegenstandes im Zinkbad abhängig ist. Der in seiner Geschwindigkeit regulierbare Förderer des Zinkbehälters 5 dient als Abschreckzeit-Regulator. Die Innenauskleidung des Zinkbehälters 4 ist durch die Bezugszahl 21, die Heizelemente durch die Zahl 17, die Isolierung mit 19, die Bodenziegel mit 20 bezeichnet. Der Verbindungsschacht 16 zwischen dem Ofen 3 und dem Zinkbehälter 4 reicht bis unter die Oberfläche des Zinkbades 28. Unterhalb des Schachtes 16 befindet sich der Förderer 5, auf welchen die zu behandelnden Gegenstände fallen und welcher diese Gegenstände automatisch aus dem Zinkbad 28 hinausbefördert. Die Tauchdauer ist somit für sämtliche Einzelgegenstände die gleiche, wodurch eine Zinkschichtung und eine ausgezeichnete Haftung gewährleistet werden. Als Umlenkwalzen-Lager des Förderers dienen Stellitringe, die ein passendes Spiel haben und von dem geschmolzenen Zink ständig intensiv geschmiert werden. Um ganz sicherzugehen, dass die Gegenstände auf das Band 23 des Förderers 5 gelangen, kann als Verlängerung des Schachts 16 ein verstellbares, vorzugsweise gelochtes Führungsblech 18 montiert werden. Das vorzugsweise netzartig ausgeführte Band des Förderers ist mit sog. Hubeisen 24 ausgerüstet, die in passenden gegenseitigen Abständen angeordnet sind und als Mitnehmer wirken.
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Die Rahmenkonstruktion des Förderers ist mit 26, die Zug- und Behälterwalzen mit 25 und 22 bezeichnet. Vom Förderer 5 gelangen die Gegenstände auf die Rutsche 27 und weiter zur Schleuder B, wo die Schrauben u.dgl. Gegenstände durch Schleudern von anhaftendem überschüssigem Zink befreit werden. In der Schleuder wird infolge der Zentrifugalkraft das überschüssige Zink an die Wandung der Schleuder geworfen. Die verzinkten Gegenstände müssen unverzüglich, d.h. mit beinahe noch geschmolzener Oberfläche in die Schleuder gebracht werden. Die Gegenstände fallen einzeln in die bereits rotierende Schleuder, wobei jede Schraube (Gegenstand) eine Einzelbehandlung erfährt. Das Resultat dieser Verfahrensweise sind ein ausgezeichnetes Endergebnis und eine äusserst gleichmässige Qualität. Das neue Feuerverzinkungsverfahren umfasst also zwei bisher separate Produktionsvorgänge: nämlich Feuerverzinken mit ausgezeichneter Haftung und gleichzeitiges Härten. Bei dem im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Verfahren angewandten Härtungsverfahren handelt es sich um Bainithärten. Das Verfahren eignet sich gut für diesen Prozess, da die Zinktemperatur im Zinkbehälter für zahlreiche kohlenstoff arme Stahlsorten als Abschrecktemperatur geeignet ist. Ausserdem erfordert dieses Verfahren kein separates Rückglühen. Der Gegen stand erreicht im Ofen Austenitisierungstemperatur, wird dann im geschmolzenen Zink oberhalb der M -Temperatur abgeschreckt und bleibt so lange im Zinkbad, bis sich das Gefüge nahzu vollständig in Bainit umgewandelt hat. Nach dem Herausnehmen des Gegenstandes aus dem Zinkbad lässt man ihn an der Luft abkühlen. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch zum Stufenhärten dafür geeigneter Stahlsorten. Das neue Verfahren arbeitet kontinuerlich und gewährleistet einen effektiven, gleichmässigen Produktionsablauf. Die vom Arbeiter vorzunehmenden und damit von diesem abhängigen Zwischenverrichtungen entfallen. Der Bedienungsmann kann sich auf die Qualitätskontrolle kontzentrieren, wodurch die Gleichmässigkeit der Qualität der Produkte noch weiter erhöht wird. Ausserdem kann der Prozess Stufe für Stufe überwacht werden, was ebenfalls zu einem guten Verzinkungsergebnis beiträgt.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum gleichzeitigen Härten und Feuerverzinken von Eisen- und Stahlwaren, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Gegenstände in einer Schutzgasatmosphäre auf Austenitisierungstemperatur erhitzt und danach zwecks Feuerverzinkens und gleichzeitigen Härtens unmittelbar in ein Zinkbad gebracht werden, und dass die Gegenstände nach Ablauf einer im voraus festgelegten Frist aus dem Zinkbad herausgenorrmen und auf an sich bekannte Art und Weise von anhaftendem überschüssigem Zink befreit werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas beim Austenitisierungsglühen sog. ENDO-Schutzgas und vor dem Zinkbad keine Kohlenstoffverbindungen enthaltendes Schutzgas verwendet werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Gegenstände in kontinuierlichem Fluss aus dem Wärmebehandlungsofen unmittelbar in das Zinkbad gebracht werden.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Gegenstände von einem im Wärmebehandlungsofen befindlichen Förderer auf einen im Zinkbad angeordneten Förderer abgeworfen werden.
    5. Apparatur zur Verwirklichung des im Patentanspruch 1 niedergelegten Verfahrens, welche eine Waschvorrichtung CD zum Reinigen der zu behandelnden Gegenstände, einen Wärmebehandlungsofen (3] und einen Zinkbehälter C4) zum Verzinken der zu behandelnden Gegenstände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zinkbehälter (4] so mit dem Wärmebehandlungsofen C3) kombiniert ist, dass die zu behandelnden Gegenstände aus dem Ofen C3) unmittelbar in das
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    Zinkbad (2B) des Zinkbehälters (4) gelangen, und dass der Zinkbehälter (4) mit einer Fördereinrichtung (5) zum Hinausbefördern der zu behandelnden Gegenstände aus dem Zinkbad (28) nach Ablauf einer im voraus festgelegten Frist ausgerüstet ist.
    B. Apparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zinkofen (4) unter dem Ende des Wärmebehandlungsofens (3) angeordnet ist und durch einen Schacht (1B) mit dem Ofen (4) in Verbindung steht, wobei die zu behandelnden Gegenstände in das Zinkbad durch den Schacht fallen.
    7. Apparatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Zinkbad (28) unterhalb des erwähnten Schachts (1B) ein Förderer (5) zur Aufnahme der zu behandelnden Gegenstände aus dem Bad angeordnet ist.
    B. Apparatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (5) kontinuerlich arbeitet und in Beiner Geschwindigkeit verstellbar ist.
    9. Apparatur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (23) des Förderers (5) netzartig konzipiert und in passenden Abständen mit Mitnehmern (24) besetzt ist.
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    Fig. 1
    Vorreinigen - Vorwärmen - Austenitisierung - Abgleichen-Feuerverzinken - Schleudern - Nachbehandlung Bainitisierung
    Austenitisierung - Abgleichzone - Feuerverzinken '
    Bainitisierung
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